堤防整治工程防滲加固處理措施分析

陳昊毅

（廣州市南沙區(qū)磨碟頭工程管理所，廣東 廣州 511400）

0 引言

滲漏是導(dǎo)致堤防汛期出現(xiàn)諸多險(xiǎn)情的引發(fā)因素之一。通常情況下，土堤一般是運(yùn)用本地材料建成，土料質(zhì)地較差、強(qiáng)度小、孔隙率大等問(wèn)題，使工程安全性大打折扣。如今，可用于工程防滲加固的措施較多，具體還需根據(jù)工程實(shí)際情況，挑選適宜的方案，從根本上消除滲透問(wèn)題。

1 工程概況

廣州市南沙區(qū)萬(wàn)頃沙聯(lián)圍15涌—16涌堤防整治項(xiàng)目，涉及的外江整治長(zhǎng)度為1.41 km，工程合同造價(jià)金額達(dá)到1345萬(wàn)元以上。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容較多，如水泥攪拌樁處理、堤基清理、擋墻整治等。堤防級(jí)別為Ⅰ級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。在本項(xiàng)目施工中，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙與當(dāng)前的相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行。項(xiàng)目工程量如表1所示。

表1 項(xiàng)目工程量（部分）

2 堤防整治意義

①河道堤防是當(dāng)?shù)仡A(yù)防洪澇災(zāi)害的重要屏障。按照常規(guī)的治水思路，“堵”和“疏”是關(guān)鍵，前者是通過(guò)提升堤防高度、加固堤防，將洪水“排除”在堤防外部；后者是拓寬既有河道，增強(qiáng)河道本身的下泄洪水能力。換言之，只有保障堤防堅(jiān)固，避免其堤身坍塌，確保高程大于洪水位，才能為堤防內(nèi)的田地、村落等提供安全保障。②通過(guò)堤防整治可為行洪泄洪提供有效保障。對(duì)于部分地區(qū)來(lái)說(shuō)，高頻率的行洪泄洪對(duì)堤防本身有更高的標(biāo)準(zhǔn)，而堤防經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不間斷的使用，難免會(huì)受損，需要通過(guò)有效的整治措施，延長(zhǎng)其使用年限，強(qiáng)化其對(duì)洪水的防御能力。③堤防整治有利于保護(hù)水土。實(shí)際上，水土流失會(huì)導(dǎo)致堤防坍塌及損傷，縮小可用土地范圍，甚至?xí)鸷拥烙俜e、水體質(zhì)量下降、防洪水平下降等。而通過(guò)整治堤防，可對(duì)當(dāng)?shù)厮亮魇鸬街卫淼男Ч?，提高土地的牢固程度[1]。④堤防是區(qū)域美化環(huán)境的重要空間，通過(guò)植樹(shù)種草的方式，打造良好的環(huán)境生態(tài)景觀。堤防整治后的效果如圖1所示。

圖1 堤防整治后的效果

3 堤防整治工程防滲加固措施探討

3.1 堤身加固處理

在堤防整治項(xiàng)目中，堤身部分的處理是比較關(guān)鍵的，可通過(guò)黏土斜墻培厚的方式進(jìn)行加固?，F(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，將堤身鄰水表層的土體與雜物處理干凈，并進(jìn)行坡面整平，增加防滲墻體?；靥畹牟牧蠎?yīng)當(dāng)具備良好的防滲性能，逐層夯實(shí)，該墻體頂部高程至少達(dá)到非常時(shí)期的靜水位高度。施工方需注意回填土料的顆粒成分，計(jì)算其滲透系數(shù)、干密度及含水量等。結(jié)合堤防工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，回填土的滲透系數(shù)不應(yīng)超過(guò)1×10-5cm/s，同時(shí)確保滲透穩(wěn)定程度與塑性達(dá)標(biāo)，含水量則應(yīng)控制在20%～30%。對(duì)于回填土、干密度，施工方可選擇理論公式計(jì)算，或通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，得到最終結(jié)果，并且設(shè)定的干密度需超過(guò)本項(xiàng)目自然土層干密度。實(shí)踐施工時(shí)，要考慮既有堤防的當(dāng)前情況，繼而確定土料滲透系數(shù)、墻體頂部寬度與底部厚度等[2]。

