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摘要：堤坝的防渗与加固工作是水利工程中的一项核心内容和主要环节。本文根据自己长期水利堤坝工程管理实践体会，借助水库堤坝渗透的加固施工案例，对堤坝的渗透现象、原因与种类进行了介绍，并提出了堤坝渗透后的加固策略。
关键词：渗透；加固；堤坝；减压井；灌浆；
0前言
作为防水拦水建筑物和构筑物的堤坝，在我国河流面积广阔，水库数目众多的水利工程中，发挥着巨大的发电、灌溉、供水、养殖与防洪等作用。但许多堤坝在建设时，由于施工因陋就简，技术落后，工程质量不高，加之自然灾害破坏、老化失修等，堤坝的渗漏成为通病，严重的影响到堤坝功能的发挥。因此，加强水利工程中堤坝渗漏原因分析、制定防渗的加固措施，对我国的水利工程事业具有十分重要的意义。
1. 水库堤坝渗透与加固工程
目前，我国各类堤防工程近30万千米，水库大坝达85000多座，但是同时水利工程中所遇到的堤坝渗透问题越来越多。随着时间的推移，有的堤坝甚至出现不同程度的破坏，将给水利堤坝带来严重的威胁和灾难。
江南某水库在建成多年的运行中，出现了围堤渗漏影响水库安全运行的情况。围堤普遍存在渗透稳定问题，下游的一级马道、二级马道及戗台面有不同程度的积水现象，浸润线出逸点普遍较高，多处管涌发生破坏。堤身与堤基接触带土层渗透系数较大，部分堤段坡脚有明流出现。围堤下游坡的明渠段护砌挡土墙，因为渗漏而导致大面积坍塌、破损，损坏率已达70%，并导致明渠护坡出现较大的塌坑。
水库管理者针对堤坝问题进行加固防渗。首先，高压喷射灌浆采用摆喷折线型布置型式，灌浆材料为水泥粘土加膨润土，灌浆孔孔距1.5m，防渗墙体厚度0.2m，偏角10°，摆角20°，墙体渗透系数小于等于5.0×10 cm/s。考虑施工场地布置，防渗墙设在堤项下游堤肩处。为提高防渗墙防渗效果，将墙体底部嵌入该土层内1m，墙底高程为- 18.5m。成墙后的墙体抗压强度不低于1.0MPa，防渗墙体的弹性模量不大于500～700MPa。
2.水利堤坝的渗透问题
水利堤坝的渗透现象不仅有多种形式，而且普遍存在。而我国的水利堤坝工程防渗和加固的技术力量十分薄弱，在具体的管理上缺乏专业性，专业的工程维修和维护的技术人员在数量上紧缺，许多管理工作和技术工作都由不具备专业技术的村民担任，导致了堤坝渗透通病的频繁发生。
2.1渗透现象
堤坝渗透通常是指水体向围护区以外渗流而产生水量漏失的現象。目前，堤坝渗透方面存在的问题主要是：由于大部分水库是粘土心墙砂壳土坝，存在清基不彻底引起坝基漏水现象，有的坝基与粘土心墙接触漏水、有的放水涵洞与心墙接触漏水、有的粘土心墙质量差引起坝体渗漏；有的筑坝材料级配不合理且坝壳未碾压，结构松散，坝体发生变形，存在液化和自然塌陷的可能性等。
2.2渗透出险原因与种类
渗透作为水利工程中堤坝的主要的通病，出险的破坏性要最大。由于堤坝内水渗漏量较大，能够降低软弱结构面强度，使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形。造成相邻低谷、洼地或坝基扬压力增加。下游地下水位抬升、建筑物地基浸没、失稳。渗透变形极大影响土石坝稳定。在破坏的土石坝中，有60%是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。防洪堤和边坡的塌滑，供水井、坝基排水孔和减压井的淤塞，开挖基坑和地下工程中遇到的流砂，断层破碎带、软弱夹层、裂隙和洞穴中松散物质的带出等都是由渗透变形引起的。
从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为：流土、管涌、接触冲刷、接触流土等类型。常见的险情类型及原因有三：
第一，堤身险情。由于建筑堤坝施工中，使用的物质方面的材料均匀性较低、需要填筑的密实程度不符合标准。由于堤身的壤土组成是沙壤土或粉细砂，时间一长，容易出现壤土沙化，或者是出现孔洞或者是裂缝等，很容易出现散浸漏洞以及脱皮和跌窝的情况。
