水利堤防加固工程中防滲墻施工技術研究

李星宇 廣東省水利水電第三工程局有限公司

作為需要持續(xù)運行的設施，水利堤防出現(xiàn)結構損傷的情況無法避免，加之水利堤防需要長時間承受水體的沖擊，發(fā)生滲漏或其他問題的概率自然較高，若相關人員未能做到及時發(fā)現(xiàn)并消除上述隱患，便會威脅附近“泛洪區(qū)”居民的安全。由此可見，對水利堤防進行防滲加固極為重要，堤防防滲加固最常見的施工工藝為防滲墻施工。本文選擇對防滲墻施工要點進行研究，供相關人員參考。

1.什么是水利堤防加固工程

國內對水利堤防進行加固的手段較多，其中最具代表性的為填充及堵漏，旨在確保水利工程可長期、穩(wěn)定運行，在對堤防整體質量進行提升的前提下，最大程度避免水體長時間沖擊，導致地方被侵蝕或是受損。目前，堤防堵漏常用方法有建設防滲墻、灌漿施工、防滲土工膜等，上述方法的適用情況和條件不同，相應地，施工方法與技術也存在明顯差別，需要施工方以現(xiàn)場情況為依據(jù)加以選擇，確保加固效果可最大程度接近預期。

2.防滲墻技術施工要點探究

2.1 常見結構

對防滲墻進行布置的方式分為三類，分別是嵌固式、懸掛式和組合式。若以墻體結構為依據(jù)，則可將防滲墻分成柱狀防滲墻、槽孔防滲墻、混合防滲墻，不同類型防滲墻的特點均有所不同。首先是柱狀型，即攪拌樁；其次是槽孔型，成槽方法包括銑削、鉆抓和鉆劈等，施工期間可用的機械較多，主要有鋸槽機、鋼繩沖擊鉆機、回旋鉆機和射水成槽機等；最后是混合型，該結構形式的特點為組合使用，可起到優(yōu)缺互補的效果。

2.2 技術特點

2.2.1 結構穩(wěn)定

水利堤防需要長時間經受水體的沖擊，因此，即使防滲墻能夠做到內部無水體滲入，如果其穩(wěn)定性不理想，同樣會由于水體沖擊而出現(xiàn)傾倒或是偏移的情況，進而使防滲效果無法達到預期。由此可見，對防滲墻而言，要想使自身功能得到充分發(fā)揮，前提是要保證結構穩(wěn)定且可靠。

2.2.2 便于施工

現(xiàn)階段，防滲墻類型及施工方法十分多樣化，但無論采取何種施工方法，其步驟均相對簡單。以射水法為例，施工方可通過兩步完成施工，第一步是破壞原結構，第二步是澆筑混凝土，隨著結構性能得到提高，防滲效果自然會變得更加理想，下文將對此做詳細說明。

2.2.3 不透水

防滲墻所用材料多為不透水材料，即便墻體表面需要長時間與水接觸，仍然能夠有效避免出現(xiàn)水體滲入墻內的情況。隨著使用時間的延長，防滲墻表面可能會出現(xiàn)少量缺口，但其內部結構仍然能夠對水體進行阻隔，防滲效果有目共睹。

2.2.4 成本低

防滲墻材料以鋼筋、混凝土為主，上述材料均十分常見，具有成本低和便于制作的優(yōu)點，無形中提高了防滲墻的經濟價值。另外，近幾年，防滲墻使用泥漿的比例有所提高，用泥漿替代傳統(tǒng)材料，可進一步降低施工成本，但要注意一點，泥漿適用范圍較窄，要想對其加以運用，前提是保證現(xiàn)場條件符合有關要求。

2.3 主要功能

對水利堤防而言，防滲墻的核心功能有三個，首先是預防滲漏，其次是承擔或減小水體沖擊所形成作用力，最后是阻斷水體接觸堤防結構的途徑。一般情況下，施工方會選擇在堤防質量不理想的區(qū)域建設防滲墻，旨在對堤防質量所存在不足進行彌補，憑借防滲墻所具有特性，為堤防結構提供全方位的保護?，F(xiàn)階段，常見的防滲墻類型主要有兩種，分別是永久防滲、臨時防滲，前者將防滲墻視為改善工程質量的措施之一，在應用價值、功能價值等方面，均有較為突出的表現(xiàn)。后者則強調通過防滲墻對堤防、水體進行阻隔，隨后，對存在質量問題的區(qū)域進行處理，待堤防質量達到行業(yè)標準后，便可將防滲墻拆除。

