堤防基礎防滲技術要點研究

羅歆煥

(大埔縣水利水電勘測設計室，廣東梅州514200)

堤防基礎防滲技術要點研究

羅歆煥

(大埔縣水利水電勘測設計室，廣東梅州514200)

在對防洪堤堤基滲透破壞的主要表現(xiàn)進行闡述后，對防洪堤堤基防滲處理方案進行了簡單探討。結(jié)合多年大量防洪搶險和防洪堤堤基安全運行維護工作經(jīng)驗，對堤防堤基基礎防滲工程中常用的防滲處理措施進行了分析研究。

防洪堤;堤基滲漏;管涌;流土;接觸沖刷;處理方案

隨著國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展，防洪問題已成為國民經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定的重要制約因素，尤其是1998年長江流域發(fā)生特大洪水災害后，水利工作者對防洪堤運行穩(wěn)定性、可靠性等提出了更高的要求，同時也引起了國家和地方政府相關管理部門的高度重視，提高堤防工程防洪性能已成為新一輪水利建設研究的熱點和難點。防洪堤工程是關系到流域居民人身財產(chǎn)安全的重大水利工程，尤其是防洪堤堤基防滲問題是堤防工程設計和運行維護研究分析的一個核心問題。因此，結(jié)合大埔縣近幾年來實施的重點堤圍除險加固工程設計和防洪堤實際運行情況，通過詳細全面的勘探充分了解堤基組成、地質(zhì)條件、水文條件，并通過技術、經(jīng)濟等方面的比較分析，優(yōu)選出完善可靠的堤基防滲處理方案，有效提高防洪堤運行安全穩(wěn)定性能，顯得很有工程實踐價值和具有現(xiàn)實意義。

1 防洪堤堤基滲透破壞的主要表現(xiàn)

大埔縣古稱“萬川”，縣內(nèi)江河眾多。從20世紀70年代沿各條河流兩岸興建了一批堤圍，運行迄今近40年，從大量防洪搶險和防洪堤運行維護實際工作來看，防洪堤地基發(fā)生滲透破壞主要表現(xiàn)為管涌、流土、接觸沖刷、以及接觸流失等4種形式。

1.1 管涌

防洪堤在運行過程中，由于堤壩、水閘地基土壤級配設計不完善，缺少某些中間粒徑的非黏性土壤，不足以抵擋相應水頭壓力對土體顆粒的推力，即當上游水位升高時，出逸點滲透坡降大于土壤允許值時，就會造成地基土體中較細的土粒從較粗的土體骨架中被滲流推動逐步帶走，導致堤壩、水閘地基土體中細骨料被逐步走失和被掏空，進而形成管涌滲漏危害。管涌是防洪搶險時最常遇到的險情，當?shù)虊?、水閘地基出現(xiàn)管涌危害時，如果不及時采取有效防滲措施，隨著持續(xù)時間的進一步延長，險情將會進一步惡化，就會出現(xiàn)大量涌水翻沙，使堤防、水閘地基土體骨架遭受嚴重破壞，引起堤防工程建筑物發(fā)生塌陷等事故，嚴重時還會引起決堤、垮壩、倒閘等惡性事故發(fā)生。

1.2 流土

在上升滲流作用下，由于土體中整體或整塊自重不能抵抗動水壓力作用，就會導致土體的表面整塊出現(xiàn)掀起、浮動、流失等不利現(xiàn)象，就是堤防地基發(fā)生流土滲漏問題。流土會造成地基懸空、水深升高等問題，直接威脅到防洪堤的安全穩(wěn)定運行。

1.3 接觸沖刷

接觸沖刷是指滲流沿著兩種不同介質(zhì)土層(如剛性結(jié)構(gòu)與土體等接縫處)的接觸面流動過程中，在一定水頭壓力作用下，沿接觸面帶走細顆粒而導致土體被架空的一種地基土體失穩(wěn)現(xiàn)象。接觸沖刷會降低防洪堤堤基穩(wěn)定性，降低防洪堤堤基運行安全穩(wěn)定性。

1.4 接觸流失

接觸流失是指滲流直接垂直于滲透系數(shù)相差較大的兩相鄰不同介質(zhì)的土層流動作用時，將滲透系數(shù)較小的土層中的細顆粒，帶入到滲透系數(shù)較大的另一層土體中，從而導致土體骨料中缺乏匹配的細顆粒作為支撐，而引起防洪堤發(fā)生失穩(wěn)的一種滲漏現(xiàn)象。

2 防洪堤堤基防滲處理方案

為了防洪堤工程具有較高安全穩(wěn)定運行性能，不僅要考慮防滲處理技術性，同時還要考慮防滲處理經(jīng)濟性，也就是針對不同的防洪堤堤基滲漏問題，應采取有針對性的防滲技術措施和防滲方案。對于防洪堤堤基而言，其通常不存在承載力不足或有危害的不均勻沉陷等問題，當防洪堤受到洪水沖刷、高壓力滲流作用等破壞，其防滲問題是防洪堤堤基中迫切需要解決的問題［1］。

堤基防滲處理，應從滲漏破壞和滲漏量控制兩個方面來考慮防滲技術方案。而從大量防洪搶險和堤基安全運行工作經(jīng)驗可知，堤防堤基基礎防滲問題與水庫等靜水蓄水建筑物堤壩防水略有不同，其重點不在于考慮堤基滲漏量問題，而在于考慮采取有效防滲措施防止堤基出現(xiàn)滲透破壞，防止堤基土體土層出現(xiàn)失穩(wěn)破壞等問題。對于不同的堤基滲漏破壞問題，應采取有針對性的防滲處理措施，有效提高防洪堤堤基運行安全穩(wěn)定性能。