第二，堤身、地基相互连接处险情。由于堤坝建造施工前的准备工作中，没有依照规定将堤基进行有效的清理，堤坝同堤基之间的联合处较为混乱，造成堤身、地基连接不牢固紧密。
堤基同堤身的接触带。这个部位出现险情主要原因就处在筑堤的过程，在堤坝的建筑过程中，需要对基础进行清理，这也是由于这一部位的物质混杂造成的。
第三，堤基险情。由于堤基中的砂层、沙壤土良好的透水性，而造成了险情。
3. 加固原则与策略
3.1 一般性原则
水利堤坝工程一旦出现了较大的渗透现象，堤坝管理者主要采取使渗透量减少、降低压力和防止渗透破坏，保证渗透稳定性为基本原则的 “铺、截、堵”和“导、减、排”。就是上游的坝基出现了渗漏，通过修建铺盖、防渗墙、帷幕灌浆等方式对渗漏量进行减少处理。下游的坝基则需要考虑减压井或者是导渗反滤体及排水沟等设施，对压力进行疏导。
在抗滑稳定性的安全系数上则是通过压重或者是防护桩的方式进行处理。对于造成了滑坡现象的处理，首先要根据滑坡问题出现的因素进行分析，通过对坝体的浸润线进行降低、或对土体的强度指标进行提高两种方式进行。土体稳定性差的可以使用一些土工膜或者是复合防渗膜进行防渗处理，可以通过加筋材料对土体的稳定性进行提高，
3.2 堤坝加固策略
⑴. 堤坝灌浆处理方法
①.帷幕灌浆法。根据堤坝曲直不同情况，使用浅孔钻机或钻具，采用直线或梅花布孔方式，沿着堤坝的轴线处在堤坝的外肩1.5m处进行钻孔，孔距保持在3m，孔深钻透堤身填土或钻入基础1至2m，或根据堤身具体情况而定。然后进行灌浆，但是要掌握顺序与方法，由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。
灌浆中要防止出现冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，从而达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。 ②.低压速凝式灌浆法。根据管涌所处位置具体的粘土层或砂砾层情况，分别采用30型钻机或50型钻机进行钻孔作业，然后向孔内注入浸水后即膨胀的物质，再以小于49kPa的压力，徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。
注入的膨胀物质可以加大管涌内的阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出；加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌。
③. 高压填充式灌浆法
用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。
此法主要用于基础不良而引起的管涌，用于填充蚁穴、溶洞时，灌浆用30型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆，形成包围圈，然后进行填充，则填满为止。
浆砌石重力坝的防渗加固措施较为适用灌浆加固法，此种方法形成的防渗体对于坝体的漏洞以及缝隙都有着补强加固和防渗的性能提高作用。通过在坝的上游面进行固结灌浆，进一步加工坝体的承载力进行提高，完善坝体性能。并且在坝面重新进行剔勾缝，后用高标号的预缩水泥进一步勾缝，通过干性水泥砂浆或者是防水材料进行一定的配比，以提高坝体的稳定性和抗性。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
⑵.混凝土防渗墙技术
①.高压喷射防渗墙。此法是利用造孔机器，通过混凝土浇筑来形成相应的防渗层。利用机器中喷射出来的水流带来的反复冲击扰动坝基覆盖层，进而达到转孔的目的，同时灌入水泥浆，使浆液与被灌地层土颗粒掺混，利用泥浆凝结固化，形成0.22～0.45m，深度可达30m的防渗墙，通过加注沙砾和粘土，保证了性能优良的防渗墙体得以形成。
②.自凝灰浆防渗墙。自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成自凝灰浆，在凝固前可作为造孔中的固壁泥浆，完工后自行凝固，形成墙体起防渗补强作用。该技术在我国尚处于起步阶段。
