淺談雙層堤基滲透穩(wěn)定處理措施

□谷珊珊

堤防工程的設計質量直接關系人民生命財產(chǎn)安全，滲透穩(wěn)定分析處理是堤防設計中極其重要的內容。雙層堤基在堤防工程設計中非常普遍，雙層堤基對滲透穩(wěn)定十分不利，需對雙層堤基的滲透穩(wěn)定進行處理，保證堤防穩(wěn)定安全。

雙層堤基定義：堤基表層土透水性較弱，下部透水層較強，表層滲透系數(shù)小于下層透水系數(shù)100 倍及以上。經(jīng)滲透計算，雙層堤基的堤基或背水坡坡腳出逸比降不能滿足規(guī)范要求，對堤防造成威脅。故應對雙層堤基采取滲透破壞處理措施，保證堤防的安全、穩(wěn)定。

1.滲透破壞類型

滲透變形是一種十分復雜的地質現(xiàn)象，滲透變形取決于土質的滲透系數(shù)、不均勻系數(shù)、顆粒級配等。滲透變形為滲透削弱土體內部結構，帶走土體較細顆粒的現(xiàn)象。滲透破壞類型分為流土、管涌、接觸流土、接觸沖刷。

流土：在滲流作用下，土體中的顆粒同時啟動而發(fā)生流失的現(xiàn)象。

管涌:在滲流作用下，土體中的顆粒沿土體顆粒之間的通道被帶出土體的現(xiàn)象。

接觸流土:滲流沿兩種滲透系數(shù)不同的土層接觸面流動時，沿接觸面被帶走細顆粒的現(xiàn)象。

接觸沖刷:將滲透系數(shù)較小的土體顆粒帶入滲透系數(shù)較大的土層的現(xiàn)象。

2.臨界水力比降的計算方法

式中：

Jcr—土的臨界水力坡降；

Gs—土的比重；

n—空隙率。

式中：

d5、d20—土的顆粒直徑（mm），小于該粒徑土的質量占總質量的5% 和20%。

3.雙層堤基滲透穩(wěn)定處理原則

滲流控制的總原則是“前堵后排，保護滲流出口”，滲流控制措施的型式大致可分為4 大類：一是前堵類，即阻斷堤防的滲流從而可以保護堤基滲流穩(wěn)定，具體措施包括鋪蓋、防滲墻、防滲斜墻等；二是后排類，即可以有控制的使堤防滲流從背水側排出，降低堤基滲透壓力及堤基滲流出口處滲透比降，保證堤基的穩(wěn)定及安全，具體措施包括在堤防的背水坡設置減壓井（溝）等；三是保護出口類，即對滲流出口進行設計，防止地基滲流時帶走土體顆粒形成滲流通道影響堤基的穩(wěn)定及安全，具體措施如濾層等；四是其他類，即延長滲徑，向外延伸滲流出口保證堤腳處的安全，具體措施如填塘、壓重、淤背等。以上四種型式目的均是保證滲流安全，從而保證堤防的安全。

防滲工程設計應遵循的原則：安全方面，采取的工程措施應該具有較高的安全性，有利于工程施工以及后期的工程維護，提高工程措施的可實施性。適用性方面，根據(jù)堤基的地質情況選擇合適的滲流處理措施，保證工程的適用性。環(huán)境保護方面，在工程施工過程中盡量減少對水環(huán)境的污染，保護生態(tài)環(huán)境。

4.雙層堤基滲透穩(wěn)定處理措施

對于覆蓋層較薄、透水層較深的雙層堤基，采用垂直防滲效果不佳，且工程造價高，施工難度大，不能有效地解決堤基滲流穩(wěn)定的問題?？刹捎盟椒罎B即堤后采用壓重，壓蓋采用的土料應采用滲透性好的砂石料，采用透水性的砂石料不增加原有的承壓水頭，節(jié)約壓土料，有利于滲流穩(wěn)定。蓋重厚度計算采用《堤防工程設計規(guī)范》附錄A 中公式（A.3.1）、附錄E 中的（E.7.1-1）計算。壓土臺寬度設計采用無害管涌設計寬度即B=(5～10)H。壓重對比防滲墻防滲效果顯著，能夠有效地保護堤腳，且造價低，施工容易，有安全感。

對于下臥透水層不深，隔水層較淺的雙層堤基，選用防滲墻一般推薦采用全封閉式墻體，穿過所有透水層，能夠有效地阻滲和延長滲徑，防滲墻一般設置于堤防迎水側，其防滲效果可靠。防滲墻包括：混凝土防滲墻、高噴防滲墻、水泥土攪拌防滲墻。混凝土防滲墻可用于風化破碎巖石地基和碎石土、砂土等覆蓋層地基。封閉式防滲墻應伸入到基巖或相對不透水層0.5 m～1.0 m。高噴防滲墻可用于粉土、砂土、礫石和卵（碎）石地層。封閉式高噴防滲墻的鉆孔宜伸入基巖或者相對不透水層0.5 m～2.0 m。水泥土攪拌樁可用于淤泥質土、粉質黏土、粉土、砂土等覆蓋層地基。封閉式水泥土攪拌樁宜伸入到相對不透水土層一定深度。

對于弱透水層不厚的雙層堤基，可挖排水溝伸入砂層從而削減承壓水頭減小發(fā)生砂沸管涌的現(xiàn)象，挖溝位置位于堤防背水側坡腳處。此措施對挖溝伸入砂層的控制以及回填料的控制要求嚴格，若有一方面質量控制不嚴格，對排滲減壓的效果影響很大。

對于弱透水覆蓋層較厚，厚度為3 m～4 m 以上的雙層堤基，雖然弱透水覆蓋層較厚但是厚度不均勻，仍然會出現(xiàn)滲水冒砂管涌險情，可采用減壓井削減砂層中的承壓水頭。減壓井的優(yōu)點是施工簡單補打方便，缺點是容易淤堵，減壓效果減弱，后期維護困難。

5.結語

本文介紹了雙層地基滲透破壞處理措施，針對堤基不同的土層分別提出了相應的滲透穩(wěn)定處理措施。在堤防設計中堤防的滲透穩(wěn)定是十分重要的，故采取合適的堤基處理措施是在設計過程中最重要的環(huán)節(jié)。在滲透處理設計中，首先判別滲透變形的類型，分析原因，依據(jù)地質資料及滲流處理原則“前堵后排，保護滲流出口”進行方案比選，選擇最經(jīng)濟最安全的是滲透破壞處理措施。