民营科技 ２０１０年第７期 水利工程 对堤防大坝工程进行抗渗加固的探讨 刘益盛 （潮州市凤溪水库管理处，广东潮州５２１０００） 摘要：渗透破坏是堤防、大坝工程中最普遍的质量安全隐患，如何对其进行有效的治理控制是管理者必须长期为之备斗的问题。目前在堤防、 大坝工程中对付渗透破坏问题比较常用的技术有灌浆、防渗墙、高压喷射注浆、深层搅拌法、排水固结法等 结合工作经验介绍了应用防渗墙灌浆、 高压喷射注浆治理堤防、大坝防渗破坏技术，供同行参考 关键词：水利工程；堤防大坝；渗透破坏；防渗技术 堤防和大坝是我国防洪工程体系的重要组成部分，往往是防御洪水 剂使其具有速凝、早强、抗腐蚀、防冻等特性，常片ｊ水灰比为１：１。 的最后屏障：但长期以来，洪涝灾害是我国危害最大、造成损失最严重的 ２．２我市某县管堤防高喷防渗墙施Ｔ实例 自然灾害。有研究表明，渗透破坏是我围堤防、大坝工程中非常普遍存存 我市某堤段现有堤防的防洪能力偏低，部分地段的堤身单薄、渗漏 的问题，除漫溢险情外，溃口险情几乎全部是渗透破坏所致。为保证堤 防、大坝安全，丁程界对渗透破坏问题时行了广泛研究并提出若干种行 之有效的技术方法，本文结合Ｔ程实例，试对应用防渗墙灌浆、高压喷射 注浆技术进行堤防、大坝抗渗加固进行探讨，供同行参考 １ 灌浆法的作用机理及其应用实例 １．１灌浆法的作用机理 灌浆法是利用压力将有固结功能的浆液通过钻孔灌人岩土或构筑 物的孑Ｌ隙和裂隙中，使其在孔隙和裂隙中固结，从而使堤防、大坝的物理 力学性能获得改善的防渗方法 目前灌浆法采用的材料主要有：水泥浆、 粘土浆、水泥粘土浆、水泥水玻璃浆、水泥砂浆、水玻璃浆等。其中水泥粘 土浆是将水泥和粘土按比例混合所形成的浆液，利用二种材料相互弥补 缺点而构成性能较好的灌浆液，具有比单纯的水泥浆成本低，流动性、抗 渗性好、结石牢高等优点。因此同前对采，｝Ｊ砂砾石基础的堤坝工程进行 防渗帷幕灌浆加同时，几乎都采用水泥粘土浆液。 １．２某大堤水泥粘土连续截渗墒工 实例 我市某堤防段背河堤脚外常年渗水，该堤防临河堤高约８ｍ，背河堤 高约１０，，ｉ，在半水期或洪水期，堤坡受浸潮湿后渗水现象更为严重。 为查明地层和地质条件以指导制订处理方案，先对该堤段进行地质 勘探，结果表明堤身土质多为 细中砂的粉质粘土，堤基为海陆交互相 第四纪冲洪积层，呈层状结构，从Ｅ到下第１层为粉质粘土（有腐殖物）， 厚度约４ｍ；第２层为松散至稍密状粉细砂，厚度约３ｍ：第３层为淤泥和 淤泥质土（含腐殖质和贝壳，巾问夹薄层粉细砂），厚度约６ｍ；第４层为 硬塑状粘土，厚度约７ｍ。 经分析论证，确定采用垂直截渗技术对该段堤防进行抗渗加固处 理．设计墙深２５ｍ，深入相对不透水的第４层粘土层１．Ｏ～２．Ｏｍ，墙体厚 ０．４～０．４５ｍ，墙体采用５０号水泥土，渗透系数为１０ ｅｎｑｓ，并安设测压管、 渗乐计３组。该工程经施工单位精心组织施下、管理单位认真同步跟进 监控工程质量，取得了良好的效果，竣工后经我市水利行政主管部门组 织质量检测，证明成墙效果良好，经实地取样试验：墙体抗压强度均存 ５．ＯＭＰａ以上，平均抗压强度５．９５ＭＰａ，平均渗透系数ｋ＝２．４８ｘ１０。ｃｎ＃ｓ，符 合设计要求。通过对３组渗 计进行跟踪舰测，发现墙后地下水位普遍 降低，堤防背河堤脚附近未再发现渗水积水现象，达到预期目的 ２高压喷射法的作用机理及其应用实例 ２．１ 高压喷射法的作用机理 高压喷射法就是利用］＿程钻机先进行钻 Ｌ，钻进至设计需处理的深 度后，提走钻具而换上钻杆（喷杆）杆端安装有特殊喷嘴的机具并沉送到 孑Ｌ底，然后利用高压泥浆泵将浆液通过高压管道、钻杆导向置于孔底的 特殊喷嘴，向周围岩土体高压喷射固化浆液（一般使用水泥浆液），同时 钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，这种高 射流使沿钻孔四周一 定范围内的土体结构受到破坏，并使受破坏的岩二卜体碎屑作为粗骨料与 固化浆液充分混合，它们凝固后便往土体【ｆｌ形成具有一定性能和形状的 固结体，并起到加固和防渗抗渗的作用。 