水利工程堤壩防滲加固技術(shù)

1 堤壩工程出險種類及施工方案

　　1.1 水利工程堤防出險的主要種類

　　堤防出險包括滲透破壞、滑坡、開裂和沒治，其中以滲透破壞為主。滲透破壞主要表現(xiàn)為集中滲漏、管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土。堤防滲透破壞險情可分為三類：首先，堤身產(chǎn)生的險情，主要是由于堤身物質(zhì)組成的不均勻性和填筑密實度的不均勻性造成的，如部分堤段堤身壤土為粉細砂、砂壤土或存在孔洞、裂縫等，主要表現(xiàn)為散浸、脫坡、漏洞、跌窩等。其次，堤身和堤基接觸帶產(chǎn)生的險情，由于筑堤時未清基，堤身堤基接觸帶物質(zhì)較混雜。第三，堤基產(chǎn)生的險情，主要是由于堤基存在透水性較強的砂層、砂壤土層所致。

　　1.2 水利工程中堤防防滲施工方案的選擇

　　首先，堤身的防滲處理，可采用截滲墻、錐探灌漿和劈裂灌漿等防滲體。必要時還可幫堤以加厚堤身或翻挖重新填筑堤身。其次，對于堤防截滲墻，關(guān)鍵是要采用薄墻和廉價的材料才能有效地降低工程造價。目前常用的開槽法、深沉法、擠壓法造墻均可達到這一要求，其中深沉法造價最低，在墻深小于20m時最具競爭力高噴法造墻價格相對較高，但在一些施工場地狹窄、地下降礙物較多時，有較好的適應性。第三，對于砂卵礫石含量較高粒徑較大的地層，則應考慮采用沖擊鉆并配合其他開槽方式成睹，當然造墻成本也會大大提高根據(jù)堤防工程的特點，對這類地層險工段的肪滲處理，也可考慮采用蓋重排水減壓反濾保護等其他措施。

　　2 堤壩工程防滲加固技術(shù)分析

　　2.1 堤壩防滲處理

　　堤壩防滲處理原則和主要處理方法。針對上述幾種情況，我國防滲一般采用灌漿或防滲墻措施來處理滲透或降低浸潤線，采用防滑樁或壓重等措施來提高抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)?；碌奶幚肀容^復雜，要從滑坡的起因上解決問題。最好的途徑是降低壩體浸潤線或提高土體強度指標。近些年來，隨著土工合成材料的發(fā)展，用土工膜或復合土工膜防滲和用加筋材料提高土體穩(wěn)定性得到越來越廣泛的應用。對壩基滲漏的處理一般依據(jù)上游“鋪、截、堵”，下游“導、減、排”的原則所謂”鋪、截、堵”就是修建鋪蓋、防滲墻和帷幕灌漿等以減小滲漏量；“導、減、排”是修建導滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚壓力。

　　2.2 堤壩灌漿防滲的幾種方法

　　2.2.1 劈裂式帷幕灌漿法。所謂劈裂式帷幕灌漿，主要用于加固堤身，防止堤身滲漏。其方法是根據(jù)堤壩曲直不同情況，用淺孔輕便鉆機或更簡單的鉆具，分別采用梅花形布孔和直線布孔方式，沿堤壩軸線從堤頂離堤外肩1.5m處鉆孔，一般孔距3m，孔深根據(jù)堤身情況分別以鉆透堤身填土或穿過堤身鉆入基礎(chǔ)1～2m為宜。灌漿時由下而上，少灌多復；泥漿由稀到稠，循序漸進；壓力由大到小，靈活掌握。這樣，可以較好地處理灌漿中出現(xiàn)的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問題，使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕，達到改善堤身質(zhì)量、提高堅固度和防止?jié)B漏的目的。

　　2.2.2 低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下?lián)岆U堵塞管涌，它可根據(jù)管涌所處位置的地質(zhì)情況（即粘土層或砂礫層）分別采用30型鉆機或50型鉆機鉆孔，然后先向孔內(nèi)注入浸水后即膨脹的物質(zhì)（如黃豆、大米），再以小于49kPa的壓力徐徐向孔內(nèi)灌入加進速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌內(nèi)阻力，減慢管涌內(nèi)水流速度，防止水泥漿隨水流出；加入速凝劑，水泥漿能很快凝固而堵塞管涌。

