防渗墙在黄河堤防加固工程中的应用探讨

防渗墙在黄河堤防加固工程中的应用探讨

冯曾凯  ,冯坤

惠金河务局     河南郑州   450000

摘要：

文章介绍防渗墙技术在黄河堤防工程中的应用，探讨了防渗技术的实践效果及存在的其他影响，为黄河防渗墙技术的推广应用提供了依据。

关键词：堤防;渗漏;防渗墙;

98'长江洪水后,国家对大江、大河堤防建设的投资力度大幅增加,防渗处理的要求也更高。这给防渗墙施工企业及其机械制造业带来了快速发展的机遇,形成了各类防渗墙工艺并存的局面。由于用于堤防加固的防渗墙多为超薄墙,我国目前还没有其相应的设计规范、施工规范和有关检测评价标准。在现有技术的基础上防渗墙可分为3类:① OA刚性墙:如采用液压开槽方式浇筑的混凝土墙、射水法建造的混凝土连墙、高喷灌浆防渗板墙等;② OB塑性墙:如水泥土搅拌桩、振冲防渗板墙等;③ OC柔性墙:如粘土防渗墙、垂直铺塑技术等

1 分析水利工程堤防防渗施工的重要价值

工程的使用年限通常是和工程质量直接挂钩的，并且如果工程质量不合格，会影响到水利设备的正常运行，局部施工质量不佳将会影响到整体施工水准。所以，推行运用堤防防渗施工技术是极其重要的，不但可以加强堤防的防渗透能力，增强其抵御自然灾害的能力，也可以发挥为区域范围提供电力保障以及为周边的农业生产提供灌溉等作用，从而促进社会经济结构的调整。具体来说运用堤防防渗施工技术可以起到以下两个作用。其一，提高水利工程的安全性能。由于水利工程往往规模较大，所以多建于人迹罕至的地方，并且这类大型的水利工程往往施工的工序较为复杂，难度系数大，对施工人员的水平要求高。所以必须运用到先进的技术手段来遏制潜在的隐患出现。而且对于水利工程而言，其利用的水资源恰恰是最大的隐患，不做好充足的预防措施，极有可能对工程造成巨大损失。而恰当运用堤防防渗施工技术就能够很好的对水资源进行管控和引导，实现水资源的合理分配，降低危险出现的概率。其二，堤防防渗施工技术还能提高整体工程的使用价值。建设水利工程的目的就是为了高效开发利用水资源，保障下游的供电、灌溉、供水等多重作用。这也就可以说明，水利工程的作用十分广泛。

2 我国堤防工程中存在的主要问题

2.1 堤基复杂

近年来河道主槽淤积萎缩,排洪能力下降,洪水水位升高,特别是凌汛期水位居高不下,再加之现有防洪大堤基础复杂多样,是在上世纪50～ 60年代的民堤的基础上加高加宽形成的,受当时的技术、施备、经济和社会环境条件等多因素的限制,普遍没有进行碾压。加上许多河流历史上决口改道频繁, 造成大堤基础复杂多样,由于在堵口时将大量的秸料、木桩、砖石料物等埋于堤身下部, 形成了强透水层, 一旦遇洪水期高水位时, 极易形成渗水通道, 威胁堤防安全。

2.2 堤身质量差

许多堤防是在原民埝的基础上逐步加高培厚修筑的, 受当时的技术、施备、经济和社会环境条件等多因素的限制。普遍存在用料不当、压实度不足等问题。在近年来的黄河堤防加固工程设计中,进行了大量的渗流分析。结果表明:现状堤防最大渗透坡降一般为0.3～ 0.4,出逸高度一般为1.5-3 m。根据堤基、堤身土质分析,其允许渗透坡降一般在0.25左右,难以满足堤身、堤基渗流稳定要求。

2.3 堤身断面单薄

许多河流随着河床的淤积抬高, 两岸堤防随之加高后堤防断面更显得薄弱偏小。很多堤段不满足设计浸润线平均比降平工段1:8, 有些堤段出逸点高于地面达4m以上。

2.4 渗流稳定不满足要求

在近年来的堤防加固工程设计中, 进行了大量的渗流分析。结果表明:许多现状堤防最大渗透坡降一般为0.3-0.4, 出逸高度一般为1.5-3m, 根据堤基、堤身土质分析, 其允许渗透坡降一般在0.25左右, 难以满足堤身、堤基渗流稳定要求。因此, 为了确保河流下游防洪安全, 必须对堤防进行加固。

