雙橋聯圩水陽江堤防高壓擺噴防滲墻設計

劉 鑫

（安徽省宣城市水利水電建筑勘測設計院，安徽 宣城 242000）

1 工程概況

雙橋聯圩位于宣城市城區東部，以水陽江與城東聯圩隔河相望，雙橋片城市規劃區及規劃建設的宣州經濟技術開發區位于雙橋聯圩中上部。圩區內總匯水面積120 km2，圩區面積80.4 km2。

雙橋聯圩水陽江堤自佟公壩經孫埠至雙橋閘，堤長23 km，堤頂高程分別為 25.96 m(黃海高程，下同)、22.79 m、18.64 m，頂寬2~6 m，內外坡坡比約為1∶1.2~1∶2.5。

雙橋聯圩水陽江堤防呈長條狀，南高北低，地勢起伏較大，堤線長，標準低。堤內臨坡腳源塘較多，常造成堤防塌方。隨著城市的建設，為確保人民生命財產安全，保障城市社會經濟持續穩定發展，雙橋聯圩堤防加固工程的建設迫在眉睫。根據輕重緩急的原則，擬對雙橋聯圩堤防樁號K18+400~K22+700段（水陽江堤防）進行防滲加固處理。

2 工程地質情況

根據地質工程勘察報告，擬加固段堤防地質情況如下：

①層：堤身填筑土成份較復雜，以輕～中～重粉質壤土、砂質粘土、重砂壤土為主，夾含少量中細砂、粉土；多呈稍密狀，部分松散，少量中密狀；滲透系數平均值2.4×10-5cm/s。

②層：中、重粉質壤土夾粉質粘土、砂質粘土等，灰-灰黃色，多呈可塑狀，少量軟塑狀，該層土上部有厚0.5～1.5 m的淤泥或淤泥質土，該層厚0.60～5.20 m；滲透系數平均值為1.6×10-5cm/s，屬弱—微透水性。

③層（Q4）即砂卵石土，該層全堤段均有分布，但厚薄不等，灰、灰黃色，雜色，卵石成份多為石英、石英砂巖等，多呈稍密～中密狀，少量松散或密實狀，含量在40%~60%左右，分選較差，多呈次圓狀，中粗砂充填。該層厚度一般4.70～8.90 m。卵石土滲透系數平均值為1.2×10-2cm/s之間，屬強透水性。

第④層（K）即粉(泥)質砂巖夾礫巖，紅—棕黃色，本次勘察未揭穿，控制厚度為1.0～3.0 m左右，通過調查，該層厚達300 m左右，該層上部0.8～1.5 m為全一強風化，以下為弱風化—微風化；滲透系數K=2.0×10-7cm/s，屬極微透水性。

3 堤防存在問題

①擬加固段堤防堤身單薄，堤坡陡峭，且堤身填筑質量較差。堤防大多由老百姓自發填筑，經歷多年形成，堤內外坡呈1∶1.2～1∶2.5變化，外坡相對更陡，并且堤頂較窄，堤身單薄，加之堤身填筑質量較差，汛期容易發生滑坡及滲漏險情。

②擬加固段堤防堤基為雙層堤基，由于堤身填筑土料粘性差，粉性重，并含有粉細砂；堤基上覆第二層壤土層很薄或缺失，強透水砂及卵石層頂面較高，在汛期高水位時，堤防多處伴有管涌及滑坡險情，威脅堤防安全。

4 防滲加固方案比選

雙橋聯圩水陽江段堤防堤身較單薄，堤身填筑土成份較復雜且土質較差，堤基為卵石層較厚，采取水平防滲加固方案實施難度較大，本次除險加固擬采用垂直防滲措施。根據本地區已建工程經驗和結合本工程實際情況，防滲處理措施主要考慮以下兩種比選方案：①高壓擺噴防滲墻方案；②多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻方案。對以上兩種防滲方案進行施工條件，工程造價，防滲效果等技術、經濟性能比較，具體比較見表1。

表1 堤防防滲加固方案比較表

多頭小直徑深層攪拌樁方案雖然造價較低，但由于堤基卵石層較厚，達到4.70～8.90 m，多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻不適用于強透水地基；高壓擺噴防滲墻方案雖然造價較高，但適用于各類堤基，特別是對堤基復雜的堤防采用高壓擺噴防滲墻，防滲效果好。經過綜合分析比較，選擇高壓擺噴防滲墻作為此段堤防防滲加固方案。

5 高壓擺噴防滲墻設計

自堤頂軸線方向靠迎水側1 m布置高壓噴射灌漿防滲墻，墻頂高程取堤防設計洪水位+0.5 m，設計采用單排擺噴交聯柱列形墻體，孔距1.2 m，設計樁徑1.5 m，灌漿孔深入第⑤層泥質砂巖層1 m，最大深度約14 m，如圖1所示。根據地形資料，防滲墻承受最大水頭約5.0 m，按1%鉆孔垂直偏差計算的墻體有效厚度約0.5 m，計算滲透坡降為18，小于防滲墻允許滲透坡降[i]=80～100，按單排布置高壓擺噴墻可以滿足防滲需要。

根據以上布置，高壓擺噴防滲墻總長度4300 m，擺噴墻平均深度13.4 m，總共需鉆孔灌漿48025.6 m。

高壓噴射灌漿可以在地基應力不釋放的情況下完成。形成的墻體彈模為1.0×10-3MPa，能適應土體的變形，可以與原地層緊密結合，施工時對外河水位不敏感。

圖1 典型橫斷面高壓擺噴防滲墻設計圖

高壓擺噴采用對接方式，對接角度為60°，分序施工，先噴一序孔，后噴二序孔，如圖2所示。高壓擺噴灌漿采用三管法施工，主要施工參數初定為：水壓力35～40 MPa，水量70～80 L/min，氣壓 0.6～0.8 MPa，氣量 0.8～1.2 m/min，灌漿壓力0.2～1.0 MPa 以上，漿量 60～80 L/min，噴射管提升速度8～15 cm/min；水泥漿液比重1.5，灌漿材料為42.5#普通硅酸巖水泥漿液。

圖2 高壓擺噴灌漿孔布置圖

6 結論

堤防高壓擺噴防滲墻試驗樁完工后，建設單位委托檢測機構進行了圍井及搭接試驗，試驗結果表明防滲墻墻體的滲透系數小于1.0×10-5cm/s,抗壓強度大于3 MPa。符合《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》的要求。

工程于2013年完工，經過幾個汛期高水位洪水的檢驗，特別是2016年水陽江中下游流域普降暴雨，雙橋聯圩堤防多處出現險情，但加固段堤防未發生滲漏、管涌現象，工程質量得到保證。

圩區堤防堤身堤基較復雜，一般存在強透水層，高壓擺噴防滲墻適用于各類地基，且防滲效果較好。類似的圩區堤防加固除險工程防滲方案可采用高壓擺噴防滲墻方案。

[1]毛昶熙.滲流計算分析與控制[M].北京：中國水利水電出版社，2003:306-318.

[2]GB50286-2013.堤防工程設計規范[S].

[3]DL/T5200-2004.水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范[S].