3 堤防堤基基礎防滲處理措施

3.1 覆蓋法

對于相對不透水層埋藏較深、透水層較厚的堤防堤基基礎，當臨水側(cè)具有穩(wěn)定灘地等優(yōu)越地勢時，宜采用水平防滲處理措施，通常采用直接鋪蓋加厚防滲處理法。當臨水側(cè)灘地地形地貌等難以滿足設鋪蓋防滲層時，可以考慮采用建黏性土截水槽或地下截水墻來處理堤基基礎問題。通過修建截水建筑物，可以起到延長滲徑，減小滲漏水頭壓力作用，從而降低流土、接觸沖刷、接觸流失等滲漏程度，使堤防堤基能夠抵抗?jié)B流破壞作用，從而確保堤防安全穩(wěn)定運行。鋪蓋防滲是我國防洪堤堤基基礎滲漏常用的防滲方法，其施工較為簡單、防滲性能較好，通常采用在堤基處覆蓋幾十米黏土鋪蓋層來提高堤基防滲性能，有效抵御洪水破壞，確保防洪堤運行安全。

3.2 截滲流防滲漏法

對于由黏性土、沙卵礫等共同組成的淺層透水堤基滲漏問題，宜采用黏性土截水槽或其它垂直防滲措施進行截滲流防滲漏破壞。淺層透水堤基其設計結(jié)構(gòu)通常為上部是較厚黏性土層，中間是砂或卵礫石強透水層，而下部則是相對不透水層，這樣就形成了雙層地基。當運行過程中，防洪堤地面上部的黏性土層被滲漏破壞后，防洪堤內(nèi)的地下水就會潛伏在堤基中，導致堤基出現(xiàn)滲漏問題。此類滲透破壞通常表現(xiàn)為管涌、流土，其通常發(fā)生在堤后池塘、溝渠、或者耕植土深挖部位，這時可以在防洪堤迎水坡腳基礎部位，挖深為1.5 m，寬為0.4 m的C15現(xiàn)澆混凝土坑沖槽，并在防洪堤迎水坡表面現(xiàn)澆一層C15混煤灰混凝土防洪面板，以提高防洪堤堤基防滲性能。

對于有黏性土蓋板的防洪堤堤基而言，堤內(nèi)地下水是承壓水，加上河床較深，與防洪堤堤基強透水層直接相通，在洪水期時隨水位的進一步抬高，壓力進一步增大，黏性土頂板就會遭受接觸沖刷等滲漏破壞，進而管涌、流土、以及地表塌陷等滲漏無難題。此類滲漏破壞通常由于防洪堤黏性土蓋板層較薄，且承壓水頭又太大引起的。此類滲漏破壞采用填堵和設置減壓井，雖能取到一定防滲加固性能，但要真正提高防洪堤堤基防滲性能，最好辦法是采用高壓噴射混凝土修筑防滲墻，以解決防洪堤堤后嚴重漏水問題。

3.3 減壓溝(井)防滲法

相比地下防滲墻施工機具龐大、施工復雜、施工造價高昂等問題，減壓溝(井)防滲體系，其綜合造價較低、施工便捷、施工設施較為簡單、施工難度較小，一般防洪堤堤基安全運行管理單位均能掌握。因此，在防洪堤堤基防滲處理過程中，減壓溝(井)作為一種應用效果較好的過渡防滲措施，可以在建防滲墻前起到良好的堤基防滲效果。即使將來經(jīng)濟條件允許下，進一步修建地下防滲墻，已建的防滲減壓井也可以繼續(xù)起到堤基防滲作用。

此外，懸掛式防滲墻、土工復合防滲材料等防滲構(gòu)建物和防滲新材料也在防洪堤堤基防滲工程中得到廣泛推廣應用［2］。不同的防滲技術措施，其防滲功能特性和適應類型不同，故在防洪堤堤基防滲加固處理過程中，應根據(jù)具體堤防實際情況，經(jīng)過全面系統(tǒng)的分析論證，選擇技術、經(jīng)濟等方面均較為合理的防滲處理措施方法，有效提高防洪堤堤基防滲加固水平，確保防洪堤安全可靠的運行。

4 結(jié)語

上述所分析的堤基防滲處理方法是防洪堤堤基防滲工程中常用的技術方法，需要在實際工程應用中，結(jié)合工程實際情況，合理設計完善可靠的堤防基礎防滲處理方案，并在實際施工和后期運行維護過程中，不斷加強防滲工程性能的動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)安全隱患問題及時采取有效的技術措施進行處理，以提高防洪堤地基的安全穩(wěn)定性能，確保當?shù)鼐用袢松碡敭a(chǎn)安全。

［1］龍振華，劉亞光，鄒玉兵，等.淺談堤防工程中軟土地基的特征與處理措施［J］.湖北水利水電職業(yè)技術學院學報，2008，4(2):11-13.

［2］楊連生.水利水電工程地質(zhì)［M］.武漢:武漢大學出版社，2004.

TV871

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1007-7596(2012)02-0142-02

2011-12-25

羅歆煥(1975-)，男，廣東大埔人，工程師，長期從事水利水電工程設計工作。