3　各类防渗墙技术的特性分析

3.1　刚性防渗墙

刚性防渗墙其自身结构满足垂直或水平荷载要求,具有较高的抗压强度和弹性模量。主要施工工艺为液压开槽法和射水法。由于黄河上中游地质条件复杂,堤基相对不透水层或渗透系数较小的土层埋藏深度一般在地面以下10-20 m,设计通常采用堤基为混凝土防渗墙、堤身铺设复合土工膜的加固方式,防渗墙布置在临河堤脚以外l.0 m处,墙顶高程与临河地面平齐。墙体厚度设计主要取决于两个因素:①抗渗能力要求;②结构强度要求;③堤身部分铺设一层复合土工膜防渗,并覆盖

3.2　塑性防渗墙

3.2.1　搅拌桩防渗墙

搅拌桩防渗墙是运用多头小直径搅拌桩把水泥浆喷入土体搅拌形成水泥土墙,用水泥土墙作为防渗墙达到防渗目的。主要特点是施工不需要开槽,直接摊拌成墙,耐久性强。从现场挖槽观测情况看,桩与桩之间能形成良好的搭接,且胶结良好,桩体搭接处墙厚满足设计要求。抗压强度一般为0.5～ 1.4 MPa,渗透破坏比降不小于300。试验结果表明。各项指标满足设计要求。存在的主要问题是成墙深度有限

,对于粘土地层。由于浆液扩散较差,水泥浆液与土体难以搅拌均匀。但能满足整体防渗要求,此外。成墙质量检测方法有待进一步完善。

3.2.2　振冲防渗板墙

振冲防渗板墙技术是在振动沉桩基础上研制的一项新技术,可在松散地层中形成一定形状的柔性防渗墙体。该技术要点是:用大功率振动器将振管下端的切头振动挤入地层,在挤人和提升切头的同时。使墙体材料(浆液)从底部喷出,形成浆槽。后续施工利用切头副刀在相邻已成浆槽内振动搅拌和导向,从而建成连续完整的板墙。

3.3　柔性防渗墙

柔性防渗墙具有良好的隔水性和适应变形的能力,包括垂直铺塑技术和粘土防渗墙。粘土防渗墙技术曾于60-70年代在坝基防渗加固工程得到应用,俗称”抽槽换土”,由于受当时技术、设备等条件限制,粘土防渗墙深度有限,工程效果不甚理想,随着各种防渗技术和工艺的发展,目前粘土防渗墙己较少采用,文章主要介绍垂直铺塑技术。

垂直铺塑技术就是利用塑料薄膜的特性,形成以塑料薄膜为主体的防渗体,通常采用聚乙烯薄膜。因其防渗效果好,在堤防加固工程中得到了广泛应用。

目前其主要施工机械有:链条式铺塑机、往复式铺塑机、链料式铺塑机等,最适宜的铺塑深度为8～ 12 m,最大铺塑深度已达18 m。存在的主要问题是槽内回填土质量难以保证,当遇软弱地基或距施工的堤坝较近时易坍槽,接头处理较为困难,用于堤防加固时,抗害堤动物破坏能力差。

结语

(1)根据黄河堤防实际情况,采用塑性墙加固方案具有技术可靠、施工方便、投资较省、适应变形能力强等优点,应优先选用。

(2)超薄防渗墙施工工艺及设备发展迅速,如液压抓斗技术、振沙沉模技术等,均有较多技术特点,应积极慎重地采用。

(3)防渗墙属隐蔽工程,对质量检测与质量评定尚无成熟的标准,因此对工程质量评定应以过程控制记录为主,工后检测成果为辅。

(4)对于防渗墙工程建设要特别重视对周边环境的影响,特别是长距离修筑的地下防渗墙,要充分分析对地下水环境的影响。

参考文献

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