摘要：随着国家经济建设的巨大成就和科学技术的不断进步，作为国家基础设施建设之一的水利行业发展迅速，规模不断扩大，传统施工技术满足不了现代水利工程的发展。需要使用专业的技术来对工程堤防结构进行优化处理，详细对各种类型问题的形成原因进行分析，便于采取针对性的水利堤防工程渗漏措施，有效地控制渗漏问题发生几率，以确保工程安全。
关键词：水利工程；堤防防渗；施工技术
引言
根据水利工程项目的规模、特点，对堤防渗透机理和成因进行分析，总结堤防防渗工程施工技术方法和要点，以利于堤防防渗工程施工技术方案的确定，保证堤防防渗工程施工的质效，同时促进水利工程建设的长足发展。
1水利工程堤防防渗施工技术的重要性
堤防工程是指沿河、渠、湖、海岸或行洪区、分洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物。堤防是世界上最早广为采用的一种重要防洪工程。筑堤是防御洪水泛滥，保护居民和工农业生产的主要措施。河堤约束洪水后，将洪水限制在行洪道内，使同等流量的水深增加，行洪流速增大，有利于泄洪排沙。堤防还可以抵挡风浪及抗御海潮。堤防按其修筑的位置不同，可分为河堤、江堤、湖堤、海堤以及水库、蓄滞洪区低洼地区的围堤等；按其功能可分为干堤、支堤、子堤、遥堤、隔堤、行洪堤、防洪堤、围堤（圩垸）、防浪堤等；按建筑材料可分为：土堤、石堤、土石混合堤和混凝土防洪墙等。
堤防一般建筑在透水或者软土地基之上，利用自身重力挡水，其迎水面与水流长期接触，需要视情况在坡面设置护坡工程。堤防上下游水位存在水位差，从而形成渗漏压力，渗漏破坏主要表现形式为滑坡、管涌和降低地基承载力以致溃决。建立完备的堤防防渗体系很显然能够防止堤身渗透破坏，危及堤防工程安全。对于堤防保护区域下游的人们来说，建好堤防防渗体系，可大大提升其生命财产的安全度，并且延长水利工程的使用年限，提升水利工程的质量。此外，通过对有些农田水利工程进行堤防防渗施工，可促进围垦造田的实现，有效提升农作物生产质量，为其提供生长所需的充沛水资源，促进其生长发育，保证农业生产如期进行，进而提升粮食的质量与产量。
2我国堤防工程建设运行的现状分析
根据中国产业信息网发布的《2015-2020年中国水利管理业行业前景预测及发展前景报告》，全国已建成五级以上江河堤防28.44万公里，累计达标堤防18.87万公里，堤防达标率为66.4%；其中一级、二级达标堤防长度为3.04万公里，达标率为77.5%。全国已建成江河堤防保护人口5.86亿人，保护耕地4.28万千公顷。由此可见，我国堤防工程建设规模之大，社会经济效益之大，作为基础设施的重要地位十分凸显。
但是由于堤防工程本身的技术特性，以及很多运行管理、年久失修等外在因素，导致我国早期建设的堤防工程出现了严重的渗漏现象。据不完全统计：①因为渗漏出现管涌破坏，该情况占到了堤防总量的31.7%，是发生情况最多的；②堤坝部分由于开裂而出现的渗漏占到了总量的25.3%；③由于建设时间比较长，维护保养工作也不到位，从而导致的渗漏占到了14.2%；④由于护坡破坏或者是塌陷等引发的渗漏占到了6.5%左右；⑤风雨淋蚀、动物洞穴其他外部因素而造成的渗漏所占比例22.3%。
随着我国社会经济的发展和“河长制”的建立实施，堤防防渗问题成为关于水利工程建设管理和生态环境治理的重要问题，基本解决堤防渗漏问题成为堤防建设和河长治的前提条件之一。
3水利工程堤防防渗主要施工技术措施
堤防渗漏包括堤身渗漏和地基渗漏两部分组成，上世纪八十年代以来，尤其是1998年大洪水堤防事故和险情发生的主要原因是堤身堤基管涌以及堤外趾部流土，都属于典型的渗漏破坏。事后所采取的主要消除隐患措施为建设垂直防渗体系，并培厚和加固堤防，延长渗径，降低渗透压力。垂直防渗措施主要包括以下几种：
3.1劈裂灌浆技术
劈裂灌浆是运用堤身应力分布规律，用一定的灌浆压力，将堤身沿轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗帷幕，堵塞和劈裂缝连通的洞穴、裂缝或切断软弱层，提高堤身的防渗能力。其技术特点是随灌、随劈、随充填，达到缝开、浆到、料满。随着复灌次数的增加，泥浆多次填充挤压，使原堤身得到挤压、密实，同时通过浆堤互压和湿陷使堤身内部应力得到调整，提高堤防变形稳定性。
