1、堤防的防渗加固工程浅析 摘要 : 本文详细归纳了堤防渗透破坏的类型，对堤基渗透破坏的成因进行了分析。并总结了堤防渗透破坏的加固与防治对策。 关键词 :堤防渗透破坏防渗堤防加固 中图分类号： U214.9+2 文献标识码： A 文章编号： Abstract: This paper summarizes the types of Dike Seepage Damage, seepage failure causes are analyment and prevention countermeasu dike seepage damage 前言 自 1998年洪水后 ,国家在长江干堤加固工程中投入巨
2、大资金 ,对一些险工险堤进行了整治和加固，取得了重大成果。但在崩岸治理、堤防加固等方面尚存在一些问题 ,在长江堤坝中经常会产生渗水、 漏水现象，渗漏不仅降低了软弱基础结构面强度，也使某些岩土层或断裂带充填物发生渗透变形，如长期得不到处理或处理措施不当就可能造成更为严重的管涌和漏洞现象的产生，在汛期来时，会给大堤整体造成不可预计甚至不可控制的安全隐患。因此，大堤的防渗加固成为广大水利技术人员不断研究创新的课题。 1.堤防渗透破坏的分类 在渗流水作用下土颗粒群体运动，称为 “ 流土 ” 。填充在骨架空隙中的细颗粒被渗水带走，称为 “ 管涌 ” 。通常将上述两种渗透破坏称为管涌（又称翻沙鼓水，泡泉）
3、。其实，堤防工程中常说的管涌基本上都是土力 学中的流土破坏。 1.1 堤身渗透破坏的分类 堤身的渗透破坏包括三种类型：渗水（散浸）造成的堤坡冲刷、漏洞和集中渗流造成的接触冲刷。分述如下： （ 1）堤坡冲刷 堤坡冲刷系由背水堤坡渗水所致。一种是堤坡的出溢比降大于允许比降而产生的渗透破坏，另一种是渗水集中后造成对坡面的水流冲刷。 （ 2）堤身漏洞 堤防背水坡及堤脚附近出现贯穿堤身的流水孔洞称为漏水洞。由于漏水洞中的集中水流对土体的冲刷力很强，因此对堤防的危害性极大。 （ 3）堤身接触冲刷 当堤身发生集中渗流且冲刷力大于土体的渗透强度时，在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。由于接触冲刷的发展速度往往较
4、快，因此对堤防的威胁很大，必须对其进行除险加固。 1.2 堤基渗透破坏的分类 堤基的渗透破坏常表现为泡泉、沙沸、土层隆起、浮动、膨胀、断裂等，通常统称为管涌。一般来讲，堤防地基的表土层一般很少是砂砾层，因此，堤基的渗透破坏一般均为土力学中的流土破坏。 2.堤基渗透破坏的成因 单一砂砾石或表面弱透水覆盖层厚度很小的堤基 ,渗透破坏初期常表现为流沙、渗水浑浊、颗 粒流失、泡泉、沙沸。对于上层较厚的弱透水覆盖层的双层或多层堤基而言 ,洪水期较大的承压水头很难将其顶穿 ,初期往往表现为堤防背水侧坡脚及其附近的局部薄弱部位产生土层隆起、膨胀 ,逐渐发展成断裂、泡泉、沙沸等颗粒群同时浮动、流失现象。如果江
5、河堤防持续存在高水位 ,亦会发展成为重大管涌险情。即使没有发展 ,退水后土层隆起常导致堤防沉降变形 ,产生较大、较深的裂缝 ,形成新的渗流通道 ,从而给堤防安全带来隐患。由于堤基的渗透破坏在后期多表现为集中渗流对土体的冲刷 ,并往往冒水翻沙 ,出现管中涌水出沙现象。堤防工程中将这些现象统称为管 涌。一般来讲 ,堤防堤基的表土层一般极少是砂砾层堤基渗透破坏(即管涌 )产生的原因是 :随着汛期水位的升高 ,背水侧堤基的渗透出逸比降增大 ,超过了堤基的抗渗临界比降 ,渗透破坏首先在堤基的薄弱环节 ,如坑塘或表土层较薄的位置出现 ,对近似均质的透水堤基 ,渗透破坏首先发生在堤脚处。堤基管涌 ,尤其是近
6、堤脚的管涌 ,发展速度快 ,容易形成漏洞 ,一旦抢险不及时或措施不得当 ,就有溃堤灾难发生的危险。因此 ,对发生堤基管涌堤段必须进行防渗加固。 另外 ,如果堤身直接坐落在沙砾石地基上 ,或坐落在强风化的岩基上 ,则在堤身与堤基的结合面 也容易发生接触冲刷或接触流土破坏。 3 堤防渗透破坏的加固与防治对策 3.1 堤身防渗 （ 1）散浸冲刷的防治 散浸的防治原则是 “ 前堵后排 ” 。 “ 前堵 ” 即在堤防临水侧用透水性小的粘性土料或土工膜做防渗斜墙 ,或在堤身内部做一个透水性很小的心墙 ,降低堤内浸润线。常用的防治技术有抽槽回填、斜 (垂直 )铺塑技术、劈裂灌浆技术 ;“ 后排 ” 即在堤防
