堤防与穿堤建筑物接触渗漏修复技术探析

摘  要：堤防与穿堤建筑物（涵闸、管道等）的接触部位是渗漏的高风险区域，由于材料差异、施工质量、生物破坏及长期运行老化等因素，易形成渗漏通道，威胁工程安全。本文浅薄分析了接触渗漏的成因、检测方法及修复技术，重点探讨传统灌浆、截渗墙、接触面处理方法，介绍纳米材料改性灌浆、生物矿化技术和智能自修复材料等新型技术，为堤防渗漏修复治理提供技术参考。

关键词：堤防工程；穿堤建筑物；接触渗漏；防渗修复

1 引言

堤防是防洪工程体系的重要组成部分，而穿堤建筑物是堤防上的关键结构。由于穿堤建筑物与堤身土体的材料性质、变形特性不同，在长期水压力、温度变化及不均匀沉降作用下，接触面易产生裂缝和渗漏通道。渗漏不仅降低堤防的防渗性能，还可能引发管涌、流土等渗透破坏，严重时导致溃堤险情。

国内外学者对堤防渗漏问题进行了大量研究，传统修复方法如灌浆、截渗墙等已广泛应用，但仍存在施工难度大、耐久性不足等问题。近年来，新型材料和智能监测技术的应用，为接触渗漏修复提供了新的解决方案。本文结合理论分析，探讨不同修复技术的适用性及发展趋势。

2 堤防与穿堤建筑物接触渗漏成因分析

造成堤防与穿堤建筑物接触部位渗漏的类型包括：接触面渗漏、绕渗和集中渗漏。接触面渗漏是指沿建筑物与土体交界面渗水；绕渗是指水流绕过建筑物侧壁或底部渗出；集中渗漏是指局部出现明显渗流，甚至形成管涌。其形成渗漏的原因主要包括：材料差异、施工缺陷及生物破坏等。

2.1 材料差异

在堤防与穿堤建筑物的接触部位，材料性质的差异是渗漏的主要诱因之一。由于建筑物与堤身土体在物理力学性能上存在显著不同，其在外部荷载、环境变化及长期运行过程中，易产生变形不协调，进而形成渗漏通道。另外，由于昼夜或季节性温度变化，混凝土建筑物与土体的胀缩幅度不同，热胀冷缩差异和渗透系数差异也是容易在接触面产生裂缝的主要原因。

2.2 施工缺陷

施工缺陷多指工程施工前未彻底清除接触面的淤泥、杂物或松散土层，导致填土与建筑物结合不密实或者接触面未按设计要求开挖截水槽，削弱了防渗效果。亦或回填土未分层碾压、机械碾压不到位等，导致土体孔隙率大；接触部位密封材料选用不当或材料性能不匹配，影响密封材料粘结。

2.3 生物破坏

生物破坏是指动物、植物或微生物的活动对堤防及穿堤建筑物接触部位的侵蚀或破坏，进而引发渗漏甚至结构失稳的现象。这类破坏通常具有隐蔽性，初期不易察觉，但长期累积可能导致严重险情。生物破坏主要包括：鼠类、白蚁等生物在堤身内形成洞穴，成为渗流通道。植物根系穿透建筑物接缝或混凝土裂缝，加剧土体裂隙或攀附建筑物导致结构开裂。

3 堤防与穿堤建筑物接触渗漏检测技术

堤防与穿堤建筑物接触部位的渗漏检测是水利工程安全监测的重要内容。渗漏若不及时发现和处理，可能会导致管涌、滑坡甚至溃堤等重大险情。目前，渗漏检测技术主要包括传统检测方法、物探技术、智能监测及新兴技术等。

3.1 传统检测方法

传统检测方法主要包括人工巡查法和探坑法。人工巡查适用于日常巡检和汛期重点排查，主要是通过目测观察坡面、穿堤建筑物接缝处是否有湿润、渗水、冒泡、流土等现象，检查是否有动物洞穴、植物根系穿透等生物破坏痕迹。优点是成本低，适用于大面积初步筛查；缺点是依赖经验，难以发现隐蔽渗漏。探坑法适用于疑似渗漏点局部验证，主要是在渗漏可疑区域开挖探坑或钻孔，观察渗水情况、土层湿度、空洞分布，可结合染色试验追踪渗流路径。优点是直观可靠，可取样分析。缺点是容易破坏堤防结构，仅适用于点状检测。

