土壤固化剂在治理堤坝渗漏中的应用

土壤固化剂在治理堤坝渗漏中的应用
吕其林
采用新材料、新技术解决堤坝渗漏, 提高防洪标准, 是水利工程施工中一个不容忽视的问题。
从上世纪50年代起, 日本、美国、澳大利亚等国就 相继开发出了一种新型建筑材料——土壤固化剂 ( 分为 液体和固体) , 它是由二氧化硅以及活性铝、铁等组成的 无机胶结材料。该技术的核心是利用当地土壤按工程所 需强度指标要求, 以不同掺量土壤固化剂均匀添加压实 后, 在常温下使土壤完全固化, 起到稳固基础、抗冻胀、 防渗漏的作用。由于土壤是就地取材, 且施工快捷、节 省资金, 国外早已在高速公路、铁路基础、机场和水利 工程建设等领域中应用。进入上世纪90年代, 我国开始 引进该材料及生产技术, 并先后在三峡工程、中南海淤泥 固化、永定河大堤截渗墙及渠道防渗等工程中应用, 都收到 了预期效果。科学试验及工程实践表明, 在堤坝防渗工程中 可直接采用此材料和技术来增加堤坝本身的强度和抗渗性能, 提高堤坝综合防御能力。
一、堤顶道路防渗
水利防洪工程中的堤坝路面及某些防汛道路多为土 质, 存在承载能力低和不均匀沉降问题。传统上只能做 成泥结石路面, 或石灰三合土基础的沥青路面。泥结石 路面能较好适应路基变形, 且造价低并易于维修, 但晴 天一路灰尘, 雨天泥浆飞溅, 又易于破坏。沥清路面也 适应路基变形, 但经雨水浸泡, 路基层易吸水破坏, 且 维修较为复杂。而采用土壤固化新材料筑路, 由于强化 后的土壤不再吸水, 非常适合堤坝硬化, 可直接代替堤 顶泥结石路面结构, 效果比泥结石路面更好。
采用土壤固化剂筑路具有明显的优越性。一是加快 了施工进度。由于可机械化作业, 在具备路拌机、平地 机、洒水车和压路机的条件下, 施工速度每天可达1 km。 二是节省了工程投资。由于土壤是就地取材, 从而降低 了工程造价, 且质量优于传统筑路方法。三是具有广泛 的实用性。水利工程中的堤顶道路, 土坝防汛道路及许 多乡村道路, 均可采用。
二、堤坝护坡防渗
鉴于现行防洪堤坝护坡加固需消耗大量砂石料, 给 缺少砂石地区的堤坝防渗加固加大了投资, 在这类地区 采用土壤固化剂护坡更适合。在雨水冲蚀和汇流冲刷地 段, 采用土壤固化剂处理岸坡, 可有效防治边坡坍塌和 水土流失, 经固化的土壤均能达到一定的抗压强度和防 渗性能。采用 《LZY双向高压混凝土构件成型机》, 可以 将各类土壤, 经拌合挤压直接制成不同规格尺寸的固化 土预制板, 直接用来护坡防渗。由于采用高密度双向挤 压成型技术, 可使其强度、抗渗指标和抗冻融指标大幅 度提高。经室内成型试验和机械压制采样实测表明, 固 化过的土壤主要技术指标可达到: 抗压强度>10 MPa、抗 渗性能<1!10￣6 cm/s、抗冻融性能>30次, 可满足堤坝护 坡防渗材料的基本指标。在缺少砂石料地区采用土壤固化 剂护坡, 可比混凝土护坡节省工程造价30%。
三、堤坝垂直截渗
松花江、嫩江干堤有部分为沙基沙坝, 这类堤坝填 筑土质差、密度小, 堤基防渗能力很低, 因此易出现堤 坝渗漏、管涌、脱坡等现象。
传统的垂直截渗浆料多应用粘土浆料或水泥浆料, 也常用水泥土浆料。粘土浆料价格低廉, 但它的凝结体强度较低, 存在二次泥化缺点。水泥浆料可固化为强度 很高的凝结体, 抗渗能力强, 加固效果好, 但造价高。由于水泥材料是专门用于凝结砂石材料的物质, 对于粘 土的凝结效果较差, 所以水泥土浆料的抗压抗渗强度不够理想。
土壤固化剂是专用于土壤类物质的胶结材料, 它可以凝固各类中低液限土壤、河沙及含有机质较高的淤泥, 使土壤的亲水性变成斥水性, 并不会再发生二次泥化现象, 真正使土壤发生固化。理论分析与实验测 试表明, 利用土壤固化剂浆料修筑堤坝垂直截渗墙比 水泥土有更好的抗压、抗渗强度, 且成本与水泥相当, 值得推广。