河道堤防防滲設(shè)計研究

蘇焰?zhèn)?/p>

摘 要：河道潰堤等險情的發(fā)生很多時候與河道堤防滲透破壞存在直接聯(lián)系，因此河道堤防防滲設(shè)計向來受到業(yè)界的高度重視，相關(guān)研究的大量涌現(xiàn)也能夠證明這一認(rèn)知，基于此，本文簡單探討了河道堤防防滲常用技術(shù)措施，并結(jié)合實例圍繞河道堤防防滲設(shè)計開展了更深入探討，希望由此能夠為相關(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：河道 堤防 防滲

如境內(nèi)河道堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)無法滿足保障群眾生命安全的要求，因此發(fā)生的洪澇災(zāi)害便會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。由于河道地基的土壤存在孔隙率大、結(jié)構(gòu)松散、透水性強(qiáng)的特點(diǎn)，堤防安全往往會受到管涌、流土等危害的影響，而為了盡可能保證堤防安全性，正是本文圍繞河道堤防防滲設(shè)計開展具體研究的原因所在。

1.河道堤防防滲常用技術(shù)措施

1.1垂直防滲

為達(dá)到阻水截水目的，通過置換、填充、擠密、凍結(jié)和化學(xué)作用在巖層中形成垂直防滲墻的技術(shù)措施被稱為垂直防滲，置換法、噴射法、攪拌法均屬于垂直防滲的典型應(yīng)用形式，具體技術(shù)如下：（1）置換法。通過將原有土體材料置換為防滲材料，即可形成不透水防滲墻，該技術(shù)措施具備施工成本高、成墻連續(xù)性好特點(diǎn)，施工步驟主要包括開槽、填充、成墻等。（2）噴射法。通過應(yīng)用鉆機(jī)鉆孔、噴射設(shè)備切割破壞土體、噴射高壓水泥漿，即可形成防滲墻，該技術(shù)措施可細(xì)分為定噴、擺噴、旋噴三類，粉土、砂土一般選擇定噴，砂卵石層、砂土、粘性土以及存在地下障礙物的地層則適合應(yīng)用擺噴和旋噴。噴射法具備防滲效果優(yōu)良、成墻連續(xù)性好、成本較高等特點(diǎn)，但同時可能造成的環(huán)境污染必須得到重視。（3）攪拌法。通過深層攪拌機(jī)制成由水泥漿與松散土體構(gòu)成的水泥土樁，配合相互搭接的方式即可形成防滲水泥墻，該技術(shù)措施具備成墻方法簡單、適用于各類土壤、施工效率高、設(shè)備移動簡便等優(yōu)勢。

1.2水平防滲

為提高水資源利用率、減少水資源滲漏、改善生態(tài)環(huán)境，使用黏土、土工織物等水平防滲材料的水平防滲技術(shù)措施應(yīng)用必須得到重視，阻斷防滲、粘土防滲、復(fù)合土工膜防滲均屬于典型的水平防滲技術(shù)措施，具體技術(shù)內(nèi)容如下：（1）阻斷防滲。為減少水量損失問題，利用混凝土等材料的阻擋防滲技術(shù)措施在河道堤防防滲領(lǐng)域有著較為廣泛應(yīng)用，但由于地下水與河道關(guān)系會因該技術(shù)措施的應(yīng)用完全阻斷，因此阻斷防滲屬于不可持續(xù)的防滲方式。（2）粘土防滲。該技術(shù)措施不會阻斷地下水與河道關(guān)系，但有機(jī)物很容易造成防滲層的污染，因此粘土防滲的應(yīng)用必須關(guān)注有機(jī)土處理。（3）復(fù)合土工膜防滲。復(fù)合土工膜具備便于運(yùn)輸、抗?jié)B性能好、延展性好、抗變質(zhì)、抗拉、質(zhì)輕、造價低等特點(diǎn)，這使得應(yīng)用該材料的水平防滲能夠更好滿足河道堤防防滲需要，后文研究的工程實例也采用了復(fù)合土工膜用于防滲。

2.實例分析

2.1工程概況

為提升研究的實踐價值，本文選擇了位于我國廣東省韶關(guān)地區(qū)某河道作為研究對象，當(dāng)?shù)鼐哂忻黠@的中亞熱帶濕潤型季風(fēng)氣候區(qū)特征，一年四季均受季風(fēng)影響，冬季盛行東北季風(fēng)，夏季盛行西南和東南季風(fēng)，冬季寒冷，夏季偏熱，北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)冬季每年均有降雪，因此該河道的堤防防滲設(shè)計必須考慮防凍需要。

2.2防滲材料比選

為保證河道堤防防滲設(shè)計較好滿足實際需求，設(shè)計人員開展了防滲材料的比選，比選對象包括水泥土、漿砌石、粘土、復(fù)合土工膜、混凝土，比選項目包括滲水量、抗凍性、經(jīng)濟(jì)性、使用壽命。