3.2 物探技术检测

地球物理探测技术，简称物探。使用较多的有高密度电法、地质雷达、瞬变电磁法和超声波检测。高密度电法是通过测量地层电阻率变化，识别渗流区，主要适用于堤防内部渗漏通道定位和穿堤建筑物周边土体饱和状态检测。其优点是可三维成像，分辨率较高；缺点是易受地下水位、土质影响。地质雷达检测是通过发射高频电磁波，获取反射信号识别空洞、裂缝或含水层。多适用于浅层渗漏通道检测和穿堤建筑物接缝脱空检测。其优点是快速、无损，可实时成像；缺点是其深部探测能力有限，像黏土等高导电土层信号衰减快。瞬变电磁法是通过利用电磁感应探测地下电性差异，适用于深部渗漏检测，如堤基渗漏、深层管涌通道定位等。其优点是探测深度大，可达50m以上；缺点是设备昂贵，数据处理复杂。超声波检测是通过声波在不同介质中的传播速度差异，检测混凝土结构内部缺陷。主要适用于穿堤建筑物的裂缝、空洞检测。优点是精度高，可定量分析缺陷尺寸；缺点是仅适用于小范围结构检测。

3.3 智能监测技术

智能监测技术，近年来使用较为广泛，主要包括分布式光纤测温、渗压计监测、无人机红外热成像三种。分布式光纤测温是通过沿堤防布设光纤，根据温度变化定位渗漏点，多适用于堤防全线渗漏实时监测和穿堤建筑物接缝渗漏预警。其优点是长距离、连续监测，灵敏度高；缺点是初期投资大，需专业数据分析。渗压计监测是通过在堤防关键位置埋设渗压计，测量水压变化判断渗流状态的监测方法。多适用于穿堤建筑物周边渗流场监测。其优点是数据直观，可与自动化系统联动；缺点是需预埋传感器，仅能监测固定点位。无人机红外热成像监测是使用无人机搭载红外相机，通过地表温度异常发现渗漏区。主要适用于堤防坡面渗漏快速筛查和汛期应急检测。其优点是覆盖范围广，效率高；缺点是受天气影响大，雨天监测效果差。

3.4 新兴检测技术

当前，新兴检测技术主要是同位素示踪法和人工智能（AI）图像识别检测。同位素示踪法是通过注入同位素，如氚、溴化物等，根据追踪其运移路径确定渗漏通道。多适用于复杂地质条件下的渗流路径分析。其优点是能够精准定位渗流来源；缺点是成本高，需专业实验室支持。人工智能（AI）图像识别是利用AI算法分析无人机摄像头拍摄的堤防图像，自动识别裂缝、湿斑等异常状况。多适用于大规模堤防自动化巡检。其优点是可大幅提升巡查效率；缺点是需要大量数据训练模型。

4 堤防与穿堤建筑物接触渗漏修复技术研究

渗漏修复技术是指针对堤防与穿堤建筑物接触面渗漏问题，采取工程措施进行检测、封堵和加固的方法体系。包括传统修复技术和新型修复技术。

4.1 传统修复技术

传统修复技术包括灌浆法、截渗墙法和接触面处理三种方法。

4.1.1灌浆法。又分为水泥灌浆、化学灌浆和复合灌浆技术。水泥灌浆多适用于一般性渗漏，是渗漏修复中最常用的技术之一，其主要优点是成本低，材料易得，适用范围广；工艺成熟，简便；可与其他材料复合使用；材料耐老化性能好，在长期水环境下仍能保持稳定性。其局限性是可灌性较差，普通水泥浆难以渗透细密裂缝，其硬化后可能产生微收缩，影响长期防渗效果。化学灌浆相较于水泥灌浆具有超强渗透性，可灌入细微裂缝，快速固化，适用于动水条件，形成防渗体。例如环氧树脂灌浆粘结强度远高于水泥浆，其耐久性好，在酸碱环境、海水侵蚀等恶劣条件下仍能长期稳定。并且适用于狭窄空间、水下灌浆、高渗透地层等水泥灌浆难以施工的场景。其缺点是成本较高，有环保风险。复合灌浆技术是指将水泥灌浆与化学灌浆结合使用，或采用多种化学浆液组合，以发挥不同材料的优势，提高渗漏修复效果。其优点是综合性能强，材料成本降低，适应复杂渗漏条件，灌浆效率更高，适用场景更广，减少二次渗漏风险。其局限性是施工工艺复杂，设备要求较高。

4.1.2 截渗墙法。通过在堤防与穿堤建筑物接触渗漏区域建造一道垂直或倾斜的防渗墙体，以阻断渗流路径的修复方法。该技术适用于严重渗漏、管涌风险高或深层渗流控制的工程场景。主要包括高压喷射灌浆、混凝土防渗墙、钢板桩截渗。高压喷射灌浆是通过超高压流体冲击破坏土体结构，同时注入固化剂或水泥浆，使土颗粒与浆液混合凝固，形成圆柱状或板墙状固结体的防渗加固技术。其技术优势是地层适应性强，可处理砂层、淤泥、卵石层等多种地层，尤其适合松散渗水层；施工灵活，可形成旋喷桩、连续墙或扇形加固区；对周边建筑物影响小，适合城区、邻近结构物的施工。混凝土防渗墙是通过在堤坝或地基中建造连续的混凝土墙体，形成垂直防渗屏障的技术。作为截渗墙法中性能最可靠的工艺，特别适用于高水头、强渗透地层的重要水利工程。其技术优势是防渗可靠性高，易形成连续完整的截渗体系；结构整体性好，与建筑物形成刚性连接，兼具防渗和结构加固功能；长期稳定性佳，混凝土材料耐老化，无需频繁维护。钢板桩截渗是利用钢板桩通过振动锤击方式打入地层，形成连续挡水屏障的防渗技术，多适用于临时抢险或局部加固。其优势是施工快捷，即时起效，适合应急抢险；材料可重复利用，临时工程材料回收率达90%，降低材料全生命周期成本并兼具挡土与防渗复合功能。

