淺談堤壩的建設(shè)及防滲加固

王美麗 宋海敏

【摘 要】本文主要對(duì)石壩工程類別、防滲加固問(wèn)題作了深入的分析，還分析了堤壩工程出險(xiǎn)種類及施工方案，對(duì)堤壩防滲加固技術(shù)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】堤壩；防滲加固

在我國(guó)，堤壩的施工所用材料一般采用就地開(kāi)采，同時(shí)在施工中充分利用各種開(kāi)挖料，包括當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，堤壩的施工即是將這些材料經(jīng)過(guò)拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。

堤壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。而高壩筑壩技術(shù)是近代才發(fā)展起來(lái)的。

碾壓式堤壩按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，又可分為均質(zhì)壩、土質(zhì)心墻壩、土質(zhì)斜墻壩、多種土質(zhì)壩、人工材料心墻壩、人工材料面板壩等。

一、堤壩建設(shè)最大的病害——“滲流”的簡(jiǎn)述

所謂滲流，即是指由于填筑土石壩的土料和壩基的砂礫是散粒體結(jié)構(gòu)，顆粒間存在大量的孔隙，因此具有一定的透水性。當(dāng)水庫(kù)蓄水后，在水壓力的作用下，水流必然會(huì)沿著壩身土料、壩基土體和壩端兩岸地基中的孔隙滲向下游，造成壩身、壩基和繞壩的滲漏。假如這種滲流是在設(shè)計(jì)控制之下，大壩任何部位的土體就不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，則為正常滲流，此時(shí)滲流量一般較小，水質(zhì)清澈透明，不含土壤顆粒，對(duì)壩體和壩基不致造成滲透破壞；反之對(duì)能引起土體滲透破壞，或滲流員過(guò)大且集中，水質(zhì)渾濁，透明度低，使壩體或壩基產(chǎn)生管涌，流土和接觸沖刷等滲透破壞，這種影響蓄水興利的滲流則為異常滲流。

二、產(chǎn)生異常滲流的原因

1、壩體填土與排水體之間的反濾層設(shè)計(jì)不正確，層間系數(shù)過(guò)大，或施工時(shí)有錯(cuò)斷混層現(xiàn)象，或填土不夠密實(shí)，過(guò)大的滲流使填土向排水體流失，都會(huì)造成反濾層破壞失效。反濾層在整個(gè)防滲體系中是尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，即使前面的防滲體裂縫或出現(xiàn)滲漏通道，只要反濾層工作正常，排水降壓，滲漏破壞就不會(huì)擴(kuò)大。

2、防滲體沒(méi)有直達(dá)基巖或底部連續(xù)可靠的粘土層，在開(kāi)挖截水槽時(shí)，因施工困難，半途而廢，從而留下隱患。

3、堤壩兩岸岸坡產(chǎn)生臺(tái)階狀。應(yīng)該開(kāi)搶成較平順的坡度，為減少開(kāi)挖可以變坡，在上下兩坡度轉(zhuǎn)折處，兩坡角之差不應(yīng)大于15°～20°，若有平臺(tái)，則平臺(tái)處填土高度與平臺(tái)的兩端的填土高度，高差懸殊沉陷量突變，容易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致滲透破壞。

三、施工中控制滲流的措施

1、做好基礎(chǔ)處理，必須萬(wàn)無(wú)一失。很多大型堤壩，必須要滿足壩基承載力及基礎(chǔ)防滲的情況下，完成基礎(chǔ)處理的穩(wěn)固后，方可進(jìn)行填筑施工，特別是在深覆蓋層上修建工程，基礎(chǔ)處理工程量大、不可預(yù)見(jiàn)因素多，需要經(jīng)常采用防滲墻、振沖、帷幕灌漿、固結(jié)灌漿等對(duì)地基進(jìn)行綜合處理。

2、掌握當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水文氣象資料，控制好施工工期的季節(jié)性，堤壩對(duì)水文氣象的因素極為敏感，在雨季，土料的含水量影響極大，直接制約著大壩填筑，施工強(qiáng)度將受到影響；冬季，土料上凍，如不采取積極措施，也無(wú)法進(jìn)行填筑，且冬雨季填筑施工，存在著高投入、低產(chǎn)出的窘境。對(duì)于度汛期的施工，應(yīng)編制具有針對(duì)性的施工方案。

