关于江堤防加固工程中防渗技术的选择与应用
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摘要：江堤加固是一项非常重要的工作，意义深远，任务艰巨。在江堤防加固的工程中，防渗漏技术有良好的效果。随着科学技术的进步和人们不断地探索研究，在堤防防渗工程中出现了许多新材料、新技术。以下本文将3种防渗漏技术的优缺点及适用范围进行详细分析。
1垂直铺塑防渗方法
垂直铺塑法防渗实际上分为基础垂直防渗和坝体斜铺防渗两种，一般将两种方法合用来完成堤防的防渗工程。
1．1垂直铺塑基础防渗
利用链条式开槽机在坝脚前切割出30cm宽的土槽，并用泥浆液护壁，在槽内铺设连续的土工膜，最后回填松散干净的粉质壤土，从而形成一道连续的防渗体系，阻止坝基的渗流以确保堤防的稳定安全。目前最大铺塑深度在15m以内，适用于不含较大石块及树根的任何土层，施工位置应该在坝脚前2-3m。
“垂直铺塑”的施工质量控制主要是成槽质量控制、铺塑质量控制、槽孔回填料质量控制3个环节。
(1)在成槽质量控制方面，主要做好以下几点：①孔槽纵向平面轴线偏差不超过l0cm，槽孔宽度控制在20-40cm。②槽孔实际挖深超出设计深度20cm左右，一是靠绳量探测，另一方法是测量造槽机杆臂的倾角来保证成槽深度。③槽孔的泥浆固壁。为防止塌壁，应控制槽内泥浆比重，根据已建成工程的经验，一般为1．1―1．5g／cm 3。比重太大，铺塑时很难将土工膜沉到槽底，比重不足易发生塌壁，造成生产质量事故和财产损失。
(2)土工膜铺置控制：①塑膜质量的控制。―是检查厚度是否够，二是检查幅宽是否够，三是检查其抗折、抗冲破强度是否达到设计要求。②塑膜插入深度控制。我们的作法是将土工膜栽到铺设深度相应的长度单幅下放，这样直接检查剩余膜的长度就可以控制土工膜的铺设深度。③塑膜搭接控制。搭接宽20cm。斗用与之长度相等的砂袋挤住膜搭接处防止两膜分离和水平移动。④塑膜上端超出槽口平面，至少40-60cm，以便固定或与坝坡防渗复合膜搭接。
(3)在孔槽回填方面：①回填的土料选用干净的粉质土。②回填土要及时，当塑膜铺入后及时先回填1m左右，以固定塑膜下端，防止塑膜上浮。③应逐步用干净的粉质土自然落槽，不得挤压，防止土工膜被回填土挤压下沉。
垂直铺塑的塑料薄膜常用的有两种，即聚氯乙烯和聚乙烯。由于聚乙烯薄膜抗拉强度比聚氯乙烯高，耐老化、使用寿命比聚氯乙烯长，故近年来多采用聚乙烯薄膜。试验表明，埋入地下的聚乙烯塑料薄膜使用年限为60-180a。聚乙烯薄膜具有良好的隔水、粘接和适应变形的性能，渗透系数为5×lO-11cm／s，是理想的防渗材料。聚乙烯薄膜的主要性能见表1：
表1聚乙烯薄膜主要技术性能
厚度/mm 幅宽/m 抗拉强度/MPa 拉断时伸长率/% 使用温度范围/℃ 密度/g.cm-3 直角撕裂强度/MPa
0.2-0.4 8.0 ＞8-18 ≥280 -20 0.91 ≥4.0
450 35 0.93
1．2 斜坡铺塑
斜坡铺塑为PE复合土工膜。它是由PE塑膜与土工织物复合而成，有一布一膜和两布――膜等组合型式。土工膜的搭接最好热焊合，焊接宽15cm。若缝合，搭接宽50cm，缝合两道线。
根据“上堵下排，防排结合”的原则，将垂直铺塑布置在上游堤脚附近，垂直埋入堤基的相对不透水层，并与斜坡铺塑粘合在一起。斜坡铺塑至设防水位以上0．5，形成以塑料薄膜为主体的防渗体，以降低坝内浸润线高度，达到提高堤基、堤身渗流稳定性的目的。
2高压定喷灌浆防渗技术
高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆(喷杆)杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液，也可以用粘土浆代替)，同时钻杆(喷杆)以―定的速度提升，高压射流使―定范围内的土体与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。按一定的距离连续施工就会在地下形成一道防渗体。可分为单管法、二管法、三管法等。
采用水气同轴喷射，利用高压射流切割掺搅地层，经充填挤压、渗透凝结等作用，使浆液在低压条件下与被灌地层土颗粒掺混，形成凝结防渗体。有旋喷、定喷和摆喷三种喷射方式，适用于松散、软弱地层以及淤泥、中细砂、砂卵石、砂壤土人工填筑土层等透水地基构筑防渗板墙，可应用于中低水头水利工程基础如堤防、土坝等构筑物的防渗加固。