③.垂直铺塑。垂直铺塑是利用链斗式挖槽机，通过链条及链斗连续挖掘出渣，形成连续排布的槽孔，并在坝体护壁上使用泥浆进行加固，成槽后随即辅设防渗薄膜，将粘土回填。挖槽深度一般≤15m，槽宽为15～30cm。此法适用砂壤土层的坝体结构，工效较高。
④.水泥土搅拌桩防渗墙。运用深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌，使水泥与土体混合，经水泥的水解、水化和离子交换等一系列反应，硬结成墙适用于细粒料的土砂层及含少量砾石的砂砾石层。
⑶.減压井技术
减压井效果单从渗流计算结果看，减压效果非常显著，是管涌除险的一种非常有效的措施，几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是，减压施工有一个最大的问题是淤堵。减压井的淤堵，与减压井过滤器的位置、结构、材料以及地下水质等密切相关。所以，减压井系统应尽量布置在背水堤脚附近，以便有效控制堤基渗流。
由于减压井往往有堤防抢险安全性考虑，其布置一般是在背水侧压渗盖重端部，并与明沟相通，渗水通过明沟排走。减压井的间距一般为15～20m。减压井的透水管段应设在主要的透水层，在堤基为分层结构时更是如此。透水段的长度应大于主要透水层厚度的25%，一般多采用50～75%。井口高程越低，减压效果越好，但井口高程应高于井不排水时排水沟中可能出现的最高水位，以防泥水倒灌。减压井的内涝问题，在设计中应引起重视。
4. 结语
在堤坝具体防渗与加固过程中，虽然有的是坝基加固防渗，有的是坝体和坝基都需要进行防渗和加固，但是，首先必须提高专业技术人员的数量和专业技能，特别是在一些水库已经建立了水利情报和工程情况的自动监测系统。其次是要充分吸收国内外先进技术，采用新的防渗加固技术和新方法。
参考文献
[1] 叶德双.探讨水利工程堤坝防渗加固技术[J].黑龙江科技信息，2013，7（6）
[2] 王崴崴，周丽明.浅析水利工程堤坝防渗加固技术[J].黑龙江科技信息，2013，10（9）
[3] 张素清，李燕.岁水利工程堤坝防渗相关问题的探讨[J].中国科技纵横，2012，5（6）
关键词：渗透；加固；堤坝；减压井；灌浆；
0前言
作为防水拦水建筑物和构筑物的堤坝，在我国河流面积广阔，水库数目众多的水利工程中，发挥着巨大的发电、灌溉、供水、养殖与防洪等作用。但许多堤坝在建设时，由于施工因陋就简，技术落后，工程质量不高，加之自然灾害破坏、老化失修等，堤坝的渗漏成为通病，严重的影响到堤坝功能的发挥。因此，加强水利工程中堤坝渗漏原因分析、制定防渗的加固措施，对我国的水利工程事业具有十分重要的意义。
1. 水库堤坝渗透与加固工程
目前，我国各类堤防工程近30万千米，水库大坝达85000多座，但是同时水利工程中所遇到的堤坝渗透问题越来越多。随着时间的推移，有的堤坝甚至出现不同程度的破坏，将给水利堤坝带来严重的威胁和灾难。
江南某水库在建成多年的运行中，出现了围堤渗漏影响水库安全运行的情况。围堤普遍存在渗透稳定问题，下游的一级马道、二级马道及戗台面有不同程度的积水现象，浸润线出逸点普遍较高，多处管涌发生破坏。堤身与堤基接触带土层渗透系数较大，部分堤段坡脚有明流出现。围堤下游坡的明渠段护砌挡土墙，因为渗漏而导致大面积坍塌、破损，损坏率已达70%，并导致明渠护坡出现较大的塌坑。
水库管理者针对堤坝问题进行加固防渗。首先，高压喷射灌浆采用摆喷折线型布置型式，灌浆材料为水泥粘土加膨润土，灌浆孔孔距1.5m，防渗墙体厚度0.2m，偏角10°，摆角20°，墙体渗透系数小于等于5.0×10 cm/s。考虑施工场地布置，防渗墙设在堤项下游堤肩处。为提高防渗墙防渗效果，将墙体底部嵌入该土层内1m，墙底高程为- 18.5m。成墙后的墙体抗压强度不低于1.0MPa，防渗墙体的弹性模量不大于500～700MPa。
2.水利堤坝的渗透问题
水利堤坝的渗透现象不仅有多种形式，而且普遍存在。而我国的水利堤坝工程防渗和加固的技术力量十分薄弱，在具体的管理上缺乏专业性，专业的工程维修和维护的技术人员在数量上紧缺，许多管理工作和技术工作都由不具备专业技术的村民担任，导致了堤坝渗透通病的频繁发生。