3.2 安全加固措施

在堤外坡選擇復(fù)式擋土墻，盡可能保留既有的漿砌石擋土墻與墻體外拋石護(hù)腳。在堤腳外增加拋石壓腳，并在拋石頂部設(shè)置平臺(tái)，其高程是2 m，寬度達(dá)到3.5～7 m。從平臺(tái)到堤頂部分，借助堤防既有的擋土墻，在其外部包裹鋼筋混凝土的護(hù)面，和防浪墻一同施工。而在堤內(nèi)坡部分，設(shè)計(jì)坡比是1:3，此部分的堤腳選用砌石矮擋土墻的護(hù)腳。近些年，國(guó)內(nèi)堤防構(gòu)筑通常是粉土與黏土材質(zhì)，按照堤防現(xiàn)實(shí)狀況來(lái)看，應(yīng)當(dāng)合理化加高，秉承穩(wěn)定、可靠的理念，使整個(gè)結(jié)構(gòu)得以加固。對(duì)于尚未出現(xiàn)特殊狀況，或是嚴(yán)重安全問(wèn)題的部分，可在既有堤身上添加相似材料加固，不僅能降低整治施工的難度，還有利于提高新舊土料的結(jié)合效果。堤防的部分堤身上既有土料不足，應(yīng)進(jìn)行加高處理，構(gòu)建復(fù)式結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)施工中，先構(gòu)建心墻，避免有水流滲出，而后借助漿砌石，進(jìn)行整體上的加固支撐。另外，結(jié)合項(xiàng)目總體的狀況來(lái)看，可以選擇把背水側(cè)的堤身進(jìn)行加高培厚處理，這樣的施工方式較為簡(jiǎn)便，材料獲取便利，對(duì)原本的滲流面也能有良好處理效果[3]。

3.3 生態(tài)堤防設(shè)計(jì)

堤防整治項(xiàng)目中，一般會(huì)注意到既有的自然條件，主要是河流形態(tài)。在構(gòu)建生態(tài)堤防時(shí)，堤線會(huì)根據(jù)基本的自然形態(tài)，盡可能保持河流原有的狀態(tài)。堤型的設(shè)計(jì)要滿足兩個(gè)基本要求，即確保滲透與滑動(dòng)的穩(wěn)定效果以及可以達(dá)到生態(tài)保護(hù)以及修復(fù)的目的。堤防施工中，為防止工程本身對(duì)原本的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，需結(jié)合本地的自然環(huán)境，挑選最適宜的岸坡防護(hù)模式。一般情況下，會(huì)優(yōu)先選擇透水性更好的混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)生態(tài)堤防，這是為給浮游生物、鳥(niǎo)類等提供生存、繁衍的環(huán)境，同時(shí)，還有助于強(qiáng)化堤防本身的儲(chǔ)水能力。為確保生態(tài)堤防順利建成，需注意現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)間，避開(kāi)既有生物繁育時(shí)間；倘若無(wú)法避免，應(yīng)提前安排必要的防護(hù)措施，留給周邊物種良好的成長(zhǎng)環(huán)境。經(jīng)過(guò)休整使用的料場(chǎng)，需防止地形發(fā)生明顯的變化，維護(hù)環(huán)境的整體性?？茖W(xué)布設(shè)排水設(shè)施，用于優(yōu)化周邊植被的發(fā)育空間，同時(shí)要注意綠化植物的日常養(yǎng)護(hù)及管理。

3.4 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻加固措施的使用，通常會(huì)面臨整治工程的施工精度標(biāo)準(zhǔn)高、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜等問(wèn)題，影響混凝土墻體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、防滲透效果。其中，施工精度對(duì)應(yīng)造孔環(huán)節(jié)中的垂直度；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜一般是由地質(zhì)狀況引起的，如塌壩、漏漿等。上述問(wèn)題若未能有效解決，會(huì)降低防滲墻的總體質(zhì)量，若遭遇洪災(zāi)，會(huì)大幅提高潰壩事故的發(fā)生概率。