4.1.3 接触面处理。针对堤防土体与穿堤建筑物结构接触带的特殊防渗加固技术，主要解决因材料差异、施工缝或变形不协调导致的渗漏问题，其本质是构建连续的防渗过渡带。主要包括开挖回填法和接触面注浆加固。开挖回填法是通过完全挖除渗漏区土体，重新分层回填压实并设置防渗结构的根治性修复技术，其核心在于彻底消除渗流通道，重建防渗体系，恢复结构整体性，解决不均匀沉降问题。其优势是耐久性高，使用寿命可达20年以上；相比灌浆法，其渗漏复发率可减少约65%；综合效益提高，全生命周期成本降低约40%。接触面注浆加固是通过在堤防土体与混凝土结构接触带进行压力注浆，形成连续防渗帷幕和结构增强带的技术。特别适用于已建工程接触渗漏修复、新建工程的预防性加固和变形缝渗水治理修复。其核心优势是精准靶向修复能力，可达毫米级渗透，解决传统方法难以处理的微观渗漏通道；其缺点是局限于工艺控制、材料性能、在特殊地质条件下适应性差。

4.2 新型修复技术

新型修复技术是指融合材料科学、生物技术和智能监测的革新型渗漏修复方法，其发展受传统技术瓶颈、可持续发展需求和智能建造趋势三大因素的推动。当前，新型修复技术主要包括纳米材料改性灌浆、生物矿化技术和智能材料应用。

4.2.1 纳米材料改性灌浆。通过在传统灌浆材料中添加纳米级功能材料，实现性能突破性提升的新型技术。例如：纳米SiO₂改性水泥浆液，将有效提高浆液渗透性和抗渗性，可进入0.01mm级微裂缝；而纳米黏土复合材料，极大增强土体防渗性能。该技术当前仅使用于核电、高铁等重大基础设施的接触面防渗修复治理，是传统灌浆技术升级的必然路径。

4.2.2 生物矿化技术。利用微生物代谢诱导生成碳酸钙晶体，实现土体加固与渗漏封堵的绿色技术。其关键技术是菌种选育培养和灌注工艺。可有效提升土体改性指标和混凝土与土体界面抗剪强度，自动修复0.3mm以下动态裂缝。其优点是革命性的环保特性，达到零污染修复，全程使用天然菌种和钙源，无有毒化学物质排放。个别通过配套处理实现完全生态循环，利用微生物代谢产物填充孔隙，提高土体强度。生物矿化技术以自然修复自然的理念，在生态保护、长效修复等方面展现出颠覆性优势，尤其适用于饮用水源保护区、生态敏感区工程等重要设施。目前，该技术正推动渗漏修复从“工程干预”向“生态自愈”方式转变，加速技术迭代与应用推广。

4.2.3 智能材料应用。能感知环境变化（温度、湿度等）并自主做出适应性响应的先进功能材料，其应用于渗漏修复具有自感知能力、自响应机制、自适应调节三大特征。当前，主流智能材料主要有形状记忆聚合物和自修复水凝胶。形状记忆聚合物是能在温度、湿度、光、电等外界刺激下，从临时形状恢复初始形状的智能材料，形状恢复率可致裂缝密封效果达95%以上。适合变形缝、穿堤管接口等传统材料难以处理的场景，是智能防渗技术发展的重要突破口。自修复水凝胶是由亲水性高分子网络构成的智能材料，内含修复剂，具有水分响应性自修复能力，吸水膨胀形成凝胶屏障，裂缝产生时可自动愈合。其独特性能包括动态可逆键合、遇水触发修复和生物相容性。该技术适合生态堤防、饮用水工程等环境敏感场景，是柔性防渗技术发展的关键方向。

5 结论

堤防与穿堤建筑物接触渗漏是威胁水利工程安全的重要隐患，其修复技术需综合考虑渗漏成因、工程条件及材料性能。当前，传统灌浆、截渗墙等技术仍占主导地位，但新型材料可提高修复效果，正在逐步推广应用于多领域。适合工程渗漏修复的方案就是最优方案，通过针对性选择修复工艺并强化全过程质量控制，可有效解决接触渗漏问题，延长工程寿命，实际工程中需结合成本、工期及环境限制进行多方案比选。

堤防与穿堤建筑物接触渗漏修复需根据渗漏规模、地质条件及工程重要性综合选型，推荐“检测-设计-修复-监测”闭环管理模式，未来方向应倾向于绿色材料与智能化等新型技术的结合应用。（于小涵）