水利工程河道堤防施工质量及堤防维护

1 河道堤防施工质量的重要性

1.1 确保水利工程安全运行的必要条

水利工程的安全运行是确保区域防洪减灾、保障人民生命财产安全的基石。在河道堤防施工中，质量控制是实现这一目标的关键。例如，根据美国陆军工程兵团的研究，堤防的稳定性与施工材料的抗压强度直接相关，抗压强度每提高一个等级，堤防的使用寿命可延长 10% 至 20% 。因此，选择合适的施工材料并严格检验其质量，是确保水利工程长期安全运行的必要条件。此外，施工技术规范的制定和执行，如采用国际标准的施工技术，可以显著降低施工缺陷率，从而提高整个水利工程的可靠性。在施工过程中，通过引入先进的质量检测方法，如使用无损检测技术，可以及时发现潜在问题并进行修复，避免了因质量问题导致的工程事故。最终，通过科学的施工后评估与验收流程，确保每一项工程都达到设计标准，为水利工程的安全运行提供了坚实保障。

1.2 防洪减灾与保护人民生命财产安全的基础

在水利工程河道堤防施工质量与堤防维护的综合管理策略中，防洪减灾与保护人民生命财产安全是其核心目标。据联合国数据统计，每年全球因洪水灾害造成的经济损失高达数十亿美元，而有效的堤防系统能够减少高达90%的洪水损失。例如，中国长江流域的堤防工程，通过科学规划和严格施工，成功抵御了多次特大洪水，保护了数百万人民的生命安全和财产免受损失。在施工质量控制方面，必须采用高标准的材料和先进的施工技术，确保堤防结构的稳固性和耐久性。同时，施工后必须进行严格的检测与评估，确保每一项工程都达到设计要求，从而为防洪减灾提供坚实的基础。

2 施工前的准备工作

2.1 场地勘查与地质评估

在水利工程河道堤防施工中，场地勘查与地质评估是确保工程质量与安全的基石。通过详尽的地质调查，可以获取地层结构、土壤类型、地下水位等关键信息，为施工方案的制定提供科学依据。例如，一项针对某河流堤防工程的地质评估显示，该区域存在深厚的淤泥层，这要求在设计堤坝时必须考虑足够的稳定性，以防止滑坡和渗漏。根据美国土木工程师学会（ASCE）的报告，不充分的地质评估是导致堤防失败的主要原因之一。因此，采用先进的地质雷达（GPR）技术进行无损检测，结合传统的钻探取样方法，可以更准确地评估土壤的承载能力和渗透性，从而制定出更为合理的施工方案。

2.2 施工方案的制定与审批流程

在水利工程河道堤防施工中，施工方案的制定与审批流程是确保工程质量与安全的关键环节。首先，施工方案的制定必须基于详尽的场地勘查与地质评估，这一步骤要求对施工区域的土壤类型、水文条件、气候特征等进行深入分析，以确保方案的科学性和实用性。例如，根据美国土木工程师学会（ASCE）的建议，地质评估应包括对潜在滑坡区域的识别和对土壤承载力的精确计算，以预防未来可能发生的结构问题。

在方案制定过程中，必须采用先进的分析模型，如有限元分析模型，来模拟施工过程中可能出现的各种情况，从而优化设计方案。此外，方案中应明确施工技术规范和操作流程，确保施工人员能够遵循统一的标准执行工作。例如，堤防施工中常用的土工合成材料，其选择和应用必须符合ASTM国际标准，以保证材料的性能满足工程需求。

审批流程则要求方案经过多级审查，包括技术部门、安全监管部门以及环境影响评估部门的审核。在审批过程中，强调在审批过程中对每一个细节的重视和对潜在风险的预见。审批流程的严格性不仅体现在对方案的全面评估上，还体现在对施工团队资质和过往业绩的审查上，确保施工团队具备完成工程的能力和经验。

最终，经过层层把关的施工方案审批流程，将为水利工程河道堤防施工提供一个坚实的质量与安全基础，确保工程能够经受住时间的考验，为防洪减灾和保护人民生命财产安全提供有力保障。

3 河道堤防施工质量控制

3.1 施工材料与设备的选择与管理

施工材料与设备的选择与管理是确保堤防工程质量的基础环节。在 2025 年汛期极端天气频发的背景下，材料性能与设备适用性直接关系到堤防结构的抗渗性和稳定性。根据《堤防工程施工规范》（SL260-2014）要求，土方填筑材料应优先选用黏粒含量适中的壤土或黏土，其塑性指数宜控制在7-15范围内，避免使用有机质含量超标的腐殖土或冻土块。对于护坡工程，混凝土骨料需满足级配连续、含泥量低于3%的技术标准，水泥宜选用抗硫酸盐侵蚀的P·O42.5 及以上标号产品。

