水利工程防渗墙施工技术在堤防加固中的应用

堤防作为防洪、挡潮等水利工程的重要基础设施，其安全性对保障人民生命财产安全和区域经济发展至关重要。然而，随着时间推移和环境变化，堤防常出现渗漏问题，严重威胁工程安全稳定。传统防渗墙施工技术如泥浆护壁成槽法、高压喷射注浆法等虽在一定程度上解决了渗漏问题，但存在施工效率低、质量控制难、材料耐久性不足等局限性。在新时代背景下，随着科技发展和水利工程建设标准的提高，对防渗墙施工技术提出了更高要求[1]。因此，研究创新防渗墙施工技术及其在堤防加固中的应用，具有重要的现实意义和工程价值。

1 新时代堤防渗漏问题与传统技术局限

1.1 堤防渗漏现状及危害

在全球气候变暖背景下，极端降雨事件呈现频次增加、强度增大的趋势，同时人类活动如河道采砂、围垦造田等改变了原有水文条件，使得堤防面临的水动力环境更为复杂。从渗流力学角度来看，水位骤涨形成的超静孔隙水压力，以及持续高水位产生的渗透坡降，极易突破堤身土体的临界水力梯度，引发管涌、流土等渗透破坏。当堤身土体含水量超过最优含水率时，其抗剪强度指标显著下降，根据库仑抗剪强度理论，黏聚力与内摩擦角的降低直接削弱了堤身的稳定性，从而导致堤身沉降与滑坡等险情[2]。

1.2 传统防渗墙施工技术的不足

泥浆护壁成槽法在实际应用中，泥浆的性能指标如密度、黏度、含砂率对成槽质量起决定性作用。当遇到砂卵石层或粉细砂层等透水地层时，泥浆易发生漏失，导致槽内液面下降，无法形成有效护壁压力，从而引发塌孔事故。同时，泥浆性能受地下水质影响显著，如地下水中的钙离子会导致泥浆絮凝，降低护壁效果。高压喷射注浆法的防渗效果受喷射参数影响极大，喷射压力、提升速度、旋转速度等参数需根据不同地质条件精准匹配。然而在实际施工中，由于地质条件的复杂性，浆液扩散范围难以精确控制，常出现“糖葫芦”状、哑铃状等不规则桩体形态，导致墙体连续性差，无法形成有效防渗帷幕。

2 创新防渗墙施工技术在堤防加固中的应用

2.1 智能混凝土防渗墙技术

智能混凝土防渗墙通过“感知-响应-修复”一体化技术体系实现高效防渗。在材料制备阶段，将分布式光纤传感器与微胶囊自修复材料同步嵌入混凝土。分布式光纤传感器基于光时域反射（OTDR）原理，沿墙体布设的单模光纤可实现每米分辨率的湿度、应变监测，当渗漏导致局部湿度变化时，光纤折射率改变触发信号异常，监测系统据此定位渗漏点[3]。微胶囊自修复材料则采用脲醛树脂外壳包裹环氧树脂，当混凝土受渗透水压产生微裂缝时，裂缝处水分渗透使胶囊破裂，环氧树脂在催化剂作用下与固化剂反应，在24 小时内完成裂缝填充，修复深度可达3-5 毫米。施工时采用分层浇筑工艺，每层厚度控制在 50-80 厘米，通过振捣棒高频振捣确保传感器与混凝土的协同工作。浇筑完成后，利用光纤解调仪实时采集数据，结合有限元分析模型，对墙体受力状态进行预测。

2.2 纳米复合防渗材料的应用

纳米复合防渗材料以纳米二氧化硅、蒙脱土为核心成分，通过溶胶-凝胶法与高分子聚合物复合制备。其纳米级颗粒（粒径5-50 纳米）能深入渗透至土体0.5-2 毫米孔隙，通过物理填充与化学吸附作用，使土体渗透系数从 10^-4 厘米/秒降至 10^-7 厘米/秒。材料采用双组分喷涂工艺：A组分含纳米颗粒与分散剂，B组分含固化剂，通过高压无气喷涂设备以1:1 体积比混合喷射，喷枪距堤防表面保持 30-50 厘米，形成 0.3-0.5 毫米厚防渗膜。针对沿海高盐环境，材料中添加石墨烯改性剂提升耐腐蚀性，经 720 小时盐雾试验后，涂层质量损失率小于 1% 。