所以，在堤防整治工程中，應(yīng)對(duì)具體問(wèn)題采取有效的處理措施。具體來(lái)說(shuō)，包括以下3項(xiàng)：①施工精度。近些年，國(guó)內(nèi)施工建設(shè)領(lǐng)域的技術(shù)水平、機(jī)械設(shè)施等，其精度仍需繼續(xù)提升，堤防整治工程防滲加固項(xiàng)目中，會(huì)出現(xiàn)塌孔、成槽不規(guī)則等情況。面對(duì)此種客觀現(xiàn)狀，為提升施工精度，可選擇鉆劈法，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備，并通過(guò)“兩鉆一抓”的方式，借助沖擊鉆完成主孔與導(dǎo)孔的處理。利用抓斗抓取土體，通過(guò)鉆進(jìn)成槽。根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)，成槽部分的施工精度應(yīng)達(dá)到1/2000以下，抓斗環(huán)節(jié)則選擇全自動(dòng)的計(jì)算機(jī)糾偏系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)整治期間，借助不同的檢測(cè)檢查方法，保障成槽部分的幾何尺寸與角度均滿足項(xiàng)目要求。尤其要強(qiáng)調(diào)的是，造孔環(huán)節(jié)中，應(yīng)選擇膨潤(rùn)土泥漿，加固孔壁，注意把控黏度，以此維護(hù)孔壁結(jié)構(gòu)。②塌壩堵漏。堤防整治項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境一般比較復(fù)雜，涉及漏失、強(qiáng)滲等地層條件。為滿足該類防滲漏需求，國(guó)內(nèi)普遍選擇大口徑的護(hù)壁管灌漿方法，相應(yīng)的實(shí)施程序是將主要的機(jī)械設(shè)施，借助鉆機(jī)施工，頂至滲漏處上方1～2 m的位置，將大口徑尺寸的護(hù)壁管下沉，外壁需封填，將管道內(nèi)外隔開(kāi)。其中應(yīng)用的填灌材料要結(jié)合滲漏地方的實(shí)際狀況進(jìn)行選擇。此項(xiàng)防滲加固工藝在基巖內(nèi)體溶洞的項(xiàng)目中有較好的整治效果，重點(diǎn)針對(duì)漏失情況，控制造孔部分以及塌壩的問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)。③淤泥堆積層過(guò)厚，造成清渣不徹底。針對(duì)此類情況，整治的關(guān)鍵在于清除淤泥，可選擇綜合反循環(huán)和抽砂筒的方式，處理底部的淤泥，對(duì)于難以清理的細(xì)砂，使用膠凝性材料能夠有效清理?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，把膠凝性材料提前放在鉆機(jī)鉆頭處，鉆頭到達(dá)底部后，安排頂進(jìn)施工，等到材料和細(xì)砂完成膠結(jié)后，借助抽砂筒取出，借此能提升混凝土防滲墻和基巖層的連接效果[4]。

3.5 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁方法是利用水泥本身的化學(xué)性質(zhì)，將其制成泥漿，直接輸送至地下，與地基土混合攪拌，直至被固化，增強(qiáng)地基土的物理穩(wěn)定性。如今，國(guó)內(nèi)地基加固項(xiàng)目中，該處理措施得到大范圍使用，可適應(yīng)泥質(zhì)土、淤泥等環(huán)境，加固成果較佳，并且在施工后能立即投入使用。本工程選擇42.5規(guī)格的水泥材料制作水泥攪拌樁，根據(jù)實(shí)地試樁和配合比試驗(yàn)，決定水泥的實(shí)際用量。按照堤防整治工程的基本要求，確定水泥土抗壓與抗剪的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。水泥攪拌樁現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，需先完成樁位放樣，鉆機(jī)達(dá)到相應(yīng)點(diǎn)位后，施工人員應(yīng)實(shí)行進(jìn)一步檢驗(yàn)和調(diào)整，而后組織攪拌水泥漿，啟動(dòng)注漿泵，鉆頭進(jìn)行正循環(huán)運(yùn)動(dòng)，噴射水泥漿，達(dá)到設(shè)定深度后，開(kāi)始反循環(huán)提鉆，同時(shí)噴射水泥漿，在距離操作基準(zhǔn)面下方的0.3 m處停止。之后進(jìn)行攪拌下鉆，同樣要在達(dá)到設(shè)計(jì)深度標(biāo)準(zhǔn)后，開(kāi)始反循環(huán)提鉆，直至地表，在成樁結(jié)束后關(guān)閉注漿泵，合理調(diào)整泵漿運(yùn)動(dòng)速度。在下一根樁體制作之前，清理鉆頭表面多余的雜物。

