湖南省水利水电勘测设计研究总院 湖南长沙 410007
摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国水利工程建设速度的不断提升，水利工程的主要作用是为了我国水资源的节约与有效利用。我国人口数量极大，所以对水资源的需求也变得越来越高，水资源也是人们能够进行日常活动最基本的需求要素，但是大部分的水资源都是以比较原生态的形式存在的，所以为了能够让大部分水资源得到有效地利用，需要做好水利工程的防渗工作。堤防工程是我国水利工程的重要组成部分，在我国社会发展中发挥着重要作用。堤防工程的加固才能保证在需要分蓄洪时，能即时启用分洪，保证重点地区的防洪安全。以确保人民生命财产的安全，维护社会安定，为当地的社会经济发展提供良好的水利条件。
关键词：水利工程；堤防防渗；技术；分析应用
引言
在水利工程中，最关键的就是水利工程中堤坝的防渗漏问题。水利工程中一旦出现堤坝渗漏的现象，必然会产生严重的安全问题。因此，水利工程中堤坝渗漏问题一直是相关部门的重点研究内容。在以往针对水利工程中堤坝渗漏方面的研究中，主要采用虹吸放水管加固水利工程中堤坝，起到堤坝防渗漏的作用，但此种方法在应用中仍然偶然会出现堤坝渗漏现象，证明传统方法无法彻底解决水利工程中堤坝渗漏问题，在以往研究中仍有不足之处有待加强。为此，本文通过设计一种水利工程中堤坝防渗加固技术，致力于弥补传统技术中的不足，彻底解决水利工程中堤坝渗漏问题。
1在水利堤防工程中使用防渗技术的价值所在
在水利堤防工程中，进行具体建设之前，必须由相关的设计部门进行详细的设计，其图纸包含了堤防结构图、堤身堤基防渗图以及具体的大样图，且还包含了施工技术要求、施工总平面布置等各个方面的内容。在水利堤防工程中，其渗漏现象是当前相关的施工企业以及水利管理部门需要高度关注的重点质量问题。加之在进行具体施工的过程中，有诸多因素对其施工质量产生严重影响，导致工程建设质量的不达标。比如，水利工程中堤身、堤基部位均如发生不同程度的渗透现象，对工程的运行效率、管理都有较大影响。若没有对其进行及时处理，将会使渗漏现象不断加重，最终会发生管涌、垮堤等严重问题，影响到相关人民群众的财产与生命安全。由此可见，在水利工程的具体施工中，做好堤防工程防渗工作对于水利工程的价值发挥以及经济的可持续发展有着不可替代的作用。
2水利堤防工程防渗的技术
2.1防渗墙施工技术
在水利工程中，经常性使用的防渗技术，即防渗墙技术，是众多防渗技术中的重要部分。同时，其拥有的防渗作用非常明显。其具有耐久性、强度高、柔韧性强、渗透系数低、墙体厚度小等优势，且需要的施工成本投入较低。这些优势使其技术在水利工程中，可以得到极大范围的推广与使用。防渗墙施工技术也分为多种类型，每一种防渗墙施工技术所具有的施工工艺、流程、方法都具有一定的差异性。因此，在使用过程中，必须根据具体项目选择相适应的防渗墙施工技术、施工方法与样式，才能使其防渗的功能价值得到充分发挥。比如，多头深层搅拌水泥土成墙工艺。这种施工工艺的运用方法，主要是利用搅拌设备，且对搅拌设备的要求较高，要求使用多头且深层次的搅拌机，可以在具体的作业中实现多头钻进，然后将搅拌后的水泥喷涂在土墙上，凝固之后形成稳定程度较高的水泥桩。再结合相关的施工技术，使桩与桩之间可搭建成为一道具有防渗作用的墙体。这种墙体的深度会随着施工技术的优化，使深度逐步增加。当前，在施工技术的制约下，其深度的最高值可以达到22m左右。其具有的防渗系数以及抗压强度都比较高。该方法主要使用在砂砾、淤泥、沙土、粘土的颗粒直径均小于5cm的砂砾层土质中。其具有造价低、工艺简单、防渗效果好、成墙速度快的优势，且没有泥浆的产生，使该施工技术在各个施工企业中，得到了非常广泛的应用，也将成为未来发展与研究的主要方向。而链斗法成墙工艺，在使用该施工技术时，需要充分利用机械设备做好开槽施工，且相应的技术人员需要对开槽的厚度、宽度进行测量，将开槽机做好调整，确保在使用该设备进行防渗墙结构的施工过程中，确保安全性与稳定性。在通常情况下，需要将开槽的宽度以及深度控制在合理范围内。这种施工技术主要是运用在沙土、黏土的沙砾地中。此外，还可以利用倒挂式工艺进行防渗墙的施工。该方法的使用期限较长，历史久远，属于传统的修筑工艺。主要是利用人工挖掘的方法，进行建设防渗墙，确保其墙体的结构具有较高的稳定性。第四种，可以称之为薄形抓斗成墙工艺。该施工方法需要由相关的作业人员、技术人员在具体施工过程中，利用薄型抓斗的挖土设备，对施工地进行开槽处理，同时其设备的斗宽，要保持在0.3m左右，完成开槽后，就要利用泥浆对护壁进行施工。
2.2多头深层搅拌水泥土成墙工艺