2.1渗透现象
堤坝渗透通常是指水体向围护区以外渗流而产生水量漏失的現象。目前，堤坝渗透方面存在的问题主要是：由于大部分水库是粘土心墙砂壳土坝，存在清基不彻底引起坝基漏水现象，有的坝基与粘土心墙接触漏水、有的放水涵洞与心墙接触漏水、有的粘土心墙质量差引起坝体渗漏；有的筑坝材料级配不合理且坝壳未碾压，结构松散，坝体发生变形，存在液化和自然塌陷的可能性等。
2.2渗透出险原因与种类
渗透作为水利工程中堤坝的主要的通病，出险的破坏性要最大。由于堤坝内水渗漏量较大，能够降低软弱结构面强度，使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形。造成相邻低谷、洼地或坝基扬压力增加。下游地下水位抬升、建筑物地基浸没、失稳。渗透变形极大影响土石坝稳定。在破坏的土石坝中，有60%是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。防洪堤和边坡的塌滑，供水井、坝基排水孔和减压井的淤塞，开挖基坑和地下工程中遇到的流砂，断层破碎带、软弱夹层、裂隙和洞穴中松散物质的带出等都是由渗透变形引起的。
从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为：流土、管涌、接触冲刷、接触流土等类型。常见的险情类型及原因有三：
第一，堤身险情。由于建筑堤坝施工中，使用的物质方面的材料均匀性较低、需要填筑的密实程度不符合标准。由于堤身的壤土组成是沙壤土或粉细砂，时间一长，容易出现壤土沙化，或者是出现孔洞或者是裂缝等，很容易出现散浸漏洞以及脱皮和跌窝的情况。
第二，堤身、地基相互连接处险情。由于堤坝建造施工前的准备工作中，没有依照规定将堤基进行有效的清理，堤坝同堤基之间的联合处较为混乱，造成堤身、地基连接不牢固紧密。
堤基同堤身的接触带。这个部位出现险情主要原因就处在筑堤的过程，在堤坝的建筑过程中，需要对基础进行清理，这也是由于这一部位的物质混杂造成的。
第三，堤基险情。由于堤基中的砂层、沙壤土良好的透水性，而造成了险情。
3. 加固原则与策略
3.1 一般性原则
水利堤坝工程一旦出现了较大的渗透现象，堤坝管理者主要采取使渗透量减少、降低压力和防止渗透破坏，保证渗透稳定性为基本原则的 “铺、截、堵”和“导、减、排”。就是上游的坝基出现了渗漏，通过修建铺盖、防渗墙、帷幕灌浆等方式对渗漏量进行减少处理。下游的坝基则需要考虑减压井或者是导渗反滤体及排水沟等设施，对压力进行疏导。
在抗滑稳定性的安全系数上则是通过压重或者是防护桩的方式进行处理。对于造成了滑坡现象的处理，首先要根据滑坡问题出现的因素进行分析，通过对坝体的浸润线进行降低、或对土体的强度指标进行提高两种方式进行。土体稳定性差的可以使用一些土工膜或者是复合防渗膜进行防渗处理，可以通过加筋材料对土体的稳定性进行提高，
3.2 堤坝加固策略
⑴. 堤坝灌浆处理方法
①.帷幕灌浆法。根据堤坝曲直不同情况，使用浅孔钻机或钻具，采用直线或梅花布孔方式，沿着堤坝的轴线处在堤坝的外肩1.5m处进行钻孔，孔距保持在3m，孔深钻透堤身填土或钻入基础1至2m，或根据堤身具体情况而定。然后进行灌浆，但是要掌握顺序与方法，由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。
灌浆中要防止出现冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，从而达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。 ②.低压速凝式灌浆法。根据管涌所处位置具体的粘土层或砂砾层情况，分别采用30型钻机或50型钻机进行钻孔作业，然后向孔内注入浸水后即膨胀的物质，再以小于49kPa的压力，徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。
