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摘要：现在的堤坝随着时间的推移由于渗漏原因导致使用效率已经大大的降低了，水利工程的运行很有可能会受到影响，并且其安全也会受到影响。如果整个水利工程崩溃，造成的不仅仅是国家的经济损失，水利工程周围的村庄、乡镇也会遭受洪水的灾害。因此，我们必须要对堤坝进行加固，使水利工程更好的运行。
关键词：防渗加固；水利工程；堤坝
我国社会经济发展的过程中，水利工程有着十分重要的意义，它不仅可以满足人们农业、工业以及生活用水的基本要求，还能够有效的促进社会经济建设。不过，在水利工程建设施工的过程中，其堤坝结构还是存在着一定的质量缺陷和安全隐患，这对整个水利工程的正常运行有着严重的影响，因此我们就要采用综合防渗技术来对其进行处理，以确保水利工程的稳定性和使用性。
一、水利工程堤坝病害常见类型
水利工程堤坝因为常年受到各种因素的影响，所以容易出现各种类型的病害，常见的病害类型主要有：堤坝渗透、堤坝开裂以及滑坡等。其中最主要、危害性最大的病害就是堤坝渗漏，堤坝出现渗漏之后，随之而来的流土、管涌以及冲刷病害等，都会对坝体造成严重的危害。一般情况下，堤坝渗漏病害主要分为坝基病害、坝身病害、坝身和坝基连接处病害等几种类型。其中，坝基病害主要是坝基土层土质问题所引起，坝身病害主要受坝身组成物质均匀性的影响。而且，当水利工程在筑堤时，坝基未清理合格，坝基坝身连接处组成成分混杂时，也容易产生连接处病害。
二、选择防渗加固方案
堤坝的防渗一般可以通过截渗墙、劈裂灌浆以及锥探灌浆法进行处理，必要时还能够通过翻挖重筑堤身的方法进行加固防渗处理。另外还应考虑工程造价，选用薄墙以及廉价材料作为防渗墙。在常用的造墙方式中深沉法造价最低廉，挤压法其次，开槽法造价最高。而墙身深度小于20米时最佳方式为高喷法，高喷法虽然造价高，但适应性良好，适用于地下障碍物较多且施工场地狭窄的工程。针对砂石较多且砂石粒径较大的工程地层，应综合冲击钻以及其他开凿方式进行防渗处理，但是这种方法会对造墙成本有一定影响。综上所述，针对此类工段处理要因时因地合理选用处理方法。
三、水利工程堤坝防渗处理的基本原则
针对我国水利工程实际情况，水利专家在多年的实践工作中总结出了一套处理方法，针对水利工程堤坝防渗工作，水利专家也提出了相应的处理原则。在水利工程中，进行堤坝防渗处理需要注意对堤坝上游以及下游分别进行处理，对上游的处理需要遵循‘铺、截、堵”三大基本原则，其中，‘铺”是指需要在堤坝施工中进行铺盖修建，“截”是指通过防渗墙的设置来对渗漏进行拦截，“堵”则是利用帷幕灌浆来对堤坝渗漏问题进行处理。而对下游的处理则应该以“导”“减”“排”等原则为主，其主要利用的则是在下游设置排水沟以及减压井等措施来进行。经过多年水利工程的实践，依据以上几种基本原则来进行水利工程堤坝防渗处理效果都比较理想。在我国，水利工程的建设是非常重要的，因为在我国所有的江河湖海上几乎都存在着水利工程。由于我国的地形是复杂多样的，在不同的河段就存在着不同的环境，因此，我国的水利工程的结构及功能都是根据当地环境而建设的，所以每个水利工程中的堤坝遭受的危害也是不相同的，我们需要根据具体环境，进行危害因素的具体分析。因此，根据某一个水利工程堤坝进行考察然后采取的堤坝防渗措施不一定适用于其他水利工程中堤坝的渗漏问题，每个水利工程中的堤坝防渗必须根据实际情况，才能设计出合理科学的防渗措施。在制定水利工程中的堤坝防渗措施时，应当考虑堤坝周围的自然环境、水文地质，堤坝的工作时间等方面的因素。一般来说，水利工程中的堤坝防渗措施主要是对堤坝加固，并且对其进行保护，防止堤坝受到损害，以及定期对堤坝进行维护保养，使其存在的安全隐患降到最低。而我国经过长期的对堤坝防渗进行研究，取得的成果在世界防渗加固领域也处于前列。
四、技术分析
1.防渗处理。我国堤坝防渗处理中大多选用灌浆法或者防渗墙来降低浸润线、处理渗透，针对滑坡问题可以通过防滑桩以及重压等方式对抗滑系数予以提高。处理堤坝滑坡的流程较复杂，首先需要查出滑坡原因，最佳的解决方式就是降低坝体浸润线和提高土体强度。近年来土工合成材料以及防渗技术的创新使土体稳定提高效果越来越好。