深层搅拌水泥土防渗墙是在深层搅拌桩基础上发展起来的堤防防渗加固的一种新方法。它是利用水泥浆作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在堤基深处就地将软土和水泥强制搅拌后，经过一系列物理—化学反应，使软土改性硬化成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土搅拌桩，再由多桩切割搭接而成的连续密实的墙体。该方法因成墙效果好、适应范围广、施工工效高，在重要堤防隐蔽工程中已得到广泛应用。
以水泥为固化剂形成的水泥土，水泥一般占比不小于被加固土重的15％，对于堤身不需要防渗的堤段，水泥搀和占比为10%。水泥浆的水灰比以0.5～1.0为宜，具体应根据不同性质的土层调整水泥浆的浓度，以提高搅拌桩的成桩效果。
水泥土防渗墙控制指标如下：单轴抗压强度R28≥0.5MPa，渗透系数K≤i×10-6cm/s，允许渗透比降＞50，墙体垂直偏差不大于0.5%，相邻桩体对中偏差不大于50mm。
防渗墙厚度参照下式计算：
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式中：t—防渗墙厚度（m）；
H—上下游水头差（m）；
[J]—防渗墙允许渗透比降
水泥土防渗墙宜采用两搅两喷成墙方案，施工工艺流程为：桩位放样——桩机安装、调平、定位——水泥浆液制备——正搅注浆下沉——反搅注浆提升——单元成墙、移位。为保证桩与桩之间最小搭接厚度满足设计墙厚的要求，应严格控制移机距离和搅拌机的定位。水泥采用复合水泥，掺和量暂按10～15%（具体掺和量应通过现场试验确定）。主要施工设备为：DZJ25型三头深层搅拌桩机、ZJ-400型高速浆液搅拌机、BW250/50型泥浆泵。
结合我国土质类型的分布现状，多头搅拌工艺能够广泛应用于各个防渗施工项目中，最为明显的优势便是不会形成泥浆污染，能够对环境起到一定的保护作用，符合当前水利项目的实施趋势。同时还具有操作便捷、成本低、工期短等特征，能够大幅提升施工进度和质量，在当前的施工中应用频率更高。多头搅拌技术对防渗工程具有明显的优化作用，在后续的发展中也会发挥更高的功能和价值。
2.3粘土固化剂灌浆设计
粘土固化剂属于新一代灌浆材料，为灰白色固体粉末，无味、无毒、非易燃易爆品.粘土固化剂灌浆技术的优点是：粘土固化浆液吸水性大且基本无析水性；初始粘度、胶凝时间可控；结石体早期强度上升较快且可控，标准养护28天抗压强度可达6～7Mpa、渗透系数达到C=1×10-7cm/s量级。土料选用粘土，要求粘土的黏粒含量不小于25%、塑性指数不小于25，水泥选用32.5以上的普通硅酸盐水泥，粘土固化剂选用特定的专利产品，水料比一般控制在1.5：1～1：1。灌浆压力一般将回浆压力控制在0.1～0.2Mpa，可通过灌浆试验确定。粘土固化剂灌浆采用80～90%的粘土、15～20%的水泥和水泥用量15～20%的粘土固化剂按1.5：1～1：1的水料比配制而成；粘土固化剂灌浆技术的使用关键在制浆，要求粘土必须粉碎成符合水料比的泥浆、粘土固化剂与水泥人工预先干拌后一次性倒入高速搅拌桶搅拌7～10min。浆液的最优配比需要通过制作试件和具体的地质状况进行确定。粘土固化剂灌浆工艺采用循环和纯压式相结合的方式进行。设计采用从下至上的灌浆方法。设计对粘土固化剂灌浆效果提出检验规定：检查孔数不小于设计灌浆钻孔孔数的10%；检查孔注水试验渗透系数≤1×10-6cm/s。在抗地下水稀释性、流动性、可灌性、胶凝体积膨胀性、固化性、稳定性等方面优势明显；防渗体结构密实且强度高、抗震性好。在工程应用实践中取得了明显的技术、经济效益。在胶凝体的膨胀性和强度和稳定性相结合方面达到国际先进水平（摘自水利部科技司鉴定意见）。粘土固化剂防渗墙采用150型地质钻机钻孔，ZJ-400型高速浆液搅拌机制浆，BW250/50型灌浆泵灌注，灌浆材料为粘土固化剂。施工工艺流程为：平整材料和制浆场地→测量放样→钻机就位→钻探施工→清孔→安装灌浆管→打制粘土原浆→配制浆液→灌浆→停灌→卸灌浆管→封孔。由粘土固化剂配置而成的特种粘土固化浆液中的灌浆材料包括粘土、水泥、粘土固化剂和水组成，其中粘土、水泥、粘土固化剂采用重量配比：粘土80～90%、水泥15～20%，粘土固化剂为水泥用量的15～20%，水料比为2：1～0.8：1。水泥采用复合水泥，掺和量暂按10～15%（具体掺和量应通施工设备简单、操作容易、造价适中、施工方法成熟、防渗效果显著、维护周期长、绿色环保。
结语
水利堤防工程面临的渗漏问题已经成为了影响水利工程功能有效发挥的重要因素之一。为了促进我国农业发展水平的不断提高，相关部门必须加强水利堤防工程防渗漏技术研究投入的力度，在促进农业水资源利用效率不断提升的同时，为我国农业的长期稳定发展奠定坚实的基础。
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