摘要：建国以来，堤防工程为我国防洪事业作出了巨大贡献。堤防有很多种类，如：土质、砂质、混凝土堤防等等。无论哪种堤防，防渗技术在工程建设过程中都占据重要的地位。本文主要围绕土质堤防的防渗技术作一简要分析。
关键词：土质堤防；渗透破坏；防渗
随着水利科技的发展，人们越来越重视土质堤防防渗工程。我国国土面积辽阔，其中堤防工程所占的比重越来越大。
近些年部分堤防工程在防渗上出现质量问题，究其原因，客观的分析，与建设过程中相关工作人员的执行能力有一定关系。
一、土质堤防渗透破坏的原因
汛期，因为土质堤防的迎水面和背水面存在水头差,堤基、堤身就会有渗流产生。随着迎水面水位的不断升高，堤身内外水头差不断加大，堤身内的浸润线不断升高，堤身会出现渗流并沿土体内孔隙逐渐渗出堤内侧；如果渗流产生的渗透比降比土体的临界比降大时，或者渗流的渗透力大于土的抗渗强度时，土体就会产生渗透破坏，如管涌、流土等。
在以下情况下，堤身内外水头差很小、持续时间很短时，堤基和堤身就提前出现渗流，土质堤防防渗性能会明显下降，很容易出现渗透破坏。
1.使用劣质原材料
原材料的质量直接影响土质堤防防渗效果。因此，在选材过程中应更加注重多个厂商和品牌之间的横向比较，正所谓“货比三家”，比较原材料的质量，价格，供货商信誉，售后服务，从多个角度综合考虑。当原材料采购人员倾向于谋取个人利益，就会购回劣质原材料，严重降低防渗体抗渗性能，必然导致堤防出现渗透破坏。
2.各种违法违规行为和监管不力
时下，尽管国家在不断完善、规范工程建设领域的相关法律、规范和条例，加强对工程建设领域各种违法违规行为的监管，在工程招投标及施工阶段，各种违法违规行为还是屡见不鲜，在利益驱使下，外借、借用他人资质，围标、陪标，违法分包、层层转包，偷工减料、以次充好。如此种种，他们都在追求利益最大化。有的工程经过多次转包，利润越来越小，为创造利润，就出现偷工减料、以次充好。很多建筑公司主要依靠外借资质，赚取的管理费就是主要营业收入。而借用他人资质的，很多都是小包头，无资质也无相关机械设备和人员，以赚钱为主要目的。
不少施工单位专业技术力量薄弱，而经过多次转包工程的专业技术力量更加薄弱，导致工程建设施工现场专业技术人员能力不足或被不足；另外，监理单位待在施工现场的，很多都是刚步入工作岗位、涉世不深又无施工监管经验的年轻人，致使工程缺少监理单位的切实监管；相关人员责任心和是否好学、爱钻研业务知识，对于工程建设很是重要，而时下这种情况显得尤其可贵。
所有这些，最终导致工程质量不合格。
3.设计原因
很多土质堤防出现渗透破坏，是由于设计上的不合理和欠缺造成。堤防结构设计的合理与否，直接影响堤防的防渗能力。比如70年代到刚解放修建的不少土质堤防。当时国家一穷二白，想多快好省地建设社会主义，导致设计缺乏专业性和规范性。致使堤基及防渗处理等方面都不达标，最终导致出现渗漏、溃堤。
4.施工原因及专业技术能力不足
70年代前还无监理一说，那时修建的土质堤防，缺乏对质量的监控。那时都是人海施工，按乡村来分施工班组，分段、接头搭接和新旧结合部处理不到位；填料中杂质较多，很多土块没有进行粉碎，且填土层厚较大，夯实碾压设备又不足，致使碾压质量难以达标，结构层面甚至存在分层的现象，导致防渗能力较差。
5.地质方面的原因
土质堤防在建设中因为时间和资金等缘故，地质勘测工作，有些只是走走形式，甚至没有进行。因为针对不同的堤基断面地质构造，可以选择最合适的防渗技术方案，从而确保土质堤防防渗安全性。
二、水利工程施工中堤防防渗施工技术应用的必要性
堤防是防御洪水泛滥、保护圩内居民和工农业生产等的主要措施。