　　2.2.3 高壓填充式灌漿法高壓填充式灌漿主要用于堤基基礎(chǔ)灌漿，亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。用于基礎(chǔ)灌漿時，須用50m工程鉆機在需灌的堤段從堤頂鉆孔，孔距1.5～2.0m，孔深以鉆入基礎(chǔ)穿過砂層進入礫石層2m左右為宜。灌漿時壓力一般為127.40～166.60kPa，套管下到填土層保證堤身干燥，基礎(chǔ)部分砂礫層灌入水泥漿，然后逐步提升到土層，以黃泥漿封孔。這種灌漿法主要用于治理因基礎(chǔ)不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時，灌漿用30型鉆機先在蟻穴或溶洞周圍布孔灌入泥漿，形成包圍圈，然后進行填充，則填滿為止。

　　2.2.4 通過灌漿加固，形成防滲體此方法適用于漿砌石重力壩。壩上游面固結(jié)灌漿，堵塞漏洞和縫隙，加固補強壩體和提高防滲性能，以進一步提高壩體的承載能力和完整性。壩下游面追蹤固結(jié)灌漿，在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，埋注漿管進行灌漿，以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫，加固壩體，增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力這種反向灌漿工藝，非常適合拱壩和支墩壩工程，對重力壩工程只有搞清揚壓力并設(shè)排水孔也可采用采用這種方法時最好是壩前無水。壩面重新剔勾縫，剔縫后，用高標號水泥砂漿干硬性預縮水泥砂漿或用防水材料配制高標號水泥砂漿勾縫，提高壩面防滲漏能力及壩體穩(wěn)定性、整體性和抗凍融抗風浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。

　　2.3 混凝土防滲墻技術(shù)

　　2.3.1 高壓噴射防滲墻。高壓噴射防滲墻是借助于高壓射流沖擊擾動壩基覆蓋層，同時灌入水泥漿，使?jié){液與被灌地層土顆粒摻混，形成防滲墻。

　　2.3.2 自凝灰漿防滲墻。自凝灰漿防滲墻是在塑性混凝土墻的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。使用水泥、膨潤土并摻入少量緩凝劑制成“自凝灰漿，在凝固前可作為造孔中的固壁泥漿，完工后自行凝固，形成墻體起防滲補強作用。該技術(shù)在美國、法國等國家均已使用，我國尚處于起步階段。

　　2.3.3 垂直鋪塑。垂直鋪塑是利用鏈斗式挖槽機，通過鏈條及鏈斗連續(xù)挖掘出渣，形成連續(xù)的槽孔，并用泥漿固壁，成槽后隨即輔設(shè)防滲薄膜，回填粘土。挖槽深度一般≤15m，槽寬為15～30cm。適用于砂壤土層，工效較高。

　　2.3.4 水泥土攪拌樁防滲墻。運用深層攪拌樁機把水泥漿噴入土體并攪拌，使水泥與土體混合，經(jīng)水泥的水解、水化和離子交換等一系列反應，硬結(jié)成墻2002年長江堤防防滲工程中被廣泛應用，共造墻98×104m2，占總成墻面積的69%。其優(yōu)點是造價低（90～130元/平方米），設(shè)備輕便，墻厚為25～30cm時，在深15m范圍內(nèi)墻體完整性較好。適用于細粒料的土砂層及含少量礫石的砂礫石層。

　　2.3.5 帷幕灌漿。帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動性和膠凝性的漿液，通過鉆孔壓入巖層裂隙中，經(jīng)膠結(jié)硬化后提高巖基的強度，改善巖基的整體性和抗?jié)B性。我國常采用孔口封閉灌漿法，隨著二灘、小浪底工程的建設(shè)，國際上一些高效率的施工方法，如GIN灌漿法自下而上純壓式灌漿法等引進我國，促進了我國灌漿技術(shù)的發(fā)展GIN法是前國際大壩會議主席、瑞土學者隆巴迪首先提出的。中國水利水電基礎(chǔ)工程局夏可風在《地基處理新技術(shù)在水利水電工程中的應用》一文中指出：GIN法的基本概念是，對任意孔段的灌漿，其能量消耗均為一個定值，這個能量消耗的數(shù)值近似等于該孔段最終灌漿壓力P與灌入漿液體積V的乘積PV，PV就叫作灌漿強度值，即GIN由于裂隙巖體灌漿時，大裂隙常常注入量大而使用壓力小，細裂隙常常注入量小而使用壓力高因此，如果在各個灌漿段的全部灌漿過程中，都控制GIN為一常數(shù)，就可以自動地對開敞的寬大裂隙限制其注入量，對可灌性差的致密地段提高灌漿壓力。GIN法灌漿自動考慮了巖體地質(zhì)條件的實際不規(guī)則性，使得沿帷幕體的總注入漿量合理分布。GIN法在歐美一些國家的工程中應用，取得了較好的效果。

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