2.3 装配式防渗墙施工技术

装配式防渗墙采用“预制槽段 + 榫卯连接”技术体系。预制构件采用C35高强混凝土，内部配置HRB400 钢筋，槽段长度 6-8 米，宽度 0.6-0.8 米，两侧设置公母榫槽。工厂生产时，通过高精度钢模板控制构件尺寸误差在±2毫米内，采用蒸汽养护工艺使混凝土3 天强度达设计值 80% 。

现场施工时，利用液压抓斗成槽机开挖导槽，槽壁垂直度偏差控制在0.3% 以内。预制构件吊装采用双机抬吊法，先将母榫端构件精准定位，再通过专用定位销插入公榫端预留孔洞，配合高强灌浆料（流动度 ≥300 毫米，1 天强度≥35 兆帕）填充接缝。在接缝处理上，采用“遇水膨胀橡胶条 ^⋅+ 聚氨酯密封胶”双道止水，经注水试验验证，接缝渗漏量小于0.05 升/分钟・米。

3 基于BIM与物联网的施工监测及质量控制

3.1BIM技术在防渗墙施工中的应用

在防渗墙施工中，BIM技术通过参数化建模实现全流程数字化管控。利用Revit等软件，基于地质勘察数据构建包含地层分布、地下水文信息的三维地质模型，并结合设计图纸创建防渗墙构件模型。通过Navisworks进行4D施工模拟，将施工进度计划与模型关联，直观呈现成槽、混凝土浇筑等工序的时间与空间关系，提前识别各环节的碰撞风险，例如机械作业空间冲突、导管布置干涉等问题。

在成槽施工阶段，借助BIM模型生成的三维坐标数据，通过全站仪或GNSS-RTK设备进行现场定位放样，将成槽偏差控制在 ±15mm 以内。施工过程中，BIM模型实时更新施工进度信息，自动对比实际进度与计划进度的偏差，生成可视化进度偏差分析报告。当出现进度滞后时，系统可智能推荐调整方案，如优化设备配置、调整施工顺序等，实现动态化进度管理。

3.2 物联网技术实现施工实时监测

物联网监测系统采用“感知层-传输层-应用层”三层架构实现施工过程全要素监测。在感知层，沿防渗墙轴线每10 米布设光纤光栅渗压计，利用波长编码原理精确测量墙体渗透压力变化，精度可达 0.1kPa；在关键部位安装MEMS加速度计与倾角传感器，实时监测墙体位移与倾斜状态，采样频率达 100Hz 。传输层通过LoRaWAN低功耗广域网与 5G网络融合组网，将数据传输至云端服务器。

应用层开发专用监测平台，以数字孪生形式实时展示堤防加固现场工况。施工人员可通过手机APP查看三维可视化数据，当渗压计监测到渗透压力超过设计阈值的 80% ，或位移传感器检测到墙体变形速率超过 2mm/d 时，系统自动触发分级预警，通过短信、语音等方式通知相关人员，并推送应急处置预案，确保施工安全可控。

3.3 施工质量综合控制策略

构建BIM+物联网的质量闭环管理体系，在施工准备阶段，基于BIM模型进行虚拟质量验收，对防渗墙结构配筋、接缝构造等关键部位进行合规性检查，生成质量预控清单。施工过程中，物联网采集的混凝土坍落度、浇筑温度等数据，自动与BIM模型预设的质量标准进行比对，如发现混凝土入模温度超过 30^∘C ，系统立即联动现场温控设备启动降温措施。

施工完成后，利用三维激光扫描技术获取墙体实际几何数据，与BIM模型进行点云对比分析，误差超过5mm的区域自动标记并生成整改方案。同时，将物联网长期监测数据与BIM模型进行耦合分析，建立质量追溯数据库，通过机器学习算法挖掘质量影响因素，为后续工程提供质量优化决策依据，实现从施工到运维的全生命周期质量管控。

结束语：

综上，智能混凝土、纳米材料等创新防渗墙技术及BIM与物联网监测手段，显著提升了堤防加固质量与效率。未来，随着技术融合创新，水利工程防渗墙施工将更智能、高效，为堤防安全及水利事业高质量发展持续赋能。

参考文献：

[1]张泽.水利工程中常用堤防加固技术与质量控制措施[J].水上安全,2023,(13):173-175.

[2]周秋露,江祖昌.水利堤防加固工程防渗墙施工技术探讨[J].工程技术研究,2023,8(21):77-79.

[3]李雷.水利堤防加固工程中防渗墙施工技术研究[J].新型工业化,2021,11(03):138-139+142.