材料管理需建立全过程质量控制体系。土料开采前应进行现场勘察试验，通过击实试验确定最优含水率 w_opt 和最大干密度ρdmax，其关系可表示为：

其中 为干密度，ρ 为湿密度，w 为含水率。运输过程中需采取防蒸发和防雨淋措施，确保填筑时含水率偏差不超过最优值的 ±2% 。对于混凝土材料，应严格监控初凝时间和坍落度，避免因运输距离过长导致工作性能下降。

施工设备选型需与工程规模及地质条件相匹配。土方压实宜采用 20-25t振动压路机，其激振力F与铺土厚度ℎ 的关系应满足：

式中K为土质系数，Y为土体容重。对于狭窄作业面，可选用小型蛙式夯机配合人工夯实。混凝土浇筑设备应优先选择具有自动计量系统的强制式搅拌站，确保配合比精度误差小于 1% 。程弦在研究中指出：“施工单位需要做好施工部署工作，利用科学有效的施工技术，保障水利工程的稳定性”。

现场管理需建立材料追溯和设备维护双机制。所有进场材料应实行“一批一检”制度，留存样品编号与检测报告对应档案。关键设备如压实机械需每日校准振动频率，混凝土泵送设备应定期检查液压系统密封性。王志军强调，开发研究和推广应用高效、环保的护岸施工技术对提升工程耐久性具有显著作用。通过建立材料验收、设备巡检的数字化管理平台，可实现质量数据的实时上传与异常预警，为后续施工决策提供依据。

3.2 施工工艺与质量控制要点

在堤防工程施工中，工艺控制与质量管理的精细化实施是确保工程结构稳定的核心环节。针对2025 年汛期暴露的填筑层渗漏、护坡开裂等问题，需重点把控以下关键工艺环节：

土方填筑环节采用分层碾压工艺，每层铺土厚度严格控制在30cm以内，通过“薄层多次”的施工方式确保压实均匀度。碾压作业前需进行现场试验确定最佳参数组合，振动压路机行进速度宜保持2-3km/h，相邻碾压带重叠宽度不小于 1/3 轮宽。王泽旭在研究中强调：“填筑层间需进行刨毛处理，形成锯齿状结合面以增强层间抗剪强度”。特别要注意堤身与穿堤建筑物结合部位的处理，采用高塑性黏土进行嵌缝，并辅以小型夯机加强压实。

混凝土护坡施工重点控制接缝质量与养护条件。模板安装时预留2cm变形缝，缝内填充聚乙烯闭孔泡沫板，表面采用双组份聚硫密封胶封闭。浇筑过程中实施“三度控制”，即坍落度 (10-12cm) 、振捣密实度（插入间距≤50cm）及表面平整度（3m直尺检测高差 <5mm, ）。夏季施工时应采取遮阳保湿措施，养护周期不少于14 天，防止温度应力引发裂缝。李金妹指出：“护坡混凝土宜掺入聚丙烯纤维，可显著提升抗裂性能”。

隐蔽工程实施全过程质量跟踪。对于防渗墙施工，在成槽阶段采用超声波检测仪监测槽壁垂直度偏差，注浆压力控制在 0.3-0.5MPa范围内，并通过注水试验验证渗透系数是否达到设计要求的

1×10⁻⁶cm/s量级。反滤层铺设严格执行“下粗上细”的级配原则，各层厚度误差控制在±2cm以内，施工中禁止机械直接碾压滤料。

质量检测采用“三检制”与智能监测相结合的方式。每道工序完成后先由班组自检，再报项目部复检，最后经监理单位抽检合格后方可进入下道工序。关键指标如压实度检测采用环刀法与核子密度仪并行验证，混凝土强度通过物联网养护试块进行实时监测。对于 2025 年新实施的《堤防工程智能施工规范》，特别要求使用北斗定位系统记录碾压轨迹，确保无漏压区域。

通过上述工艺控制措施，可有效解决传统施工中常见的层间结合不良、密实度不均等质量问题。实践表明，采用标准化工艺流程配合智能化监测手段，能使堤防结构的整体抗渗性能提升 40% 以上，为工程安全度汛奠定坚实基础。

4 堤防维护与管理策略

4.1 堤防常见问题及成因分析

堤防工程在长期运行过程中，受自然因素和人为因素的双重影响，常出现多种典型问题。这些问题若不能及时识别和处理，将直接影响堤防的防洪效能。根据 2025 年最新巡查数据，当前堤防病害主要表现为结构变形、渗透破坏和表面损毁三大类型，其形成机理与防治措施需针对性分析。

结构变形问题主要包括堤身沉降和边坡滑移。堤身沉降多发生在软土地基段，由于土体固结时间不足或填筑密实度不够，在持续荷载作用下产生不均匀下沉。王德保在研究中指出：“新填筑堤段若未完成 90% 以上固结度就遭遇洪水考验，极易形成纵向裂缝”。边坡滑移则常因水位骤降引发，当河道快速退水时，堤内孔隙水压力来不及消散，导致土体抗剪强度降低。2025 年梅雨季节，长江中游某堤段就曾因连续暴雨后水位急剧下降，诱发长80m的弧形滑裂面。