3、確保工程所用料場(chǎng)開(kāi)采土、石料的材料質(zhì)量 料場(chǎng)對(duì)堤壩的重要性不言而喻，卻也是最容易影響大壩順利填筑的軟肋。根據(jù)工程實(shí)踐，一般而言，料場(chǎng)的地質(zhì)勘探工作深度遠(yuǎn)不如壩址，特別是填筑量最大的堆石料，往往僅靠幾個(gè)探洞或地形勘查進(jìn)行地質(zhì)描述，進(jìn)場(chǎng)后，與招標(biāo)文件發(fā)生變化的可能性很大，無(wú)法形成大規(guī)模開(kāi)采（或臺(tái)階開(kāi)采）條件，直接影響大壩填筑級(jí)配是否得到保證。在防滲土料方面，含水量的高低也成為大壩能否快速填筑的關(guān)鍵，因此，完善而慎重地進(jìn)行料場(chǎng)復(fù)查及復(fù)勘工作顯得尤為重要，搞好料場(chǎng)復(fù)查和儲(chǔ)量計(jì)算，做到心中有數(shù)。

碾壓試驗(yàn)中還需對(duì)防滲土料的含水量進(jìn)行確定及調(diào)節(jié)，同時(shí)還應(yīng)確定好對(duì)堆石料灑水量。此外，為確保堤壩填筑質(zhì)量，堤壩工程的施工必須要求進(jìn)行試坑取樣，只有在填筑面碾壓合格并能過(guò)驗(yàn)收后方可進(jìn)行上一層填筑。

4、確定合理的壩面分區(qū)，是填筑工作施工的關(guān)鍵 由于堤壩體型較大，為壩面分區(qū)流水作業(yè)提供了必要的場(chǎng)面，堤壩工程一般在填筑工序上分為鋪料、攤鋪、灑水、壓實(shí)、質(zhì)檢等工作。在壩面分區(qū)流水作業(yè)中，防滲土料的施工應(yīng)根據(jù)填筑的需要，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理劃分填筑區(qū)域和進(jìn)行流水作業(yè)，以及采用的機(jī)械設(shè)備及填筑情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)采用平起填筑與臨時(shí)斷面填筑的堤壩工程，不可為一味減少臨時(shí)斷面填筑量而影響大型機(jī)械的正常施工，必須要確保填筑質(zhì)量。

5、根據(jù)工程實(shí)際情況確定并采用壩體壩基加固技術(shù)，主要指采用的堤壩壩體灌注粘土漿加固技術(shù)，包括灌漿設(shè)計(jì)、灌漿工藝采用等。

灌漿技術(shù)對(duì)防滲有較好的效果，方法有以下幾種：

（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(jī)或更簡(jiǎn)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(guò)堤身鉆入基礎(chǔ)1～2m為宜。灌漿時(shí)由下而上，少灌多復(fù)；泥漿由稀到稠，循序漸進(jìn)；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(wèn)題，使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕，達(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅(jiān)固度和防止?jié)B漏的目的。

（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(xiǎn)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(jī)或50型鉆機(jī)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(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌?jī)?nèi)阻力，減慢管涌?jī)?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。

（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(shí)，須用50m工程鉆機(jī)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(guò)砂層進(jìn)入礫石層2m左右為宜。灌漿時(shí)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(shí)，灌漿用30型鉆機(jī)先在蟻穴或溶洞周圍布孔灌入泥漿，形成包圍圈，然后進(jìn)行填充，則填滿為止。

（4）通過(guò)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(bǔ)強(qiáng)壩體和提高防滲性能，以進(jìn)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(jìn)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(duì)重力壩工程只有搞清揚(yáng)壓力并設(shè)排水孔也可采用采用這種方法時(shí)最好是壩前無(wú)水。壩面重新剔勾縫，剔縫后，用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿干硬性預(yù)縮水泥砂漿或用防水材料配制高標(biāo)號(hào)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(fēng)浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)研究出了許多堤壩防滲新技術(shù)。每種新技術(shù)有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。在工程實(shí)際中，根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的綜合防滲技術(shù)，以達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的目的，這是在當(dāng)前以及今后堤壩防滲方案選擇中值得深入研究的課題。盡管新技術(shù)、新材料不斷發(fā)展，可是在基礎(chǔ)處理及大壩防滲、補(bǔ)強(qiáng)等工程中，劈裂灌漿仍然在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上保持著較為重要的地位，劈裂灌漿技術(shù)具有不需要開(kāi)挖地基、可灌性、可控性好，連接可靠、施工場(chǎng)地的要求不高等優(yōu)點(diǎn)，其施工工法理論己比較成熟，相對(duì)來(lái)講應(yīng)用比較廣泛。在堤壩建筑物防滲補(bǔ)強(qiáng)方面，劈裂灌漿技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。