2.防渗措施。（1）劈裂帷幕灌浆。该方式主要通过对堤身的加固来提高堤身的防渗性，劈裂帷幕灌浆能够适应堤坝不同的曲直情况，主要利用简单轻便的钻具钻机，在堤坝上进行布孔，在距堤坝外肩一点五米处沿堤坝轴线进行钻孔，孔距不超过三米，最佳孔深一般为钻透堤身填土后钻入基础一至两米，具体深度视情况而定。在灌浆作业上应当遵循少灌多复的原则，从上到下进行作业；灌浆应循序渐进，从稀到稠进行灌注，并灵活掌握压力大小，达到最佳灌注效果。处理好灌浆过程中可能出现的串浆、局部隆起及滑坡等问题。通过在堤坝轴线形成一道灌浆帷幕线，改善堤身质量，用以提高堤坝的坚固度以及防渗度。（2）速凝灌浆法。该方法在处理管涌抢险问题时能发挥重要作用，且适用于高水位地质条件，首先在管涌位置根据实际地质情况用不同型号钻机进行钻孔，然后在孔内注入易膨胀物质，比如大米、黄豆之类，待填充物膨胀后向孔内灌入添加速凝剂的水泥浆液。加入膨胀物的作用是加大管涌内阻力，以减缓管涌水流速度，防止水流过大造成水泥浆液随水流出，加入速凝剂的目的是让水泥尽快凝固将管涌处堵塞。（3）高压填充式灌浆法，该方法主要用于堤基基础灌浆、堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5~2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40~166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆用于填充蚁穴、溶洞时，灌浆用30型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆，形成包围圈，然后填充，填满为止。
3.混凝土防渗墙技术。（1）高压喷射防渗墙。高压喷射防渗墙是借助于高压射流冲击搅动坝基覆盖层，同时灌入水泥浆，使浆液与被灌地层土颗粒掺混，形成防渗墙。（2）自凝灰浆防渗墙。自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成“自凝灰浆”，凝固前可作为造孔中的固壁泥浆，完工后自行凝固，形成墙体起防渗补强作用。该技术在欧美已使用，我国尚处于起步阶段。（3）垂直铺塑。垂直铺塑是利用链斗式挖槽机，通过链条及链斗连续挖掘出渣，形成连续的槽孔，并用泥浆固壁，成槽后随即辅设防渗薄膜，回填粘土。（4）水泥土搅拌桩防渗墙。运用深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌，使水泥与土体混合，经水泥水解、水化和离子交换等一系列反应，硬结成墙，2012年长江堤防防渗工程中被广泛应用，共造墙98×104m2，占总成墙面积的69%。优点是造价低，设备轻便，适用于细粒料的土砂层及含少量砾石的砂砾石层。（5）帷幕灌浆。帷幕灌浆是把一定配合比的具有流动性和胶凝性的水泥浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中，经胶结硬化后提高岩基的强度，改善岩基的整体性和抗渗性的方法。我国常用孔口封闭灌浆法，随着二滩、小浪底工程的建设，国际上一些高效率施工方法也在中国开始得到应用，比如GIN法。GIN法基本概念是对任意孔段灌浆，其能量消耗均为定值，这个能量消耗的数值近似于该孔段最终灌浆压力P与灌入浆液体积V的乘积PV，PV就叫灌浆强度值，即GIN由于裂隙岩体灌浆时，大裂隙注入量大而使用压力小，细裂隙注入量小而使用压力高，如果在各灌浆段全部灌浆过程都控制GIN为一常数，就可以自动对开敞的宽大裂隙限制注入量，对可灌性差的致密地段提高灌浆压力。GIN法灌浆自动考虑了岩体地质条件的实际不规则性，使得沿帷幕体的总注入浆量合理分布。
五、堤坝工程防渗加固技术体系的优化措施
1.落实防渗加固方案，优化防渗工作。为了能够最大化堤坝工程的效益，需要落实相关加固防渗方案的工作，我们要遵循堤坝防渗的处理规则，针对不能的情况运用不同的堤坝防渗处理方法。这就需要对我国堤坝防渗工作的各种问题进行深度分析，并寻求行之有效的解决办法。在实践中，灌浆及防渗是常见的预防工作。与此同时，对于滑坡问题的提前处理也是非常必要的。从根本上进行堤坝的防渗漏加固建设，从而提高堤坝整体土体的强度。