其施工技艺首先要以堤坝轴线为区域进行布孔，对坝体通过灌浆压力进行劈裂，随后将浆液强制灌入坝体内，当其固结形成后，与堤身实现整体防渗。其浆液固结分为析水浓缩和排水固结两个阶段，浆液固结速率和效果不但与堤身土质、施工质量、堤身应力状态、浆液土料质量、浆体厚度等因素有关，而且还受堤前水位、施工工艺的影响。泥浆密度一般采用1.3~1.6g/cm3，土水比为0.3~1.45，泥浆粘度控制在20~100s之间，泥浆稳定性在0.05~0.1g/cm3之间，此外还要测定泥浆含砂量、失水量、静切力和胶体率，通过工艺试验确定泥浆的各项指标，在施工过程中加以控制。
此类施工防渗技术操作简便，费用成本消耗低，施工周期短、效率高，效果显著。材料易选，以土料为主，浆液可控，可大大节省运输材料的成本费用，使得施工难度有所降低，不仅利于保护周围环境，更便于施工在堤防上开展，成本低，效果好。
劈裂灌浆技术主要适合于处理存在压实质量差、有裂缝、洞穴、水平夹砂层等隐患的土堤及结构性较强得粉砂层及土砂夹层透水地基。应用劈裂灌浆技术时，应根据工程的具体情况，采取相应的灌浆工艺和措施，才能取得良好的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2塑性混凝土防渗墙施工技术
混凝土防渗墙施工技术主要是通过专门的造槽机械设备营造槽孔，并在槽孔内注满泥浆，以防孔壁坍塌，最后用导管在注满泥浆的槽孔内浇筑混凝土，置换泥浆形成连续墙体，这种施工技术不仅具有较好的防渗效果，操作也十分便捷根据深度的不同。应用于堤防防渗施工中，主要采用低弹模、塑性、柔性连续墙。
在实际的施工过程中，墙体的厚度需要按照具体状况进行选择。根据构建方式的不同，该技术主要分为以下两种：第一，塑性混凝土成墙施工技术。施工人员在应用该技术时，首先要在堤防结构上选取孔洞的位置，使用钻孔机进行钻孔，如往复射流式、链斗式、液压式开槽机和挖掘机具（冲击钻机、抓斗式成槽机和回转钻机）造孔，并在钻孔内浇筑塑性混凝土，以此提高堤防的坚固程度，确保堤防结构具备较强的防渗能力；第二，振动成墙施工技术。就混凝土防渗墙技术的应用而言，振动成墙是应用较为广泛的技术手段，振动成墙施工技术不会受到外界环境的影响，在很大程度上保障了混凝土成墙的效果，需要注意的是，施工人员需要选择最佳的振动频率，提高振动的深度，有助于混凝土防渗墙构建质量的提升。
接头技术是混凝土防渗墙施工的技术难点，一般采用套打一钻法、双反弧法、接头管法和拉管法。
塑性混凝土连续墙之所以在堤防防渗施工中广泛应用，主要特点具有适用性广，适用于各种地质条件，实用性强，施工条件要求较宽，比较安全可靠，存在的问题是造孔成墙技术对槽孔之间的接头和墙体下部开叉问题难以彻底解决，相对来讲，施工速度较慢、成本较高，所以在高等级堤防防渗加固工程中使用较多。
塑性混凝土的和易性、稳定性均好于普通混凝土，初终凝时间长，对输送和浇筑有利，防渗性能有保障，弹模与土体接近，变形协调好，耐久性也好，节约成本。塑性混凝土拌合物的密度一般为2.0~2.2g/cm3之间，比普通混凝土小；28d抗压强度一般在1.0~5.0Mpa，且后期增长率高，水化作用可延长一年左右，强度成倍增长；初始弹性模量小于104 Mpa，极限应变值0.33%~0.7%，比普通混凝土大2~4倍，干缩性也大2~4倍；渗透系数10-7~10-10cm/s，变化范围较大，主要取决于配合比是否合理。需要特别注意的是，塑性混凝土渗透系数随时间的增长而降低，两年后的渗透系数一般降低到28d渗透系数的1/10~1/100，破坏坡降可达500以上。
3.3高压喷射防渗技术
