防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用_罗操.pdf

94第 46 卷 第 02 期2023 年 02 月Vol.46No.02Feb.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation在水利工程堤防工程中渗漏水问题比较常见，一旦发生渗漏水现象就会影响水利工程的安全与稳固，影响堤坝中的软弱地基，也会造成堤防工程周围岩土断裂等各种问题。所以这就要求相关单位全面了解水利工程堤防工程渗漏原因，探究防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用要点。由此可见，对于防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用进行研究，具有重要的理论意义与实践价值。1 工程概述某大型水库位于我国北方某城市，水库总库容为 17 亿 m3，工程等级与提防等级均为 1 级。堤防加固工程将砌块式防洪墙设置在迎水面，墙顶高程为 27.24 m，两处缺口设置在沿线，属于过堤通道，顶宽为 5 m。堤后较近处存在 6 个大小不规则的深塘，塘底与堤顶相差为18.4 m。为对堤防进行加固处理，要求采取防渗截渗技术，确保水利工程堤防的安全性与可靠性。2 水利工程堤防渗漏问题的原因在本项目中水利工程堤防发生渗漏的原因如下：通过勘查分析发现大坝在遇到洪水后，存在洪水倒灌情况，有直接渗水、管涌现象发生。在洪水发生后大坝堤坝后路面高程与洪水位比较，洪水位相对较高，这时就有冒水现象发生1。堤内墙根处与空箱结构底板处等位置会发现管涌现象，冒水严重时会有颗粒状砂堆出现。当为直接渗水时，会发现堤后路面与洪水水位的高程基本一致，如果降水依然继续，就会有多个部位出现降水堆积情况，这样就会有渗漏现象发生。在初期渗漏水问题表现为少量渗水，到后期洪水水位上涨后，渗漏量会增加，从而发生冒水等更为严重的渗漏现象。3 出险种类及堤坝施工方案的设计3.1 出险种类滑坡、渗透破坏等都是比较常见的堤坝出险，表现出来的特征是流土、管涌等，对坝体安全影响较大。渗透破坏可以按照其特征分为 3 种：堤身险情，指堤坝自身存在一些安全隐患，比如组成不够均匀、填筑密实度不够等，这些问题都会造成堤身出现裂缝、漏洞等情况；堤基同堤身有险情，指在筑堤前对基地清理不够彻底，导致大量杂质存在于接触带中；堤基险情，指沙壤土层与砂层存在于堤基，也会出现堤基险情。3.2 防渗加固方案设计在防渗加固方案选择过程中，要结合自身实际情况选择合适的方案，要从安全性、经济性、便捷性收稿日期：2022-09-05作者简介：罗 操（1990-），男，工程师，从事水利水电工程施工管理研究工作防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用罗 操，白雪彬，何孝龙（温州宏源建设集团有限公司，浙江 温州 325000）摘 要：以某水利工程为例，为对河堤渗漏问题进行防治，项目采取高压喷射灌浆法加固处理技术，通过对施工工艺流程的全过程控制，确保水利工程堤防加固处理的有效性，提升堤防的安全性与稳固性，避免发生漏水问题。同时，为检验施工质量，采取了合理的试验方法，及时了解质量情况，为质量提升与优化提供帮助。希望通过本文分析，能为水利工程堤防加固处理提供一些借鉴。关键词：防渗截渗技术；水利工程；堤防加固；应用要点中图分类号：TV543文献标识码：B文章编号：1672-5387（2023）02-0094-04DOI：10.13599/ki.11-5130.2023.02.02695第 02 期罗 操，等：防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用等多个方面出发，项目选择高压喷射注浆方案。这种方式适合淤泥、流塑等地质。在施工过程中按照实际情况可采用单管法、双管法与三管法。在旋喷桩的直径确定中，要分别针对不同的土层，合理确定其直径。喷射注浆方案要考虑地基承载力、地基变形等相关参数，确保高压喷射注浆的可靠性与合理性。