同时，人类的生活离不开水资源。保证水资源的安全对于维护人们的生命安全具有极大的重要性。堤防工程不仅可以实现对水资源的季节性调节，还可以改变我们的生态环境，为社会的发展以及人们的生活提供巨大的帮助。
因此，需要加强对土质堤防防渗施工技术的研究，提高堤防的防渗稳定性，以充分发挥堤防工程经济效益。
三、土质堤防防渗施工技术简述
土质堤防防渗施工应该从两方面避免或降低渗透破坏：一是提高堤身和堤基本身抵抗渗透破坏的能力，二是降低渗流对堤基和堤身产生的渗透破坏能力。
好的渗流控制应该是防渗与排渗相结合。
1.堤身和堤基本身防渗施工
在临水侧采用防渗铺盖、前戗、防渗斜墙、帷幕灌浆、垂直防渗墙和铺设土工膜等，在堤身中采用黏土心墙、黏土灌浆、劈裂灌浆、铺设土工膜、混凝土截渗墙和高压喷射灌浆等。
（1）帷幕灌浆
堤防帷幕灌浆就是在堤防迎水侧堤基打孔，用压力将浆液灌入堤基中岩体或土层的裂缝、孔隙中，形成连续的阻水帷幕，堵塞渗漏通道，从而减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。帷幕灌浆法一般适用透水层较浅的堤基，常用于闸坝的岩石或者砂砾石的地基中。可以将帷幕的顶部与混凝土闸底板或坝体连接，使底部深入到相对不透水层的一定深度，进而阻止或减少地基中地下水的渗透。
可与下游的排水系统共同作用，降低渗透水流对闸坝的扬压力，提高闸坝的抗渗稳定性。帷幕灌浆是土质堤防穿堤水工建筑物地基防渗处理的主要手段。
按是否深入相对不透水层分为封闭式和悬挂式帷幕。按灌浆孔排数分为两排孔和多排孔帷幕。施工时，大都先钻灌下游排，再钻灌上游排，最后钻灌中间排。同一排孔多按 3个次序钻灌，按设计排定的顺序，逐渐加密。采用全孔分段灌浆法。
岩石帷幕灌浆压力，表层不宜小于1～1.5倍水头，底部宜为2～3倍水头。
砂砾石层帷幕灌浆压力尽可能大些，以不引起地面抬动或虽有抬动但不超过允许值为限。一般情况，灌浆孔下部比上部的压力大，后序孔比前序孔压力大,中排孔比边排孔压力大,以保证幕体灌注密实。灌浆开始后，一般采用一次升压法，即将压力尽快升到设计压力值。当地基透水性较大，灌入浆量很多时，为限制浆液扩散范围，可采用由低到高的分级升压法。
在幕体中钻设检查孔进行压水试验是检查帷幕灌浆质量的主要手段，质量不合格的孔段要进行补灌，直至达到设计的防渗标准。
（2）劈裂灌浆防渗技术
劈裂灌浆防渗主要是利用浆液一定的压力使堤防沿着轴线方向劈裂，将合适质量的浆液灌注到裂缝，并利用浆堤互压，泥浆析水固结和堤身湿陷密实等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、砂层等隐患得到充填挤压密实，形成一个连续纵向垂直型的防渗帷幕。
劈裂灌浆沿堤身轴线最小主应力面布钻孔，考虑到经济和稳定性方面，劈裂灌浆的孔距一般设置在10厘米左右，如在堤防弯曲部位，孔距应适当缩小。先在堤防轴线上布置好孔，用压力泥浆劈开的灌浆通道可能将堤防内的各种隐患如裂缝、孔隙和洞穴等联通起来，灌浆后达到处理隐患、充填坝体和构造防渗帷幕的目的。充填与劈裂同时进行，随灌随劈随填充，达到缝开浆到料满，大大提高土质堤防的防渗能力。
由于沙性较重的堤身没有足够弹性，劈裂灌浆法一般不适用。
对于松堆土坝，堤身浸润线过高，堤防外部、内部有裂缝或大面积的弱应力区，分期施工堤防的分层和接头处有软弱带和透水层，堤防内有较多生物洞穴等情况下，才考虑采用劈裂灌浆。
由于劈裂灌浆是在原有堤防上直接改造施工，所以比其他的防渗方法更简单，成本更小，效率更高，而且施工效果良好。
对劈裂灌浆的施工要求：堤防分段区别对待；单排布孔，分序钻灌；孔底注浆，全孔灌注；综合控制，少灌多复。
（3）天然黏土材料防渗