注入的膨胀物质可以加大管涌内的阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出；加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌。
③. 高压填充式灌浆法
用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。
此法主要用于基础不良而引起的管涌，用于填充蚁穴、溶洞时，灌浆用30型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆，形成包围圈，然后进行填充，则填满为止。
浆砌石重力坝的防渗加固措施较为适用灌浆加固法，此种方法形成的防渗体对于坝体的漏洞以及缝隙都有着补强加固和防渗的性能提高作用。通过在坝的上游面进行固结灌浆，进一步加工坝体的承载力进行提高，完善坝体性能。并且在坝面重新进行剔勾缝，后用高标号的预缩水泥进一步勾缝，通过干性水泥砂浆或者是防水材料进行一定的配比，以提高坝体的稳定性和抗性。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
⑵.混凝土防渗墙技术
①.高压喷射防渗墙。此法是利用造孔机器，通过混凝土浇筑来形成相应的防渗层。利用机器中喷射出来的水流带来的反复冲击扰动坝基覆盖层，进而达到转孔的目的，同时灌入水泥浆，使浆液与被灌地层土颗粒掺混，利用泥浆凝结固化，形成0.22～0.45m，深度可达30m的防渗墙，通过加注沙砾和粘土，保证了性能优良的防渗墙体得以形成。
②.自凝灰浆防渗墙。自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成自凝灰浆，在凝固前可作为造孔中的固壁泥浆，完工后自行凝固，形成墙体起防渗补强作用。该技术在我国尚处于起步阶段。
③.垂直铺塑。垂直铺塑是利用链斗式挖槽机，通过链条及链斗连续挖掘出渣，形成连续排布的槽孔，并在坝体护壁上使用泥浆进行加固，成槽后随即辅设防渗薄膜，将粘土回填。挖槽深度一般≤15m，槽宽为15～30cm。此法适用砂壤土层的坝体结构，工效较高。
④.水泥土搅拌桩防渗墙。运用深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌，使水泥与土体混合，经水泥的水解、水化和离子交换等一系列反应，硬结成墙适用于细粒料的土砂层及含少量砾石的砂砾石层。
⑶.減压井技术
减压井效果单从渗流计算结果看，减压效果非常显著，是管涌除险的一种非常有效的措施，几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是，减压施工有一个最大的问题是淤堵。减压井的淤堵，与减压井过滤器的位置、结构、材料以及地下水质等密切相关。所以，减压井系统应尽量布置在背水堤脚附近，以便有效控制堤基渗流。
由于减压井往往有堤防抢险安全性考虑，其布置一般是在背水侧压渗盖重端部，并与明沟相通，渗水通过明沟排走。减压井的间距一般为15～20m。减压井的透水管段应设在主要的透水层，在堤基为分层结构时更是如此。透水段的长度应大于主要透水层厚度的25%，一般多采用50～75%。井口高程越低，减压效果越好，但井口高程应高于井不排水时排水沟中可能出现的最高水位，以防泥水倒灌。减压井的内涝问题，在设计中应引起重视。
4. 结语
在堤坝具体防渗与加固过程中，虽然有的是坝基加固防渗，有的是坝体和坝基都需要进行防渗和加固，但是，首先必须提高专业技术人员的数量和专业技能，特别是在一些水库已经建立了水利情报和工程情况的自动监测系统。其次是要充分吸收国内外先进技术，采用新的防渗加固技术和新方法。
参考文献
[1] 叶德双.探讨水利工程堤坝防渗加固技术[J].黑龙江科技信息，2013，7（6）
[2] 王崴崴，周丽明.浅析水利工程堤坝防渗加固技术[J].黑龙江科技信息，2013，10（9）
[3] 张素清，李燕.岁水利工程堤坝防渗相关问题的探讨[J].中国科技纵横，2012，5（6）