4 防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用要点4.1 施工参数确定在粗砂夹卵石层中进行高喷，可以在堤坝南岸采取该方法进行加固处理。在施工前要采取围井试验，使用 5 孔摆喷的方式围成 1 个井，围墙需在 28 d后开挖，并采取抽水试验。通过围井试验的数据分析，可以确定堤基施工参数。使用 425 号普通硅酸盐水泥作为固化剂，在纯水泥浆液比重需合理确定，确定浆压、供浆量及旋喷提升速度分别为35 MPa、7580 L/min、8 cm/min；确定孔立偏差 2 cm；气压与供气量分别为0.7 MPa 及 0.81.5m3/min2；旋转提升喷射过程中提升速度、旋转速度分别为0.050.25 m/min、120 r/min。相邻桩之间可通过相互搭接的形式形成整体，要对垂直度误差予以考虑，要求桩径相互搭接需控制在 300 mm 以上。4.2 布孔方式项目中采用单排孔，采取折线搭接方式处理防渗墙，将其在基岩中嵌入。固定桩设置在轴线拐角处，控制桩布设间隔距离为 25 m 左右。每个高喷孔孔位需按照设计孔距放出，将木桩编号人工打出。布桩要以基础面积与应力分布情况等为依据，采用矩形或者梅花形布排方式。布置桩数时可以按照公式（1）计算：n=F+GR （1）式中：F工程结构荷载；G承台与承台上土体的自重；R单桩承载力标准值；n需要的桩数。在确定桩数后就可以计算出所需布设的钻孔。4.3 注浆量计算在对注浆量进行计算时可采用的方法为体积法与喷量法，计算结果较大的可作为设计喷射注浆量。运用体积法时可以使用公式（2）进行计算。Q=4D2eKh（1+）（2）式中：Q浆液用量，m3；De设计固结体直径，m；K填充率；h旋喷长度；折减系数；损失系数。采用喷量法进行计算时，可使用公式（3）：Q=Hvq（1+）（3）式中：Q浆液用量，m3；H旋喷高度，m；v提升速度，m/min；q单位时间喷浆量，m3/min；损失系数。4.3 施工设备钻孔采用 XY-4 型钻机，使用高喷台车、高压泥浆泵及空压机等作为高喷设备3。主要施工设备见表 1。表 1 施工主要设备序号设备数量参数1XY-4 型钻机2孔径150 mm；钻孔深度 150 m2YGP-高喷台车2液压步履自动行走3WJG-80 型搅拌机1制浆量 200 L/min4BW-250/40 注浆泵1排浆量 250 L/min；最大压力 4 MPa53Lc1-15/6 空压机2最大压力 1.5 MPa；排量 6 m3/min4.4 施工材料选择普通硅酸盐水泥，要求水泥品质符合要求，没有结块，方孔筛余量要在 5%以内，在使用水泥之前，要对水泥质量进行检查，避免将喷嘴堵塞；在水泥浆搅拌过程中，要求水符合要求；采用两管法进行高喷，浆液比重需控制在 1.411.38，通过随配随用的方式制作浆液，浆液温度需合理控制，不宜低于5，不宜超过 40，一次浆液使用时间要控制在4 h 以内。4.5 钻孔对施工桩号与木桩在现场进行确定，钻机就位后就可以钻孔。在钻孔前要将斜孔位偏差控制好，确保孔位偏差5 cm，钻孔深度需按照设计标准控制。针对地层情况选择钻机，松软的浅孔可选择回转式钻机，在块石层可以选择启动冲击回转钻。为96第 46 卷水 电 站 机 电 技 术保证钻孔工作的有效进行，当钻孔较深，且黏土层厚度较大时，可以适当增加钻孔孔径，钻孔孔径要大于喷管外径 40 mm。4.6 搅拌结石强度会受到水泥搅拌时长的直接影响，搅拌时长为 1 h 时，结石强度最高；搅拌时长为 2 h 以上时，结石强度开始下降；当搅拌时长在4 h以上时，结石强度下降迅速，甚至会出现不凝固的情况。所以搅拌时间需合理控制，不宜过长。4.7 喷射注浆（1）对入岩深度进行合理确定，旋喷灌浆需按照设计要求进行确定。（2）采用泥浆循环固壁钻孔，由于在钻孔过程中钻进位置存在砂砾石，要求泥浆要保持浓稠，避免发生塌孔现象，施工过程中钻孔偏差不宜超过12 cm，在钻进过程中为控制孔斜率，要求钻进 5 m就使用测斜仪测量一次。（3）终孔测斜合格之后，要求高喷台车就位，喷射管长度要按照孔深量取，在孔外需使用水气试喷，在没有堵管情况下开始下管。