渗透破坏是威胁堤防安全的最突出问题，具体表现为管涌、流土和接触冲刷。管涌多发生在背水坡脚处，当渗流梯度 i 超过临界值 i_c 时，细颗粒被水流带出形成渗流通道，其破坏过程符合：

式中 Δℎ 为水头差， L 为渗径长度， G_s 为土粒比重， e为孔隙比。流土现象常见于砂性土堤段，整体土体在渗流力作用下发生悬浮移动。接触冲刷则多发于堤防与涵闸等刚性建筑物的结合部位，由于两种材料渗透系数差异导致界面处集中渗流。

表面损毁包括护坡坍塌、混凝土开裂及生物破坏等。波浪淘刷和冰凌撞击是护坡损坏的主因，2025年松花江流域就曾出现因冰推力导致的连锁块护坡整体滑移。混凝土面板裂缝多由温度应力和不均匀沉降引起，裂缝宽度超过 0.3mm时可能引发内部钢筋锈蚀。王明研究发现：“堤顶道路重型车辆频繁通行会加速防浪墙基础松动”。此外，獾类等动物洞穴也会破坏堤身完整性，单个洞穴最大可造成直径1.5m的隐患空腔。

这些问题成因可归纳为三类：一是设计标准不足，早期建设的堤防未考虑当前极端气候条件；二是施工遗留缺陷，如第二章所述的分层碾压不实、接缝处理不当等；三是维护管理滞后，包括巡查频率不足、处置措施不当等。特别是在 2025 年气候异常背景下，传统经验型维护模式已难以应对新型风险，亟需建立基于机理分析的预防性维护体系。通过无人机多光谱扫描发现，80%的渗透破坏前会出现地表温度异常和植被特征变化，这为早期预警提供了新思路。

4.2 维护技术与长效管理机制

现代堤防维护技术已从传统人工巡检向智能化、体系化方向发展。基于 2025 年防汛实践中暴露的问题，当前技术应用重点围绕早期隐患识别和快速响应两个维度展开。无人机巡检系统通过搭载红外热成像和多光谱传感器，可有效识别堤身渗漏点温度异常和植被覆盖变化特征，其巡查效率较传统方式提升3 倍以上。地面传感器网络则布设在重点隐患区段，实时监测孔隙水压力 和土体位移量 δ ，当监测值超过阈值时自动触发预警：

式中γw 为水容重，ℎ 为水深， H 为堤高。李东在研究中强调：“这种天地一体化的监测体系能实现堤防状态的分钟级更新，为抢险决策争取宝贵时间”。

三级养护体系是长效管理的基础框架。日常巡查以每周1 次为基准，重点检查防浪墙裂缝、排水沟堵塞等表面问题；季节性养护针对汛前（4-5 月）、汛后（9-10 月）两个时段，开展护坡修复和渗流监测专项工作；应急抢险则建立“30 分钟响应、2 小时处置”的标准化流程。2025 年长江流域某堤段管涌险情中，通过预先设置的砂石料储备点和数字化调度系统，险情从发现到控制仅用时85 分钟。

智能决策平台整合了历史数据与实时监测信息，采用模糊综合评价法生成堤防健康指数（DHI

DHI=∑in wi ⋅ fi(xi)

其中 wi 为指标权重， fi(xi) 为各参数归一化函数。平台可自动推送养护建议，如当DHI低于0.6 时启动加固工程。王明指出：“该机制将被动抢修转变为主动防护，使维护成本降低 25% 以上”。

人员培训与制度保障构成管理闭环。定期开展无人机操作、传感器维护等专项技能培训，并建立个人电子考核档案。维护记录实行区块链存证，确保数据不可篡改。胡丙龙认为：“通过责任到人的网格化管理，能有效解决传统维护中推诿扯皮问题”。结合2025 年新修订的《堤防工程维护规程》，明确要求每公里堤防配备不少于2 名专职维护人员，关键设备完好率保持95%以上。

未来发展方向将聚焦于数字孪生技术的深度应用。通过构建堤防三维仿真模型，可模拟不同水位条件下的应力应变状态，为预防性维护提供科学依据。谢银根提出：“这种技术路线能够为水利工程的安全稳定运行创造良好的条件”。同步推进的还有维护机器人研发，预计在2026 年前实现堤身空洞自动灌浆、混凝土裂缝智能修补等功能的工程化应用。

结语

本研究系统分析了河道堤防施工与维护的关键技术，通过理论与实践相结合的方式，提出了提升堤防工程质量的综合解决方案。在施工质量控制方面，分层碾压工艺与接缝优化措施显著提高了堤防结构的整体性和抗渗性。采用数字化管理平台实现了材料验收、设备运行等环节的全程监控，有效解决了传统施工中常见的压实度不足、层间结合不良等问题。维护管理方面构建的三级防护体系，通过无人机巡检与传感器网络的协同应用，使隐患识别效率大幅提升。实践表明，这些措施能够延长堤防使用寿命，降低管涌、滑坡等险情发生概率。

参考文献

[1] 李东.