2.2.1滲水量比選

為進(jìn)行不同防滲材料的滲水量比選，研究開展了針對性試驗，試驗內(nèi)容為選取單位面積的防滲材料，測定不同水頭條件下24h的滲透量，由此得出了表1所示的不同防滲材料的滲透水量表，結(jié)合表格進(jìn)行分析不難發(fā)現(xiàn)，復(fù)合土工膜的防滲效果最為優(yōu)秀，最少的滲透量便能夠證明這一認(rèn)知。

2.2.2抗凍性比選

考慮到研究河道所在地區(qū)冬季氣溫較低，因此防滲材料的選擇需考慮抗凍性指標(biāo)。結(jié)合相關(guān)實踐與研究可以發(fā)現(xiàn)，粘土、水泥土、漿砌石均不適合在有結(jié)冰期的河流中應(yīng)用，這是由于粘土?xí)谳^低溫度下出現(xiàn)裂紋，水泥土僅適用于無凍害地區(qū)，漿砌石會因低溫產(chǎn)生微小裂縫。復(fù)合土工膜與混凝土均可用于有結(jié)冰期的河流，但考慮到混凝土在其中的應(yīng)用需配合其他防滲材料，且適應(yīng)變形能力差，本文認(rèn)為適應(yīng)變形能力強(qiáng)且對溫度并不敏感的復(fù)合土工膜更適合應(yīng)用于本文研究對象河道。

2.2.3經(jīng)濟(jì)性比選

防滲材料的經(jīng)濟(jì)性比選需圍繞河道堤防防滲效益進(jìn)行衡量，結(jié)合市場調(diào)查可得到表2所示的不同防滲型式單價比較表。

結(jié)合表2與各類防滲材料應(yīng)用特點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，復(fù)合土工膜相較于厚粘土防滲具備更低的成本，這是由于復(fù)合土工膜無需額外成本投資，較大的粘土總量使用則會加大運(yùn)輸成本。對比漿砌石防滲和混凝土防滲可以發(fā)現(xiàn)，二者的使用壽命基本一致，混凝土防滲的防滲效果較優(yōu)秀，但漿砌石防滲在經(jīng)濟(jì)性層面優(yōu)勢明顯。

2.2.4使用壽命比選

表3為各類防滲材料的使用壽命，由此可直觀了解復(fù)合土工膜在使用壽命層面具備的優(yōu)勢，因此研究對象河道堤防防滲設(shè)計最終選擇了復(fù)合土工膜作為防滲材料。

2.3防滲設(shè)計

由于研究對象河道的地基以砂礫石為主，且河道內(nèi)垃圾眾多、雜草叢生，因此需首先清理直徑在2cm以上的樹枝、樹根、鐵絲、雜草、石塊等雜物，以此避免復(fù)合土工膜防滲效果受到影響，同時利用清理平整的河床開挖料回填河道內(nèi)存在的砂坑。為保證砂土填筑區(qū)、砂土原基、粘性土河床密實度滿足設(shè)計要求，采用分層碾壓、大水自然沉降的處理方式，圖1為復(fù)合土工膜防滲方案設(shè)計圖。

因地制宜采用壓實的20cm厚原狀土為過渡層；應(yīng)用防滲材料復(fù)合土工膜作為防水層，復(fù)合土工膜需側(cè)搭在下游側(cè)上面，采用平行搭接方式進(jìn)行底面鋪設(shè)，采用沿坡頂?shù)追较蜾佋O(shè)、平行搭接方式的斜坡鋪設(shè)，鋪設(shè)過程布面不得出現(xiàn)褶皺或張拉過緊情況；保護(hù)層設(shè)計采用局部防護(hù)與一般性防護(hù)相結(jié)合方式，一般性防護(hù)需保證復(fù)合土工膜所處位置在50年一遇洪水沖刷線以下，因此采用回填河床沙的防護(hù)方式，并采用2.50m厚原狀河砂作為防沖保護(hù)層。河道兩側(cè)坡腳部分采用格賓石籠作為保護(hù)層，厚度為30cm，復(fù)合土工膜與格賓石籠間鋪設(shè)20cm厚中砂保護(hù)層，采用混凝土框格作為分區(qū)控制措施。

3.結(jié)論

綜上所述，河道堤防防滲設(shè)計需考慮多方面因素影響，而為了保證河道堤防防滲設(shè)計質(zhì)量，本文研究圍繞防滲材料比選，以及過渡層、防水層、保護(hù)層設(shè)計等內(nèi)容開展了深入探討，這類內(nèi)容均具備較高實踐價值。但值得注意的是，為進(jìn)一步提升河道堤防防滲設(shè)計實用性，洪水帶來的不可避免區(qū)域性沖刷影響同樣需要得到重點(diǎn)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅曉軍.垂直鋪塑防滲技術(shù)在河道堤防除險加固中的應(yīng)用[J].吉林水利，2018（02）： 49-50+59.

[2]王蕊.多孔介質(zhì)模型在河道堤防防滲數(shù)值計算中的應(yīng)用研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督， 2017， 25 （02）： 135-137+142.