7、背水坡做一些反滤排水设施 ,让已经渗出的水有控制地流出 ,不使土粒流失 ,增加堤坡的稳定性。具体为 :一放缓边坡 ,使背水侧堤坡及地基表面逸出段的渗流比降小 于允许比降 ,这一措施往往由于边坡过缓引起工程量过大而不经济 ;二采用贴坡排水、水平排水、透水后俄、暗管排水等疏导性措施 ,使堤防浸润线不致暴露在堤坡外 ,这种方法比较经济 ,新建堤防操作性较强。 另外 ,有条件的堤防也可以在背水侧做淤背 (帮坡 )处理。散浸防治关键在于早发现、早处理 ,不使其险情扩大。 （ 2）穿堤建筑物渗透破坏的防治 为保证穿堤建筑物的渗透稳定性 ,使之不产生渗透破坏 ,主要应从减少渗透水流比降和增强接触冲刷部位允许
8、比降两个方面考虑 ,亦即通过工程措施减小渗流强度和增强抗渗强度。减 小渗流强度通常采用设置刺墙和止水等 ,以延长渗径的办法来解决 ,只要能保证足够而有效的渗径 ,就可达到减小渗流强度的目的。为保证渗径长度 ,在设计中首先应根据上下游水头差和基土或填土性质合理地选择渗径系数 ;为保证渗径长度的有效性 ,首先要保证止水的可靠性 ,对穿堤建筑物而言 ,止水的可靠性十分重要 ,止水一旦失效 ,有效渗径长度就得不到保证。有效渗径长度和填土与建筑物接触面填土密实程度有关 ,应对建筑物回填土提出严格质量要求 ,并严格按照质量要求进行施工控制。在渗径长度控制上 ,还应考虑建筑物底面和两侧长度的协调性 ,如底部
9、渗径长度 过长 ,而两侧渗径过短、互不协调 ,其结果会使易发生渗流的两侧产生渗流破坏。 （ 3）漏洞的防治 对于已经探明的原来留下的漏洞 ,主要采取堵截的方法处理 ,与生物潜蚀洞的处理差不多。但是 ,许多漏洞是在汛期到来之后才逐渐表现出来 ,慢慢形成的。可以说 ,漏洞防治的重点是在汛期。汛期要加强查险力度 ,注意漏洞形成的初期。要有时间观念 ,因为漏洞在形成和发展的前期扩展较慢 ,是抢堵的最有利时机。在抢堵过程中应尽量延缓漏洞的发展 ,控制好漏洞内的水流速度。采取 “ 临堵 ” 和 “ 背导 ” 措施 ,“ 临堵 ” 故为根治措施 ,即可降低洞内 流速也可降低洞内压力 ;而 “ 背导 ” 则只
10、能降低洞中流速 ,在背河距出口一定距离打设一排或两排透水钢板桩 ,或在出口设置反滤围井 ,人为地增加洞内局部水头损失 ,对于延缓漏洞发展也是很有效的临时措施。为使抢堵的漏洞不再出现新的险情 ,封堵后必须做好闭气加固工作 ,做到不再发生新的渗透变形。 3.2 堤基防渗 渗透破坏是堤防基础破坏的主要形式之一。堤基防渗治理必须遵循正确的指导思想与原则 ,在查明渗流现状与产生原因的基础上 ,因地制宜地采取适当的治理措施。在堤基渗透破坏中 ,最常见、最普遍、致险率最高的是堤基管涌。 堤基管涌的除险加固 ,首先应采取填塘平坑措施 ,对反滤不合要求的水井果断采取封填。要进一步消除管涌险情 ,还须采取 “ 临
11、水截渗、背水压盖或减压 ” 的方法进行整治。 “ 临水截渗 ” 包括外滩铺盖 (外滩较宽且比较稳定时 )和临水侧堤脚附近垂直防渗措施 “; 背水压盖或减压 ” 是指背水侧压盖或减压井措施。根据堤防防渗加固经验 ,堤防防渗加固工程中防渗墙有三种结构形式 :悬挂式、半封闭式和全封闭式。形成垂直防渗墙的技术有薄抓斗成槽造墙技术、射水法成槽造墙技术、锯槽成墙技术、液压开槽机成墙技术、振动沉模成墙技术高压喷射灌浆 (包括定喷法、摆喷法 和旋喷法 )成墙技术和多小头直径深层搅拌桩截渗成墙技术以及 TRD 工法、 SMW 工法等技术。对表层为土层的透水堤基 ,垂直防渗适于透水层较薄、隔水层较浅的情况。对透水层很厚的堤基 ,垂直防渗技术不经济时 ,采用背水侧压盖或压盖加减压井相结合的方法治理堤基管涌 ,实践证明较为理想。 参考文献 务新超 .黄河堤防工程吹填固堤新技术研究与应用 .施工技术 ,2008(9). 何宏顺 .汛期堤防常见险情及抢护措施 .现代农业科技 ,2008(16). 谢国庆 .堤防渗透破坏除险方案的选择 .水利科技与经济 ,2008(8).