2.4 施工方法

2.4.1 射水法

射水法造墻采用泥漿護壁，主要工具為二代機組，包括正循環(huán)系統(tǒng)、造孔機和澆筑機等部分。卷揚機負責向造孔機提供動力，確保成型裝置可反復多次的沖擊防滲面，使防滲面形成相應的槽孔，先施工單號操控，在灌注砼初凝48—72h后再施工雙號操控，檢查高速成槽機水平，確保導向系統(tǒng)垂直；成槽達到入巖深度0.5m后清孔，提鉆后檢查操控質量，為保證墻厚不小于22cm，槽孔厚度應超過22cm，泥漿濃度應根據(jù)地質條件進行調整，并嚴格保證槽孔泥漿水位。以槽孔水平面為依據(jù)，對行駛路徑進行確定，將機組轉移至行駛路徑，確保在機組橫移過程中，機組內射水裝置可向堤防內噴射水柱，將原土破壞，正循環(huán)系統(tǒng)的作用則是將土渣排出。待清理原土的工作告一段落，便可通過澆筑機對混凝土進行澆筑，獲得相應規(guī)格的防滲墻。

2.4.2 深層攪拌樁

以主機傳動系統(tǒng)為依托，確保并列鉆桿勻速旋轉，由旋轉鉆頭向鉆機施加動力，推動鉆機沿預設路線到達指定位置。待鉆進實際深度達到設計要求，便可對攪拌設備進行提升，保證攪拌設備和槽孔的孔口處于同一高度。連接槽孔與水泥泵，將水泥泵狀態(tài)切換為開啟，確保水泥漿能夠勻速注入孔內，隨后，再運用攪拌裝置攪拌堤防內原土和水泥漿，獲得具有良好防滲性能的防滲墻。若防滲面積相對較大，則需要持續(xù)推進鉆機，直至鉆進邊界與防滲墻搭接端相連，確保所形成防滲墻連續(xù)且可靠。施工期間應對水泥漿質量進行嚴格控制，保證施工所用材料均已通過防滲測試，以免由于材料性能不達標，導致防滲墻無法發(fā)揮出應有作用。

2.4.3 開槽機開槽

現(xiàn)有開槽機（如圖1所示）主要包括以下幾部分：起重設施，電氣系統(tǒng)，設備底盤，排渣系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)。正常工況下，開槽機可將液壓系統(tǒng)所形成動力盡數(shù)傳遞到刀桿上，由刀桿帶動刀排通過反復切削的方式獲得槽孔。而切削期間所形成土渣，通常會在自身重力的影響下落到槽底，隨后，由排渣系統(tǒng)將其排到槽孔外。通過灌注泵或是人工灌注的方式，將濃度符合要求的泥漿勻速注入孔內，待泥漿完全凝固，便可獲得防滲墻。在運用開槽機進行施工時，相關人員應對防滲面尺寸引起重視，合理選擇刀排及刀桿規(guī)格，避免由于槽孔直徑偏大，導致施工量及難度大幅增加。

圖1 開槽機

2.4.4 組合機開槽

組合鉆機（如圖2所示）內部結構往往較為復雜，核心構件有砂石泵、多頭鉆頭以及反循環(huán)系統(tǒng)等，通常需要憑借主機傳送系統(tǒng)帶動潛水鉆勻速切削土層，切削所形成土渣則通過砂石泵被盡數(shù)排出，從而獲得符合要求的槽孔。建造防滲墻的步驟如下：首先，對隔離體橡膠囊、導管進行安裝；其次，澆筑混凝土；再次，將隔離體拔除，最后，實施再循環(huán)。施工期間有以下幾點需要引起重視：一是前期準備階段，應有序開展測量放線、砌筑導槽和鋪設鋼軌等工作，在對組合鉆機進行安裝的前提下，確定鉆機架位置，為后續(xù)的開槽提供便利。二是盡量做到連續(xù)澆筑混凝土，避免出現(xiàn)澆筑中斷的情況，若由于突發(fā)情況需要中斷澆筑，則要將中斷時長控制在2min以內，這樣做可保證混凝土性能不受到嚴重影響。