喷射管在高喷台车就位后，要对其垂直进度进行检查，确保垂直度符合要求4。（4）沿轴线开挖导流槽，要求导流槽宽度、深度分别为 1 m 及 23 m。在导槽内排入废水，避免出现乱排废水现象发生，减少对环境造成的污染。（5）下喷管之后，水泥浆液、压缩气体等要按照设计要求输入，在开始喷射时需提升高喷管，提升的基本条件为旋转和提升速度，旋喷浆需自下而上到基岩上，摆喷作业需按照摆喷参数进行操作。（6）监理与工程师需对整个高喷过程进行监控，确保高喷全过程符合要求，且在发现问题后能及时进行处理。（7）完成喷射作业后，需清洗干净注浆管等机具，保持管内与机内的干净，避免有水泥浆残留在里面。使用自来水清洗，等管道内的水为清水后停止。（8）在完成高喷之后，孔洞需使用浓水泥浆封闭，对喷车进行移动，开始下一孔的高喷作业。喷射注浆时要求做好钻机定位，保证钻机的倾斜度控制在 5%以内。采用胆管法施工，要求在施工过程中一边提升一边进行喷射。喷射过程中要确保喷射压力与喷浆量符合要求，在孔口有浆液冒出后开始慢慢提升喷射管。为避免堵塞喷射管，要在拔出后及时清洗。在深层长喷桩喷射施工过程中，需要对地层在垂向上的差异、地下水分布的影响进行综合考虑。在全深度喷射作业期间，使用同一工艺参数可能会在不同深度形成的桩体直径差异较大，影响防渗墙的防渗效果。因此深层长桩喷射过程中，要了解地下水资料，按照具体情况确定喷射参数，保证长桩的密实性。4.8 复喷在完成喷射灌浆作业后，会存在浆液与混凝土混合后，在凝固期间受到浆液析水作用的影响，会发生收缩问题，让固结体的顶部开始出现凹陷，影响地基的加固和防渗堵水。所以需采取二次注浆的方式予以处理。4.9 冒浆不止冒浆量超出 20%或者完全不冒浆情况需及时处理，在对这种情况进行处理时，可以采取下面的方式进行处理：空隙在地层中较大引起不冒浆时，需停止提升，将浆压降低，同时也要降低气压，浆液要加浓，并将速凝剂加入，注浆量需增大，将空隙填满，然后在孔口返浆后继续摆喷作业；冒浆量过大要将喷射压力适当提高，喷嘴孔径需适当缩小，摆动速度加快；当发现高喷灌浆中断后，要做好停浆深度记录，在停喷点以下位置设置高喷管，高喷浆恢复后确保正常作业5。停机时间在 1 h 以上时，要清洗泵体与泵管；停机时间在 24 h 以上的，在灌浆轴线上要避开此孔，然后在灌浆轴线上，连接上一个与下一个孔。4.10 质量测试与试验（1）冒浆试块。在每种主要地层，每个水泥批号需做 3 组，一组有 3 件，试块规格为 70.7 cm70.7 cm，在养护 28 d 之后做抗压强度试验。（2）开挖检查。开槽检查需每隔500 m进行一处，开挖的长度与深度分别为 35 m 及 2.54 m，通过检查要求其厚度等符合要求。（3）采取钻孔取芯方法进行检查。将检查孔布置在防渗墙轴线上，间隔距离为 300 m，钻孔深度需合理设置，要求能比防渗墙深度小 12 m，在钻孔过程中不使用泥浆，芯样需在检查孔的中部与底部取样。在施工完成后，检查孔布置数量为总孔数的5%，然后进行钻孔取芯与压水实验，但受到各种因素干扰，最后取芯检查孔数量确定为 4 个，其中高压97第 02 期罗 操，等：防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用注浆防渗板墙、混凝土防渗墙体分别为 3 个、1 个。取上来的岩芯为水泥浆与砂卵砾石胶结完整的结石。压水实验要在墙体上钻孔作为静水柱，每孔为3 段，每段长度为 5 m。通过实验，墙体具有较好的连续性，且密实性良好，各项指标符合标准与要求。5 结语防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用，能有效提升堤防的安全性与稳固性，避免发生渗漏现象。水利工程的安全与质量直接影响农业发展以及人民群众的安全，所以必须关注水利工程堤防的渗漏情况，并结合实际情况采取科学合理的加固处理措施。防渗截渗技术的应用具有良好的防渗效果，且对堤坝的质量提升作用较为明显，值得推广与实践。参考文献：1姜力宁，刘江，吴振军，等.浅谈小型水利工程湿陷性黄土土质边坡防渗体系施工 J.施工技术，2018（4）：554-557.2李永迪，张帆，王祺，等.极小空间条件下应用全方位高压