華陰市長澗河右堤退建段堤基防滲措施

王運峰（華陰市防汛抗旱指揮部辦公室陜西華陰714200）

華陰市長澗河右堤退建段堤基防滲措施

王運峰
（華陰市防汛抗旱指揮部辦公室陜西華陰714200）

堤防滲漏問題直接威脅堤防工程的安全，因此在河道治理中對堤防防滲處理是很有必要的。本文主要分析了華陰市長澗河右岸退建新堤防堤基滲漏問題及其滲漏愿因，通過防滲方案比較合理選用防滲處理措施，以徹底解決堤防滲漏問題，確保長澗河行洪安全。

堤防；滲透破壞；防滲措施

1　工程概況

華陰市地處黃河流域渭河下游。境內(nèi)南山支流眾多，皆發(fā)源于秦嶺北麓，由南向北注入渭河。長澗河屬渭河南山支流之一，上游由華山峪、黃甫峪、杜峪三條支流匯流而成，主流黃甫峪發(fā)源于華山之東，出峪后流經(jīng)華山鎮(zhèn)、華陰市區(qū)西部、岳廟、五合、北社等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在五合村東北匯入渭河，全長29.4km，入渭口斷面以上流域面積76.8km2。長澗河源頭高程2000m～2640m左右，出峪后降至500m～600m，穿越山前洪積扇群后，高程降低到340m～350m，此后以平緩比降匯入渭河。上游河段比降較大，發(fā)生洪水時，常挾帶大量礫、卵石推移質(zhì)，多堆積于峪口；下游河段受渭河倒灌淤塞，尾閭河段形成地上“懸河”，堤防臨背差2m～4m?？菟竟?jié)流量小，汛期多集中于6月～10月。

長澗河堤防堤基多為砂層、壤土、砂壤土、中砂，現(xiàn)狀堤身存在大量洞穴，尾閭河段河床較窄，河床被淤塞抬高，堤防達不到十年一遇防洪標準。在渭河“2003.8”和“2005.10”洪水中險情頻發(fā)，給華陰北社鄉(xiāng)、太華辦、華西鎮(zhèn)10萬群眾的生命財產(chǎn)安全造成極大威脅。長澗河作為華陰市的東大門，是華陰防汛工作的重中之重，對長澗河的徹底治理，為華陰市乃至渭南市的整個防汛起到至關(guān)重要的作用。

按照省市水利部門有關(guān)文件安排，對長澗河老西潼公路以北1+500至河口段進行河床拓寬，退建右岸堤防范圍為1+500～7+463，長度5963m，拓寬退建后設(shè)計河底寬度≥55m。

由于長澗河拓寬退建段位于渭河洪水倒灌河段，考慮渭河洪水倒灌時洪水下泄不暢，滯留時間較長，易形成穩(wěn)定滲流，因而對該段堤防堤基應(yīng)進行滲透穩(wěn)定分析，并實施必要的防滲措施。本文主要以2+000～3+800段堤基為代表段進行防滲設(shè)計。

2　退建右堤堤基地質(zhì)條件

長澗河拓寬退建段堤防設(shè)計高度為3m～7m，堤基位于渭河一、二級階地上，堤基巖性以砂壤土、粗中砂、中細砂、壤土為主，屬弱～強透水地基。其中右堤2+000～3+800段堤基為厚度大于3.0m的細砂層，其下為壤土。上層細砂層滲透系數(shù)K=4.6×10-1cm/s，允許水力比降J允=0.2，內(nèi)摩擦角φ=29°，承載力特征值fak=160kPa；壤土層滲透系數(shù)K=1.32×10-4cm/s，允許水力比降J允=0.56，內(nèi)摩擦角φ=11°，承載力特征值fak=120kPa。堤身填筑土料采用的渭河灘土料擊實試驗后滲透系數(shù)在10-5cm/s量級，為相對不透水層。

3　退建右堤基防滲方案

3.1右堤2+000～3+800段堤基滲透穩(wěn)定分析

該段堤防級別為4級。堤身高度7m～10m，堤頂寬度8m，臨水側(cè)邊坡1∶2.5，背水側(cè)邊坡1∶2.0。堤身為均質(zhì)土堤，堤基為相對強透水堤基。選取3+500斷面作為計算代表斷面，進行滲流穩(wěn)定分析。

依據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2014），在臨水側(cè)設(shè)計洪水位+背水側(cè)無水工況時，分別計算沿背水坡滲出段滲透坡降、沿堤基滲流出口段滲透坡降。經(jīng)分析，堤防背水側(cè)出逸點高度為1.79m；沿背水坡滲出段計算滲透坡降J=0.37～0.76，允許滲透比降［J允］=0.86，J＜［J允］；沿地基段滲透坡降為J=0.13～1.34，允許滲透比降［J允］=0.2，J＞［J允］。因此，堤身不會發(fā)生滲透破壞，但堤基滲流出口有可能產(chǎn)生滲透破壞，應(yīng)采取防滲措施。