高压喷射法具有成本较低，施工速度较快，可靠性高等优点，具有以下特点：①高喷法是利用高压将胶凝材料强制地压入地基材料中，与地基凝结在一起形成固结体，因此浆液不易流失，能保证预期的范围。②能在钻孔中任何一段内施工，也可以在孔底或中部喷射，此外，也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工。③高喷法通常采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，且耐久性较好，施工噪音较小，④施工较简便灵活，施工设备造价低。可在施工线上任何部位开始施工，在工期紧的情况下可用增加设备的方法来缩缩短工期。
该方法的施工质量控制主要是钻孔深度和灌浆压力。钻孔深度控制比较简单，直接测量钻杆长度就能掌握住。灌浆压力则需要根据现场实际情况进行调整，太低达不到设计尺寸，太高容易造成地面被高压抬起。
3多头小直径水泥防渗墙
多头小直径防渗墙是将相邻搅拌桩部分重叠搭接而成为组成水泥土防渗墙，这种挡墙具有较高的抗渗性能，可以形成良好的隔水帷幕。多头小直径深层搅拌桩机，各幅钻孔位置精确能安全搭接形成连成一体的墙体，排柱式水泥土地下墙的连续性、均匀性都非常好。目前水泥土薄壁防渗墙通常选取12、16、20、25、30cm等几种壁厚。从己完工程现场检测结果看：墙体搭接均匀、连续整齐、美观、墙体垂直偏差小，满足防渗截水的要求。该工法
适用于黏土、粉质黏土、淤泥质土以及密实度中等以下的砂层，且施工进度和质量不受地下水位的影响。因而，目前防洪堤的垂直防渗处理，在墙身不大于18m的条件下可以选用深层搅拌桩水泥土防渗墙。
多头小直径深层搅拌桩水泥土薄壁防渗墙的施工特点：①截渗效果可靠。截渗墙接头的防渗处理，直接关系到截渗墙整体截渗效果，这一直是施工单位、设计部门关注的问题，特别是薄壁防渗墙其搭接头的防渗处理尤为突出。目前水泥土防渗墙的墙厚，通常在16-30cm之间，深度8-18m，目前使用的搭接方法能很好地保证墙底部的整体连续性。②缩短施工工期。水泥柱之间连接采用搭接，不用另外再处理了，这样防渗墙施工结束，即工程竣工，缩短了工期。③降低施工成本。由于多头小直径深层搅拌桩机具有功效高的特点，完成1个15m桩只需1h的时间，因而成本不高。接头完工后勿需另外再处理，降低了施工成本。
多头小直径防渗墙的主要控制指标是两孔搭接宽度和钻孔倾角。其中钻进倾角是比较重要的，如控制不好就会造成水泥柱的不连续，影响防渗效果。[1]
4垂直防渗方案的选用
在堤防、土坝除险加固工程中，防渗与地基加固处理方案的选择，具体取决于以下诸方面：
(1)垂直防渗方案的选择主要考虑适应工程性质、条件，可满足工程防渗目的和要求，有―定的防渗标准，工程费用较低等因素。防渗标准直接关系到堤防的安全性以及工程量、工程进度、造价等。
(2)堤防垂直防渗是渗流控制处理的―部分，尽可能符合前堵后排的原则、堤身和堤基渗流控制措施统一考虑的原则，和渗流控制方案一起应在技术经济比较后确定。
(3)堤身的垂直防渗处理
可采用截渗墙(薄防渗墙、定摆喷、板桩墙)，劈裂灌浆等防渗体。在防渗体不能和地基防渗措施统筹实施时，可考虑截渗墙方案。
(4)堤基的垂直防渗处理
透水堤基垂直防渗处理可采用截水槽、截渗墙等作为防渗体。采用截水槽、截渗墙等防渗体时，材料可采用粘性土、土工膜、固化灰浆、水泥、水泥砂浆、混凝土、塑性混凝土、沥青混泥土、化学材料；施工可采用人工开挖、机械开挖、铺设、冲击钻、叵转钻、抓斗、轮铣、射水、锯槽、斗式、多头钻、定摆喷、灌浆、板桩、搅拌桩等技术；其厚度和设置方式应满足材料允许渗透坡降要求；其防渗性能、效果应符合防渗要求和适应防渗体的布置。
(5)堤基防渗体应布置在临水堤脚或堤顶偏临水侧，并与堤身防渗体有效连接，且符合变形协调的要求。[2]
参考文献：
[1] 陆付民,李建林. 堤防防渗加固方法研究[J]. 人民黄河, 2004 .
[2] 黎文杰, 李良卫. 江西堤防加固防渗新技术介绍[J]. 中国水利, 2001.
[3] 吕文堂, 马继业, 窦焕春. 黄河下游堤防加固措施及适应性分析[J]. 中国水利, 2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。