略谈我国堤坝防渗技术方案及适用范围
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摘要：自改革开放以来，通过大量的工程实践和科学实验，我国防渗墙的施工水平已跨入了世界先进行列。但是由于各种原因，一些堤坝仍存在安全隐患，以下本文结合笔者工作经验，分析了目前常用的几种堤坝防渗技术及其适用条件。
1、地下连续薄防渗墙施工技术
1．1钻孔灌浆成墙技术
钻孔灌浆成墙其主要工作原理是钻孔灌浆搅拌成墙。一种设备是多头小直径深层搅拌一次成墙桩机。该设备主要由液压步履行走底盘、专用导架、六头钻杆、连锁器等部分组成。设备结构合理、造墙效率高，最大成墙深度22m。
另一种设备是双动力多头深层搅拌桩机。主要由液压步履行走底盘、专用导架、成墙器、三杆六头搅拌钻头等部件组成。双动力驱动，具有钻孔多级调速、钻杆中心距可调、三管分别计量灌浆、垂直精度控制方式先进、对环境影响小等优点，最大成墙深度2lm。
1．2液压抓斗超薄混凝土防渗墙技术
该墙厚度一般为25―30cm，选用设备为国外生产的CH―60型和CH一8O型液压抓斗，成槽最大深度可达7Om以上。由于其厚度只有常规混凝土防渗墙的l／3～l／2，在一般情况下可采用液压抓斗直接挖凿成槽，施工机械化程度和工效大大提高，并可节省大量的混凝土及其他相关材料，工程造价大幅度降低。同时，墙体的垂直度和连续性也能得到更好保证，防渗效果完全能够满足各种设计要求，真正体现了混凝土防渗墙防渗性能好、施工周期短、造价低、见效快等优点。
1．3振动成墙法
振动成墙法其主要工作原理是采用振动方式沉模，达到设计深度后拔起成槽，灌浆成墙。有三种成墙设备。
（1）高频振锤薄壁板墙设备。该设备主要由工作主机、动力站、液压振动锤、工作导架、配有底靴的H钢梁组成。采用液压振动方式沉模。具有履带行走定位方便、成墙厚度小、自动化程度高、劳动组合较合理等优点。
（2）振动沉模板墙施工设备。主要由机械步履式底盘、桩架、震锤、模板等部件组成。采用机械振动方式，将双模板互为导板交替直压切人地下，待达到设计深度后拔起成槽、灌注浆体成墙。具有设备结构简单、垂直精度控制方式简便等特点。最大成墙深度17m。
（3）振动插板造墙设备。由通用履带式起重机、震锤、插板等部件组成。采用机械振动方式，将两块插板互为导板交替直压切入地下。该设备具有通用化设备利用程度高、成本低等特点。最大成墙深度一般为17m，成墙厚度为15cm、l8cm两种规格。
上述几种设备广泛适用于黏土、砂性土、淤泥质土和含砾石(小卵石)的砂砾石土层地下连续薄防渗墙施工，堤防基础防渗、病险水库防渗加固及新建工程的基础防渗处理。但振动类造墙设备由于施工中存在较大振动，故使用范围受到一定限制，可用于小型坝堤及基础的垂直防渗。
2、膨胀浆塞法灌浆工艺与施工
大坝横缝堵漏，主要靠浆塞膨胀，只要求浆液充满钻孔及邻近的横缝(两道止水带之间)，就可达到防渗目的，运用浆塞膨胀法其灌浆施工效果良好，浆液填充饱满。
2．1膨胀浆塞法灌浆工艺
膨胀浆塞靠灌浆来实现，由造孔――洗孔(压水实验)――蔼浆――并浆―― 封孔等工序组成。造孔选用4DJ一100型钻机，开口直径105mm，终孔直径91mm，孔底深入基岩1．5m左右，孔深52m左右。
2.2膨胀浆塞法灌浆工艺采取的措施
（1）控制全孔注浆时间：为做到快速进浆，使浆液在未固化前将全孔灌满，实现以浆赶水，全孔总注浆时间按l0分钟控制。根据钻孔孔径与孔深和进浆时间，计算进浆流量。根据工地钻孔孔径与设计孔深，最后确定进浆流量为4O～50L／m in。为此改造了CB―46型齿轮泵，选用3.OKw二级电动机驱动．以提高进浆速度。另以高压氧代替压缩空气(因其中含水汽)做动力源，以压力灌浆罐做备用，保证灌浆的连续性。
（2）灌浆采用双层管法：孔口设备为特制双层管三通，内管为1 塑料射浆管，深入孔底．下端设逆止装置，防止孔内水进入管内使浆液在射浆管内发生反应。外管为直径9Omm排水管，上部接控制阀及压力表，控制回水(浆)压力。外管深入钻孔5O0mm左右，上部缠线麻并以水泥水玻璃封堵孔口。
3 垂直防渗
