垂直鋪塑技術(shù)在遼河治理工程中的應(yīng)用

趙 凱

(沈陽利鑫土木工程有限責(zé)任公司，沈陽110000)

1 遼河干流治理工程建設(shè)的必要性

鐵嶺縣桑敦子、丈溝子村砂基防滲段位于遼河石佛寺水庫上游，該堤防段一旦出險，將危及堤防保護(hù)區(qū)的大片農(nóng)田及廣大人民生命財產(chǎn)安全，經(jīng)濟(jì)損失很大。因此，遼河干流治理工程(鐵嶺縣桑敦子、丈溝子村砂堤砂基段)的建設(shè)是十分必要的。

2 防滲工程設(shè)計

2.1 滲流計算

以桑敦子L187(3 +100)斷面為例進(jìn)行說明，堤頂寬4 m，迎水坡坡比為1∶3.5，背水坡坡比為1∶3.4，堤基寬28 m，設(shè)計水位70.85 m，為50 a一遇。該段堤身由粉砂、粉質(zhì)黏土組成。如圖1 所示。

圖1 斷面圖

計算工況取迎水坡設(shè)計水位為70.85 m，背水坡無水，形成穩(wěn)定滲流的情況。堤體各部位滲透系數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘察報告提供的建議值計算。均質(zhì)土堤滲流量計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》透水堤基均質(zhì)土堤滲流計算公式，單寬滲流量計算簡圖見圖2。透水地基土堤坡面滲流比降計算見圖3。

圖2 堤防單寬滲流量的計算簡圖

圖3 透水地基土堤坡面滲流比降計算圖

桑敦子堤基滲流計算結(jié)果如表1 所示，流網(wǎng)圖見圖4。

表1 桑敦子、丈溝子段滲流穩(wěn)定計算參數(shù)及結(jié)果

通過計算，桑敦子堤基的水力坡降均大于允許水力坡降。

圖4 桑墩子現(xiàn)狀滲流圖

2.2 基礎(chǔ)防滲方案

鐵嶺縣桑敦子砂堤段基礎(chǔ)主要為中砂、細(xì)砂，滲透系數(shù)較大，為中等透水，其下為地勘沒有穿透的砂層，深度可視為無限深。如果采用封閉防滲墻，其造價非常高，在經(jīng)濟(jì)上不可行。只能采用懸掛式防滲帷幕，用以增加滲徑，降低出逸點(diǎn)水力坡降，消除堤后滲透破壞險情，達(dá)到行洪安全的目的［1］。由于防滲帷幕沒有封閉，故只起到降低出逸點(diǎn)水力坡降、消除滲透變形的作用，對堤后滲透流量的減少有一定的效果。

3 垂直鋪塑防滲技術(shù)設(shè)計

1)垂直鋪塑防滲材料的選擇。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程所在河道的以往砂礫料堤防的防滲處理措施，初步選定土工膜技術(shù)性能指標(biāo)詳見表2。

表2 土工膜性能指標(biāo)

2)帷幕長度。桑敦子、丈溝子本次治理長度分別為1 600 m、1 300 m。

3)帷幕深度。按一般垂直防滲經(jīng)驗(yàn)，深度可取為S = (1 ～1.5)H，則桑敦子S =1.43 ～2.15 m，根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定帷幕防滲深度6 m。

4)帷幕厚度。本工程的土工膜厚度為0.50 mm。

4 坡面防滲設(shè)計

將迎水坡坡比不足1∶2.5 的斷面放緩到1∶2.5。目前堤坡防護(hù)主要有混凝土面板、黏土鋪蓋、機(jī)織模袋混凝土護(hù)坡、復(fù)合土工膜防滲等方法。各方案的比較見下表3。

表3 不同護(hù)坡措施單價比較表

鐵嶺縣桑敦子原修筑堤防土料一般就近取土，而附近料場土料均含有粉砂，對堤防的安全性有較大的威脅。如果采用混凝土面板護(hù)坡等硬性措施防護(hù)，又容易破壞原生態(tài)，影響環(huán)境，且投資還比較大。因此，桑墩子、丈溝子村段堤防堤坡防滲采用復(fù)合土工膜的防滲技術(shù)，不僅提高了坡面抗?jié)B能力，同時工程造價較其它方案均低，對環(huán)境的污染又小。

5 堤防整體穩(wěn)定分析

桑敦子砂堤段、丈溝子村堤段堤防斷面已經(jīng)修筑了多年，堤體沉降變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定，整體穩(wěn)定計算已滿足設(shè)計要求。

6 滲流穩(wěn)定計算分析

采用滲流計算公式計算分析，將垂直鋪塑防滲墻用1 m寬黏土防滲墻替代，滲透系數(shù)擬定為1.0 ×10－11cm/s。采用公式法和有限元計算方法對大壩滲流作計算分析，主算程序采用北京理正滲流分析計算程序。

通過計算:桑敦子堤后出溢點(diǎn)高度為0.18 m，滲透量為2.45 m3/d·m，堤身滲透比降為0.31，堤基滲透比降為0.35;丈溝子堤后出溢點(diǎn)高度為0.24 m，滲透量為2.87 m3/d·m，堤身滲透比降為0.33，堤基滲透比降為0.37。

7 結(jié) 語

通過計算可以看出，經(jīng)過防滲處理后，桑敦子堤體的滲流量有效得到控制，逸出點(diǎn)坡降明顯降低很多，因此，采用本方案的防滲措施是正確的。

［1］顧煒，王學(xué)明，付中華. 垂直鋪膜防滲技術(shù)在青銅峽灌區(qū)的試用及分析［J］. 防滲技術(shù)，2002，08(01):34－36.