在水泥攪拌樁施工中，必須明確整治區(qū)域內(nèi)的地下障礙物及既有管道等，合理調(diào)整工程方案。同時(shí)，開(kāi)工前應(yīng)當(dāng)掌握項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)與周邊的水文地質(zhì)條件、空中架設(shè)的線路、相鄰已有建筑物等。而且在攪拌樁制作以前，對(duì)作業(yè)基層進(jìn)行全面找平，將所有障礙物清理干凈，若作業(yè)面存在低洼面，可使用黏土回填平整。另外，現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械需配備打印機(jī)和記錄儀，完整保留噴漿過(guò)程的信息，方便日后管理。實(shí)地施工時(shí)，首先確定樁位。按照工程設(shè)計(jì)的樁位圖紙，現(xiàn)場(chǎng)確定樁點(diǎn)，此過(guò)程可運(yùn)用鋼尺及全球定位系統(tǒng)（GPS）等方法。為防止在施工過(guò)程中發(fā)生傾斜或位移等問(wèn)題，要求鉆入操作中，保障定位準(zhǔn)確與穩(wěn)定。其次要完成樁機(jī)定位。先進(jìn)行平面就位，按照攪拌樁的制作順序，對(duì)準(zhǔn)鉆頭。設(shè)備的導(dǎo)向架需通過(guò)雙向制約，保證垂直度，把垂球懸掛在架體正面及側(cè)面，球體自重應(yīng)至少達(dá)到2 kg。施工進(jìn)行時(shí)，通過(guò)觀察球體的偏移程度，進(jìn)一步使用米尺測(cè)定當(dāng)前的垂直度，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)有無(wú)傾斜問(wèn)題。結(jié)合有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)向架垂直度偏差不能超過(guò)1%樁體長(zhǎng)度。最后對(duì)樁位實(shí)施復(fù)測(cè)。在樁機(jī)達(dá)到指定位置后，需根據(jù)樁體現(xiàn)實(shí)狀況，檢查鉆頭對(duì)應(yīng)的位置，盡可能縮小誤差，最大不能超過(guò)0.05 m。水平面位置確定后，組織測(cè)量高程。鉆頭落地后，零起點(diǎn)與每米標(biāo)識(shí)位置，均需精確標(biāo)出，根據(jù)工程樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)，得到鉆桿長(zhǎng)度以及最終鉆進(jìn)深度。

堤防整治水泥攪拌樁作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，以保障整治施工效果。一方面，平整地表，劃定水泥儲(chǔ)存位置，并在施工區(qū)域兩側(cè)設(shè)置排水溝，避免形成積水；另一方面，清理施工范圍內(nèi)的雜物，低洼處回填，在基礎(chǔ)面預(yù)留0.5m左右的土層?；娱_(kāi)挖時(shí)，應(yīng)當(dāng)挖出質(zhì)量較差的樁體。作業(yè)準(zhǔn)備期間，需使用規(guī)格大的螺絲帽及鐵塊，將灌漿壁焊接起來(lái)，確定水泥漿面和水面的水平位置，并確保漿液配合比滿足堤防整治標(biāo)準(zhǔn)。此外，為提高攪拌樁施工的精度，需根據(jù)相應(yīng)規(guī)定，組織成樁試驗(yàn)，確定泵送壓力、鉆進(jìn)速度、水灰比、攪拌頻率等，給正式作業(yè)提供數(shù)據(jù)參考。在試樁環(huán)節(jié)中，應(yīng)至少制作5根，并且要在28 d后鉆孔取芯，嚴(yán)格檢查樁體長(zhǎng)度與均勻性、完整度等。同時(shí)，借助縱向荷載試驗(yàn)，評(píng)估復(fù)合地基承載狀態(tài)，直至試樁合格，才能安排正式操作。另外，為保障攪拌樁能順利成樁，需避免漿液出現(xiàn)離析的狀態(tài)，整個(gè)泵送過(guò)程不可中斷，并派遣專人記錄材料的時(shí)間與數(shù)量等信息。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，嚴(yán)格控制噴漿和停漿的時(shí)間[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所述工程在完工后，設(shè)置12處縱向位移觀測(cè)點(diǎn)以及4個(gè)水準(zhǔn)工作基點(diǎn)，觀測(cè)到的沉降量范圍為16～24 mm，并已逐漸趨于穩(wěn)定。堤防整治項(xiàng)目的落實(shí)，有效優(yōu)化工程段的整體環(huán)境，提高河道行洪泄洪的水平，改善施工區(qū)域周邊的環(huán)境。通過(guò)因地制宜選擇防滲加固的措施，不僅縮短對(duì)生態(tài)的負(fù)面干擾時(shí)間，降低影響程度，還有助于生態(tài)系統(tǒng)的整體發(fā)展。經(jīng)過(guò)一系列的整治處理，使堤防工程原有的功能得以恢復(fù)，預(yù)防水土流失，維系生態(tài)環(huán)境。