圖2 組合鉆機

3.防滲墻在工程中的具體應用

3.1 項目概況

某地政府計劃對水利堤防進行加固，該水利堤防總長度為2.8km，迎水側面積在80萬m2左右，由于該堤防投入使用的時間較長，現(xiàn)已出現(xiàn)了較為明顯的滲漏問題，需要盡快進行防滲處理達到加固效果。該工程地面部分的原高度在25m左右，防洪墻應略高于堤防，二者高度差以3m為宜，堤頂寬度在2m～4m間。前期準備階段，施工方派專業(yè)人員前往現(xiàn)場，對地質條件進行了考察，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的地質情況相對復雜，主要包括花崗巖、壤土還有淤泥，但地質狀態(tài)和整體強度較為理想，可保證所建設防滲墻發(fā)揮出應有作用，這點需要有所了解。

3.2 施工方案

該堤防有三個區(qū)域存在滲漏點，且各滲漏點均為典型的穿透性滲漏，穿透深度約為堤身的2/3～1/3，只有盡快進行加固處理，才能避免更嚴重的問題出現(xiàn)。施工方出于對技術實用性進行提高的考慮，在對滲漏點位置、附近情況加以確定后，決定采取射水法+開槽機開槽，其中，一處泄漏點用射水法處理，其他滲漏點則用開槽法處理。

在用射水法進行施工時，先進行鉆孔，再按照上文所介紹流程完成后續(xù)施工，期間應對原土破壞規(guī)模嚴加控制，本項目的破壞規(guī)模為2m3。待射水環(huán)節(jié)告一段落，相關人員便著手對實際破壞情況進行了測量，測量結果符合要求。另外，施工期間還要對雜物進行清理，避免由于洞內堆積大量雜物，導致后續(xù)澆筑工作無法順利展開。

開槽法的施工流程如下：第一步，對各滲漏點情況進行統(tǒng)計，在本項目中，有兩個滲漏點符合開槽法施工要求，二者的高度為0.5m和0.8m，寬度是0.7m和0.4m，深度則分別是2.1m和2.3m。第二步，以檢測所獲得參數(shù)為依據(jù)，對刀排及刀桿進行選擇。第三步，按照上文所介紹流程完成施工。成墻后28d，經專業(yè)人員檢查，防滲墻質量符合項目要求。對防滲墻進行檢測的技術要點如下：其一是墻體接縫。據(jù)統(tǒng)計，在出現(xiàn)滲漏問題的防滲墻中，約有80%的防滲墻存在接縫質量不達標的情況，對墻體接縫進行檢測，其重要性有目共睹。在本項目中，相關人員以分槽段為依據(jù)，通過全面清理防滲墻的方式，使接縫存在夾泥等問題的概率被降至最低，與此同時，還對接縫搭接長度進行了檢查，確保搭接長度均處于1m～2m這一范圍，對于檢查期間發(fā)現(xiàn)的、長度不符的接縫，第一時間對其進行了處理，杜絕日后出現(xiàn)不必要的問題。其二是垂直度。只有垂直度合理的防滲墻，才能始終與墻體的軸線保持一致，本項目所建設防滲墻的深度較深，對垂直度所提出要求為垂直度偏差在0.4%以下。在檢測垂直度時，應如實記錄軸線偏差、左右偏差，若發(fā)現(xiàn)傾斜度超出規(guī)定范圍，需盡快進行補救。檢測結果表明，該防滲墻垂直度符合項目要求，可正式投運。

4.結論

經過防滲墻改造的水利堤防已投運數(shù)年，期間防滲墻未發(fā)生質量問題，堤防原滲漏點沒有再次出現(xiàn)滲水情況，說明堤防結構穩(wěn)定且防滲性能良好，在社會性和經濟性方面均有突出表現(xiàn)。未來開展類似項目時，施工方可借鑒該項目的做法，綜合考慮現(xiàn)場水文與地質情況，對防滲墻形式及施工方法加以確定，為堤防所具有安全性以及穩(wěn)定性提供有力保障。