需要注意的是，固结体的形状和喷射流的移动方向有关，一般分为 旋转喷射、定向喷射和摆劫喷射。旋喷式成桩主要用于加固地基，提高地 基的抗剪强度，改善地基土的变形性能和承载能力，使其在Ｌ部结构荷 载作用下不致破坏或产生过大的变形 定喷式形成的固结体呈壁状，摆 喷式则形成厚度较大的扇状固结体，二者通常用于地基防渗，改善地基 土的水力条件及边坡稳定等。高压喷射按喷射介质及管路多少，可分为 单管法、二管法和三管法，浆液的材料以水泥为主材，可加入不同的外加 严重，经调查确定需进行高 喷射灌浆防渗加固堤段的长度约２０９０ｍ， 预钻孑Ｌ深度约７．５～１ １．５ｍ，总钻孔进尺估算约２ｌＯ００ｍ。资料表明需进行 高压喷射堤段的地质分层（自堤顶往下）为：砂质粉质粘土层（堤体）６ｍ、 粉质粘土层（顶部含杂填土）２．５ｍ、淤泥及淤泥质粘土层４ｍ、粘土层２ｍ、 风化花岗岩＞４ｍ，其地质情况较复杂，且不同堤段各土层厚度也不相同。 ２．２ １ 根据现场试验确定施工技术参数如下 １）喷射浆液的比重为１．６～１．８ｇ／ｃｍ ； ２）回浆比重为１．２５～１．４５ｇ／ｃｍ ； ３）高压水的压力为２８～３４ＭＰａ，流量为７５Ｌ／ａｒｉｎ； ４）压缩气的压力为０．７ＭＰａ，流量为６ｍ３／ｍｉｎ； ５）水泥浆液的压力为０．９８ＭＰａ，流量为８０Ｌ／ｍｉｎ。 本Ｔ程采用６００型地质钻机，泥浆护壁回转钻进，孔距为１．６ｍ，高喷采 用ｉ重管喷射灌浆工艺，分２序施丁：经过对试验段开挖连接墙段的观 察和分析，发现当第１序墙体的强度不够而进行割接时，由于墙体固有 的不均匀性和第２序喷射时的穿透能力和灌填饱满程度的限制，会将第 ｌ序附近墙体冲散从而导致第２序灌填 饱满，并形成防渗体出现薄弱 点甚至空洞。而当第１序墙体已有足够的强度（１序喷灌达到７ｄ后）再 进行第２序喷灌连接，则连接和防渗效果较好，闪此把２序喷灌间隔时 间确定为７ｄ。 ２．２．２施工操作程序 １）钻 Ｌ。采用６００型地质钻机，金刚石合金钻头泥浆护壁回转钻进， 孔距为１．６ｍ，控制垂直度为不超过０．５％且避免塌孑Ｌ。 ２）下 重管喷射。宽在地面进行水、气试喷后下管至设计深度，按设 计要求调整好喷射方向。 ３）高压喷射灌浆准备。采 比重汁把水泥浆比重控制在１．６～１．８ｇ／ ＣＥｌｌ ，注意控制摆角 ４）高 喷射灌浆，注意检查设备并控制好施Ｔ参数。该工程采用 ２８～３４ＭＰａ的高压水，一般当合金水嘴承受水压３０ＭＰａ以上时，合金水 嘴很容易磨损，尤其水质差时更甚。随着水喷嘴的磨损增大，压力会相应 减少，当压力表读教减少到低于设计值时，应及时更换水喷嘴。喷射每个 孔之前都要检查水、气嘴的工作情况，避免碎片卡在两嘴套装间而堵塞 一侧喷嘴，影响喷射质量。在将管插入钻孔底过程『ｆ】，为防止泥砂堵塞喷 嘴，可边射水边插管，但水压力一般不超过１ＭＰａ，因为若水压力过高，则 易将孑Ｌ壁射塌。喷浆施工时喷射嘴提升速度的大小直接影响浆液用量和 ］一程质量：提升速度过快会造成搅拌不均匀及灌浆量不足，导致加固体 不稳定或易产生４ＬＮ，如切削半径不符合设计要求则会造成防渗墙搭接 处产生薄弱环节；提升速度太小，则导致冒浆量过大造成水泥浪费。因此 应根据地层不同的地质条件而采用相应的提速，我们经过多个工程施工 实践总结的经验是：风化基岩层为８ｃｎＶ＇ｍｉｎ，砂砾石层为６ｃｍ／ｍｉｎ，粉质 粉土层为ｌ２ｅｒａ￣ｒａｉｎ，淤泥质土层为１４ｃｎｄｍｉｎ：遇有不返浆、漏浆应及时 查明原因行妥善处理。 ５）拔套管。在高 喷射灌浆工序结束后，应及时拔出套管 ６）同灌。喷射完毕后，由于水泥浆固结收缩，将导敛孔口Ⅲ现下沉， 须对已完成喷浆的钻孔进行静压灌浆，直到浆面不再下沉为止： 为确保高喷防渗墙的施Ｔ质量，必须根据不同地段的自然地质条 件，因地制宜合理控制高喷施工参数，有针对性地采用不同的施工工艺， 才能保证高喷的施工质量，保证固结体均匀、连续性好、连接可靠。 参考文献 ｆｌ１董哲仁．堤防除险加固实用技术ｆＭ１北京：中国水利水电出版社，１９９８．