防渗墙是堤防防渗处理中最为有效的一种垂直防渗措施。防渗墙既适用于堤身，也适用于堤基的防渗处理。防渗墙分为3种结构型式：悬挂式、半封闭式和全封闭式。悬挂式防渗墙的底面位于相对强透水层中；半封闭式防渗墙穿过相对强透水层进入相对弱透水层并与之一起形成统一的防渗结构体系，该相对弱透水层下面还有相对强透水层存在。
全封闭式防渗墙是以基岩透水性较弱或其强透水层位于深部而不会对堤后表层渗流状态发生影响作为前提条件的。如果基岩浅部为强透水层或存在强透水带，只有将它与松散覆盖层一起截断的防渗墙才是全封闭式的。
当堤身质量较差时，防渗墙可以从堤顶布置；当堤身质量较好，或对堤身采用其它措施时，防渗墙从堤外脚布置，但必须与堤身或堤身防渗设施可靠连接。封闭式防渗墙，墙体截断了渗流的途径，堤内表土层下面的承压水头大约减少了40％，渗流出口处的坡降降低较多，堤身浸润线也有明显降低，防渗效果更明显。封闭式防渗墙防渗效果固然好，但对于强透水层较厚、隔水层较深的双层地基，采用封闭式防渗墙的施工难度较大，工程造价过高，工程质量难于保证。在堤基表土层夹有浅层粉细砂层时，一旦发生近堤管涌将是非常危险的。对于这种情况，悬挂式防渗墙深度不大，但可以截断浅砂层，应用起来还是比较合理的。
对于防渗墙的位置选择，当堤基中元弱透水覆盖层时，或堤基为均质透水地基或浅砂层表露或覆盖层较薄且渗透性不够小时，防渗墙不能沿临水侧坡脚附近布置，而应布置在堤顶下方，否则河水容易从坡脚附近越过防渗墙进入堤基强透水层，从而使防渗墙失效。垂直防渗墙的选择很重要。垂直防渗墙布置主要针
对透水地基，即以假定堤身无渗透缺陷为前提。对位于相对不透水堤基上的堤身渗流进行控制，既可在堤身采用垂直防渗墙、劈裂灌浆等措施，也可在临水坡设置防渗斜墙(如铺设土工防渗膜)，还可在背水坡开设反滤导渗沟或在坡脚设排水暗管。
对于堤基、堤身都存在渗透隐患的堤防工程，只要堤基透水层不太深厚，宜结合堤基、堤身的渗流控制建垂直防渗墙，并且防渗墙应从堤顶下方修建，墙顶高程应高出最高洪水水位所形成的浸润线。只有在临水坡堤身上设置防渗措施时，才可以在临水侧堤脚处设置堤基防渗墙，并做好两种防渗措施的连接。对于堤身与堤基结合的防渗墙，从渗流场分析和施工后效果分析来看，堤身浸润线
及溢出点降低较多，与没有防渗墙相比，堤内浸润线降低了80％ ，防渗效果显著，封闭式防渗墙后的堤基渗水坡降降低较多。
4 水平防渗
垂直防渗措施是利用不透水的防渗体来截断和阻断水流，水平防渗措施则是利用平铺在临水侧堤基表面上的一层相对不透水的粘土、混凝土或土工膜等，或利用在背水侧地基上铺设的一层压盖土来延长堤基中渗透水流的流线长度，从而降低渗水的破坏能量，减小渗水的坡降，提高渗流出口的抵抗力，减小堤基发生渗透变形的可能性。这种水平防渗措施可根据所在堤内外两侧地基上的不同，分别称为堤外临水侧地基上的铺盖和堤内背水侧地基上的盖重压渗。
(1)铺盖是利用堤外河床已有的粘土层或人工铺填的粘土、混凝土或土工膜等透水性很小的材料经压实形成的。
(2)当背水侧地形条件和土源允许时，盖重是砂基堤防防止渗透变形非常有效的防渗措施，尤其是对于强透水层深厚，采用垂直防渗措施不经济或根本不可行时，盖重压渗就可作为首选措施。当按照规范计算出的压盖宽度很大时，可以考虑与减压井相结合使用，以减小压盖宽度。应当指出，盖重的宽度除进行必要的计算外，还应重视对历史险情的实地调查。盖重通常应不小于历史险情出现的范围，并应根据具体地形、地质条件和堤防的重要程度选用，一般至少为50m，但也不应>200m。
(3)受背水侧地形条件或建筑物等条件的制约，当不能采用垂直防渗措施，或压盖宽度长度较大等情况时，可以采用排水减压方案来解决堤基渗流的部分问题。这种措施就是通过排水管或导渗沟将地基中的压力水排出，释放出地下水的压力。
5、结束语
当前，各种新的防渗方法不断出现，正朝着深度更大、效率更高、适应性更广的方向发展。水利工程复杂的地质条件、多样化的筑坝材料以及多种运用工况，决定了在渗流方面的不同特点。因此，对于堤防的防渗处理方案的选取就不可能完全一样，往往要根据各段堤防的具体情况采用一种措施或多种防渗措施，拟定出适合不同堤段的防渗加固方案，选择出合理、廉价的防渗技术，做到经济与防渗效果的统一。