黏土由于其低渗透性而常被用作土石坝中的黏土心墙材料。粘土防渗方案大多使用较好的梯度粘性土壤。铺设防渗透材料，砾石垫层，砂浆层和石头作为保护层，以增强防渗透效果。施工前，先清除水底淤泥、杂草和树根等，分层填充粘土，每层为35-50 cm，压实度控制在93％左右。非常适合在附近有优质粘土的地区。
（4）堤身锥探灌浆。土质堤防的锥探灌浆，是用锥探机械作用于带勺型钻头的钻杆上，挤压土质坝体成孔。再用掺加灭蚁药的浆液对土质堤防内部缺陷进行微压灌注，对土质堤防防渗加固及白蚁除治有良好的效果。
浆液材料一般为黏性土或砂壤土，视需要也可掺用少量水泥，搅拌成泥浆。钻孔的布置根据堤身隐患部位而确定，多为梅花形布置。孔深应大于隐患深度。灌浆压力可在现场试验确定。
锥探灌浆主要应用于土坝、河流堤防上。并且施工工艺简单、成本低、效率高、效果良好。
（5）垂直防渗墙法
这种方法是利用专用机具在堤基中建造槽孔，并且用泥浆固壁，然后在槽孔中填充相关的混合物，从而形成连续的防渗体，成墙深度可达30m。适合堤基透水层较浅时。
墙体有不同的结构形式，其中槽孔型防渗墙使用很广泛。墙体可据不同情况采用普通混凝土、钢筋混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、灰浆等材料，可采用钻挖、射水、链斗、锯槽、高压灌浆、多头小直径深层搅拌桩和振动切槽等方法成槽。
垂直防渗墙有悬挂式、半封闭式和全封闭式，全封闭式防渗墙的底部一般穿过相对强透水层,深入到透水性较弱的基岩或深厚的黏土层中，且下层无相对强透水层，所以防渗效果最好。在长江重要堤防工程中得到了比较广泛的应用。
控制垂直防渗墙质量，主要是对整个施工过程的严格把关，包括施工平台填筑及路轨铺设、导墙质量、轴线、泥浆质量、设备就位、成槽施工、水下混凝土浇筑等方面，任何一个中间环节控制不好，都影响到成墙的质量。对泥浆主要检验它的密度、漏斗粘度、含砂量指标。对成槽，主要控制泵压和垂直度。
必须控制好这些方面:①保持路轨平实、造槽设备导向的高精度; ②精心操作; ③良好固壁; ④经常检查程成槽机的垂直度，防止异常导致偏斜; ⑤出现偏斜，及时纠正。
2. 降低渗流对堤基和堤身产生的渗透破坏压力
在堤防背水侧采用后戗、盖重、压渗、导渗沟、减压沟和减压井等措施。
（1）堤身背水侧后戗。在堤身背水侧加大堤身断面，控制浸润线不在堤坡上出逸。要求后戗填筑的土料透水性比原堤身大。
（2）盖重
这种方法是在背水侧增加盖重，目的是削减背水面出流水,防止堤基渗流对表层土产生渗透破坏，进而增加背水侧土体的抗浮稳定性,此外还可减小出逸比降。可以通过机械就近运送砂性土等到堤身背水侧填筑，也可以用吸泥船、泥浆泵等机械设备，吸取江河泥沙，输送到堤身背水侧沉淤。当堤基覆盖层较厚且下卧强透水层较深时；表层透水层较厚的双层地基；当堤基覆盖层较薄，透水层埋藏深且厚度大时；透水堤基或堤基透水层较浅时。可以采用背水侧压实填筑压渗盖重法增加盖重。需要注意的是：盖重使用土料的透水性即渗透系数应比原覆盖层土料的大。太长的重盖应与减压井或减压沟联合使用。
（3）减压井、减压沟
工程实践表明，减压井、减压沟的最大问题是易淤堵，排水量往往随着时间推移，逐渐减少，减压效果也越来越差。这时需要进行有效地洗井清淤维护。应用时要避免地基透水层为非粉细砂。
当堤基覆盖层较薄，透水层埋藏深且厚度大时，当堤基覆盖层较厚且下卧强透水层较深时，可以在背水堤脚外适当位置设置减压沟、井的方法，达到减小扬压力和除险的目的。同时也可以考虑盖重和排水减压沟、井联合使用的形式，以达到根治地基渗透破坏的目的。若临水侧有稳定滩地，可在临水侧加设铺盖进行防渗处理。
参考资料：
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