3.2右堤2+000～3+800段堤基防滲設(shè)計

結(jié)合上述滲透穩(wěn)定分析，對該段右堤退建新堤堤基進行防滲處理。依據(jù)《土石（堤）壩的設(shè)計與計算》［1］及《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2014），對于透水堤基防滲加固措施一般為粘性土截水槽、臨水側(cè)防滲鋪蓋、背水側(cè)加蓋重、地下截滲墻、灌漿帷幕等。粘性土截水槽適用于淺層透水地基；防滲鋪蓋抗沖刷較差；帷幕灌漿應(yīng)通過室內(nèi)及現(xiàn)場試驗確定堤基的可灌性，對于松散砂層，可灌性較差；地下截滲墻所用材料多為砼、土工膜、固化灰漿等，其造價較高，但防滲效果顯著；背水側(cè)加蓋重更適用于多層堤基處理。

該段堤基主要為中細砂層，厚度大于3m。根據(jù)《堤防工程手冊》［2］防滲分別擬定兩種方案如下所述。

方案一：沿堤基垂直鋪塑防滲

該方案即采用專用機械在堤中線左側(cè)垂直開槽，深4.5m～5.5m，然后鋪設(shè)復合土工膜，起到延長滲徑、截斷滲流的作用。

①土工膜規(guī)格

借鑒近年來南山支流堤防垂直鋪塑施工經(jīng)驗，設(shè)計采用PE土工膜，本工程設(shè)計最大水頭＜10m，根據(jù)國產(chǎn)土工膜規(guī)格并結(jié)合施工經(jīng)驗，便于施工中焊接，選用膜厚0.5mm，土工膜滲透系數(shù)1×10-10cm/s。

②土工膜鋪設(shè)位置

土工膜鋪設(shè)位置宜在堤防上游側(cè)，由于強透水地基的內(nèi)部最大滲透坡降與堤身浸潤線的最大坡降同處于水位邊線入滲點的垂線上。故確定垂直鋪塑的位置在堤防中心線偏上游側(cè)8.0m處。

③垂直鋪塑深度

當?shù)鼗虏坑邢鄬Σ煌杆畬訒r，垂直鋪塑宜深入相對不透水層。

依據(jù)地勘資料，該段堤基砂層埋深3m～4.3m，垂直防滲應(yīng)深入相對不透水層以下1.5m。故確定垂直鋪塑深5.5m。

④垂直鋪塑施工

用水沖、鏈斗或往復式鋸槽機在地基需防滲的土體中垂直開槽，并以泥漿護壁，然后將與槽深相當?shù)恼硗凉つは氯氩蹆?nèi)，倒卷軸卷，使土工膜展開，相鄰兩幅之間用搭接的方式連接，最后進行膜兩側(cè)的填土，即形成防滲帷幕。

工藝流程：開挖施工導溝→設(shè)備安裝調(diào)試→啟動開槽設(shè)備→開槽→鋪塑→回填土。

⑤垂直鋪塑后地基滲透坡降

經(jīng)計算，垂直鋪塑后該段段地基滲透坡降為0.10～0.12，小于地基允許滲透坡降。

方案2：堤坡腳戧臺壓重

在退建堤防外坡腳設(shè)計壓重戧臺，起到延長滲徑、減少滲透坡降的作用。

①壓重戧臺尺寸的確定

該措施多用于增加上層覆蓋土層重量，以平衡下層的水壓力，用作壓重的土料的厚度按下式確定：

式中，K——安全系數(shù)，K=2.0；

γ——壓重土體密度，γ=1.6g/cm3；

γ0——水的密度，γ=1g/cm3；

Hγ——壓重底面上測壓管水位與下游水位差（m），Hγ=0.71m。

經(jīng)計算，t=1.4m，設(shè)計取t=2.0m。

壓重長度應(yīng)滿足地基中平均水力坡降小于或等于允許水力坡降。

根據(jù)上述滲透穩(wěn)定分析，該段堤防背水側(cè)外0m～10m范圍滲透比降大于允許比降，故確定壓重長度10m。

②壓重設(shè)計控制指標

壓重材料利用現(xiàn)狀堤身拆除土方填筑，要求戧臺具有相對透水性，故對其填土僅平整即可，滲透系數(shù)10-3cm/s～10-4cm/s。

上述兩個方案比較見下表1。

經(jīng)方案比較，考慮垂直鋪塑近年來在南山支流各堤防加固中應(yīng)用廣泛，施工經(jīng)驗已具備，且造價偏低，防滲效果可靠，因此本設(shè)計推薦選用垂直鋪塑方案。

表1　堤基防滲方案比較表

4　結(jié)語

長澗河堤防退建段施工已于2009年底結(jié)束，經(jīng)過近6年來的行洪檢驗，該河道右堤基防滲處理效果達到預期目的，說明防滲處理方案是可行的。長澗河治理后，徹底消除了堤防滲透出逸險情，提高了堤防抗御洪水的能力，確保了當?shù)?.8萬返遷移民的生命財產(chǎn)安全，保護耕地9.3萬畝，為華陰市社會經(jīng)濟發(fā)展提供了防洪安全保障。陜西水利

［1］顧慰慈，土石（堤）壩的設(shè)計與計算［M］.中國建材工業(yè)出版社，2006.7.

［2］毛昶熙，堤防工程手冊［M］.中國水利水電出版社，2009.9.

（責任編輯:暢妮）

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