2.应用高压射流冲击，实现水泥良好灌入。在高压喷射防渗墙的整个环节中，为了更好的提高效益，可以采用高压射流冲击技术，使水泥浆能够良好灌输，让浆液与被灌地层的泥土颗粒紧密结合，不断巩固防渗墙壁，从而加固塑性混凝土墙的基础，不断提升渗墙的防渗强度。在堤坝防渗工程中，用垂直的方式来铺塑也是十分常见的，但需要其他的设备配合操作，比如使用链斗式挖槽机，这种需要使用链斗式挖槽机的方法，可以确保它的连续挖掘性，让连续的槽孔得以形成，同时进行泥浆的固壁。在成槽之后，再铺设防渗薄膜。这种方法同时需要控制挖槽的深度，以保证能良好适应砂质土壤，同时也可以使用深层搅拌桩机，才能有效增强水泥浆的喷入效果。对于堤坝防渗的工作，大多数情况下采用的是用帷幕灌浆的方式。帷幕灌浆按分排分序加密的原则进行，分段钻孔，分段灌浆，孔口段灌浆采用机械循环塞压塞灌浆。等到浆液硬化之后，岩基硬度就会提高，从而抗渗性也会相应提高。在我国比较常见的就是孔口封闭灌浆法。同时，由于GIN法的操作比较简易，在实践中对孔段进行灌浆时，只需要控制好消耗的能量。对于这种能量的消耗，可以使用一个数学公式，就是将孔段的灌浆压力与浆液注入的体积的乘积，称为灌浆强度值。与此同时，堤坝工程的日益完善，相关的科学技术也在迅速发展，对用土工来合成材料的技术有一定的促进作用。通过应用土工膜及其复合土工膜的技术，可以更好地提高土体的稳定性。
3.优化堤坝灌浆防渗体系。在堤坝工程应用中，优化堤坝灌浆防渗体系是很有必要的。这个时候可以采用劈裂式帷幕灌浆法，这种是通过加固堤身，从而避免堤身出现渗漏的处理方法。而运用这种方法还需要工程人员针对堤坝的不同的弯曲程度来进行工具的选择，通过不同堤坝的弯曲程度，来选择不同的轻便钻机或者简易钻机，同时钻孔的分布形式也要根据不同情况来选择梅花形布孔以及直线布孔的方式。操作方法是首先让工作人员沿着堤坝轴线进行钻孔，同时控制钻距，然后针对堤身的具体情况，实事求是的做出判断与调整，使用钻透堤身填土技术。在灌浆的时候，应当遵循少灌多复的原则，自上到下进行灌浆作业；灌浆应循序渐进，先从稀浆开始灌注，然后根据不同灌注情况逐渐变换到浓浆，以达到最佳灌注效果。在此之中，要控制好压力，灵活的控制压力来实现对于灌浆过程的控制，有效的防止冒浆、串浆等事故的发生，而对于滑坡或者部分隆起的相关问题，需要妥善的处理，以达到提高堤身的质量、提高堤坝的坚固程度及其整体的防渗漏性能的效果。在高度危险的水位下，要进行特殊抢险，尤其针对堤坝管涌，要尽快采用上面提到的低压速凝式灌浆法来处理，这种方法十分适合这种高危水位的情况。而对于其他管涌部位的地质处理，则需要进行钻机钻孔，然后在孔内注入易膨胀物质，比如大米、黄豆之类，待填充物膨胀后向孔内灌入添加速凝剂的水泥浆液。加入膨胀物的作用是加大管涌内阻力，以减缓管涌水流速度，防止水流过大造成水泥浆液随水流出，加入速凝剂的目的是让水泥尽快凝固将管涌处堵塞。
4.提升堤基基础灌浆质量，进行高压填充灌浆。在对堤基进行灌浆的工作过程中，应用高压填充式灌浆法是很有必要的，这样方法不但可以提升堤基灌浆的质量，同时也适应于填补堤身以及溶洞。这种方法在基础灌浆的环节中，需要用到工程钻机来协同实现，从堤基到堤顶进行钻孔。在钻进的过程中要控制好钻孔的深度。在注浆的时候，也要控制好压力，无论是哪个层面的填土，都要让堤坝本身保持全部干燥。同时需要十分注意水泥浆的灌输次序，保证黄泥浆不会被错误使用。这种方法也适用于因堤基基础不良而造成的管涌情况，能够良好的填充蚁穴、溶洞。在灌浆过程中，需要根据不同施工条件挑选适宜的钻机型号。
水利工程建设项目作为一项利国利民的重要基础建设，在堤坝的工作中总会受到外界的影响与干扰，致使堤坝出现了一些渗漏的现象。因此，在水利工程施工的过程中要提前做好防渗加固工作，以此来防止渗漏发生，尤其要注重工程的功能性、可实施性、经济性和环境安全性，以此选择合适的防渗技术，从而减少渗漏现象的发生，保证水利工程的安全和稳定运行。
参考文献
[1]吴若民.浅析水利工程堤坝防渗加固技术.2017.
[2]蔡玉霞.浅谈水利工程中施工成本的预算控制.2017.
论文作者:范景威
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/14
标签：堤坝论文; 防渗论文; 水利工程论文; 防渗墙论文; 病害论文; 浆液论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;