上世纪80年代以来，高喷灌浆技术在国外得到迅速发展，我国是在日本之后，对高喷技术研究开发较早和应用范围较广的国家。尤其在水利工程防渗方面，新的施工工艺和施工设备开发应用极大地提高了高喷板墙的整体性和连续性，增强了高喷板墙的防渗性能。高喷的形式目前分为旋喷、摆喷和定喷三种，旋喷时喷嘴一面提升一面旋转，形成柱桩凝结体；摆喷喷射时，喷嘴一面提升一面摆动，形成哑铃状凝结体；定喷喷射时，喷嘴一面提升一面喷射，喷射方向始终固定不变，形成板状凝结体。根据新的水工建筑防渗工程高喷灌浆技术规范规定，定喷适应于粉土、砂土；摆喷、旋喷适应于粉土、砂土、砾石和卵（碎）石地层。
在施工过程中，通过浆液高压射流持续冲击堤防，从而进一步破坏工程土层，并对土层当中的颗粒完成搅拌，进而改变土层整体结构，构成一种全新的坚固凝结体，同时等到起硬化以后形成防渗墙。通过此技术的应用能够进一步提升水利工程地基抗变形的能力，有效的增强堤防工程稳固性，为水利工程整体质量的提高奠定坚实的基础。
目前，高压喷射灌浆的基本种类有：单管法、二管法、三管法和多管法几种方法，可以根据工程要求和土质选用。以三管法为例，是使用分别输送水、气、浆三种介质的三管，在压力达30~60MPa左右的超高压水喷射流的周围，环绕一股0.7~0.8MPa左右的圆筒状气流，利用水气同轴喷射，冲切土体，再另由泥浆泵注入压力为0.1~1.0MPa，浆量为50~80L/min的稠浆。浆液多用水泥浆和粘土浆，浆液相对密度可达1.6左右。
高压喷射灌浆法主要技术优势体现在可灌性好，可控性好、机动灵活，适用地层广、深度较大（处理深度最大已达到80米），对施工场地要求不高，可用于软基加固。由于此技术具有诸多的优势，因此，在水利工程堤防防渗当中获得的广泛的应用。
3.4帷幕灌浆防渗技术
帷幕灌浆防渗技术在水利工程堤防防渗施工当中要求较高，工序相对繁琐，实践应用不多。此技术主要依据一定比例调配好的灌浆材料，利用高压水灌浆泵将调配好的材料进行帷幕灌浆，使其压入岩石的缝隙内部，从而有效的实现堤防加固的效果，多用于岩石地基上混凝土防渗墙，进一步提高其强度。（1）钻孔。首先确保工作地面的整洁度和平整度，确保构建钻孔平台过程中可以保证其稳固性。在操作时，首先完成实验性施工，以便对设备给予科学的调试，同时让设备处于良好的工作状况。其次，对设备完成全面的排查，保证所有环节的准确性，只有设备各个方面均满足要求后方可进行施工；（2）冲洗以及试压。在钻孔作业完成后，需对其完成全面的清洗，通常利用高压水枪完成此操作，保证孔内赶紧后方可停止，在此过程中需限制冲洗水压，防治水压过大，尽可能选用试压的形式完成水压的调试，进而保证工程的顺利开展；（3）灌浆。确保灌浆操作压力完全按照工艺试验确定的参数进行，防止钻孔内发生缝隙，同时，需对在孔灌浆时间完成科学的计算，并在此时间内适当的延长时间，通过不同的技术形式完成灌浆作业，在此过程中，灌浆停止时间无需保持相同，所以，需根据工程具体状况，对灌浆时间给予全面的分析；（4）封孔。在灌浆作业完成后，需完成封孔，在此过程中可利用交换浆液形式完成操作。
结语
随着经济的发展，堤防工程在我们的生产生活中所起的作用越来越重要。做好堤防工程防渗更是不可忽视，是确保水利工程能够安全长久为我们生产生活提供便利的重要保证。因此我们还需在堤防防渗施工技术不断发展的道路上不断努力探索，为国家江河安澜，为人民安居乐业做出贡献。
参考文献：
[1]钱骏超.水利工程技术中土质堤防渗漏的原因及对策[J].民营科技，2018（06）：80-81.
[2]郭卫华.浅析水利工程土石坝防渗加固施工[J].城市建设理论研究（电子版），2017（29）：121-122.
[3]赵志钢.现代水利工程堤防建设施工技术[J].江西农业，2017（03）：73.
[4]白先年.中国堤坝防渗加固新技术.中国水利水电出版社，ISBN7-5084-0624-9.
论文作者:侯斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/27
标签：堤防论文; 防渗论文; 水利工程论文; 混凝土论文; 技术论文; 浆液论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第35期论文;