強透水基礎防滲補救措施的探討

熊欽平

湖南省水利水電勘測設計研究總院，湖南長沙 410000

強透水基礎防滲補救是個重要的過程，在整個階段需要對項目概況分析。如果出現險情后，需要及時進行補救和處理。為了避免出現防滲不到位或者異常現象，明確補救管理的注意事項，合理實施。

1 工程概況

在本次研究中以《澧縣澧州實驗學校運動場防洪補救補償措施項目》作為基礎，該學校為新建項目，平面上呈南北向布置，其南側距東西向澧水河大堤堤頂120m左右，校區中心點至西側喬家河路澧水大橋左岸端（大橋跟一線大堤結點）567m、至艷洲水電站大壩左岸端（大壩跟一線大堤結點）1.19km。

2 基礎地質情況

工程區屬河流沖積～河湖相沖積堆積地貌單元。區內地層單一，基巖露頭甚少，第四系河流沖積松散堆積層廣布，且深厚。第四系松散層主要為河流沖積和河湖相沖積層為主，厚度20～50m 不等。

實驗學校運動場位于淞澧大垸一線大堤樁號27+400～27+700位置，該堤段堤基地層結構具明顯的二元結構，其上部粘性土層（Q4al粉質粘土或砂質粘土、可塑～軟塑狀）厚度1.9～3.6m，下部為厚度大于40m的砂卵礫石層。

3 強透水基礎防滲補救措施方案比較

堤基滲流控制工程設計以防滲和排滲結合，前堵后排、堤身和堤基滲控措施統一考慮為原則。根據《堤防工程設計規范》和工程實踐經驗，堤基除險加固的工程措施常用的有臨水側防滲鋪蓋、垂直鋪膜、多頭小口徑水泥土防滲墻、機械開槽或射水法成槽技術砼截滲墻、背水側壓浸平臺、排水減壓溝、減壓井及高噴灌漿形成的截水帷幕等多種型式，各種型式有各自的適用性，且各項措施本身的造價相差較大。

根據該堤段地質縱剖面圖，澧州實驗學校段堤防均為典型的雙層地基結構，下部粉細砂和砂礫石的強透水層深度較厚，垂直防滲措施截斷強透水層形成封閉式垂直防滲墻有一定施工難度；通過雙層地基滲流計算，處理堤段堤基承壓水頭較大，考慮檢修方便、維護費用低（離護堤房較近）、汛期險情易發現等因素，排水減壓井盡量在背水側近堤腳設置；本次防洪補救措施三種方案對比。

方案一：減壓井+固結灌漿。整個運動場和進行固結灌漿，灌漿孔距2×2m，本次滲漏地區孔距1.5×1.5m，鉆孔深度4.5m，灌漿深度3.5m。施工方法簡單，不需要移民占地，灌漿方案經濟合理，施工過程中需加強監測，控制施工質量。

方案二：減壓井+粘土回填（深度4.3m）。本方案離運動場邊線2m開挖，開挖坡比1：2，開挖深度4.3m，再用粘土回填，每1m分層碾壓，壓實度不小于0.92。在回填接觸面用固結灌漿，灌漿間距2×2m，鉆孔深度5m，灌漿深度4.3m。本方案開挖回填土方比較大，工程區在縣城內，附近沒有料場和棄渣場，征地困難。運動場開挖深度4.3m，施工是可能對周圍的建筑物的結構安全產生破壞。施工期間影響學生安全及學校正常教學秩序。

方案三：減壓井+粘土換填。本方案用粘土直接回填覆蓋運動場（運動場的高36.7m），回填至高程38.55m，每1m分層碾壓，壓實度不小于0.92。每個方案都在運動場前設置減壓井，根據計算固結灌漿深度3.5m、換填深度4.3m、回填深度3.1m。本方案直接回填施工方案簡單。回填直接破壞了現有運動場建設，恢復運動場費用多。并對整個學校的布局和社會影響較大。

4 補救措施設計

澧州實驗學校段堤基滲漏多為散浸和管涌，采用固結灌漿一種較簡易而有效的措施，其作用是，可加大基礎壓重，延長滲徑，減小滲流出逸坡降，改善學校運動場的滲流條件，滿足學校運動場下臥土層的滲透穩定。

（1）根據地勘提供的成果，取用以下允許滲透坡降作為設計的滲控條件，堤身填土0.40、粉質粘土為0.50、粉細砂為0.20、砂礫石為0.18，地基情況同前。

（2）計算工況：堤外臨水側采用外河洪水位，堤內背水側地面無水（地面高程）。

（3）根據《堤防工程設計規范（GB 50286—2013）》A.3中計算公式計算，根據理正軟件滲流計算有限元法計算承壓水頭結合A.3.計算公式推導公式求水平蓋重寬度和厚度。

當鋪蓋厚度為1m，根據《堤防工程設計規范（GB 50286—2013）》A.3公式通過試算弱透水層厚度，當K＞1.5時滿足防滲要求。計算表層弱透水層為3.3m時（灌漿固化后砂卵石層），K大于1.5且應同時滿足滲透比降小于粘土允許值0.5，綜合考慮計算得鋪蓋厚度如表1所示。

表1 場地鋪蓋厚度、承壓水頭、滲透坡降參數值

從計算成果可以看出，在運動場范圍中，滲透坡降均小于0.5，小于允許滲透坡降0.5，不會發生滲透破壞，險情處理后滲流計算成果滿足要求，不會在運動場范圍中發生滲透破壞。

5 補救措施施工工藝

5.1 固結灌漿施工工藝

5.1.1 灌漿處理流程

結合施工情況可知，在界面處理的過程中需要結合作業面進行預設，根據設計鉆孔位置，擬在運動場搭建鉆孔及灌漿施工工作平臺，搭建面積約4×1.5m2；制漿站及灌漿設備安置在壓力鋼管旁空余位置。此外在操作過程中對施工組織形式有一定的要求，根據預設管理概況和要求等，施工用水取自河水，距施工工作面的最遠距離約500m；施工用電負荷90kW，采用電纜連接。

覆蓋層固結灌漿宜采用沉管灌漿法或孔口封閉灌漿法，沉管灌漿適用于松散覆蓋層孔深15m以內、壓力較低的灌漿。根據工程要求和地層結構可采用打管灌漿法進行沉管和灌漿。固結灌漿就是采用YT28風鉆，孔徑為不小于φ50mm造孔，把按比例拌制好的水泥漿，由泥漿泵加壓后，經輸漿管順預先打好的孔口注入。

灌漿順序：本工程覆蓋層固結灌漿采用沉管灌漿法施工。施工時宜先灌注周邊孔，后灌注中間孔，各灌漿孔按排間分序、排內加密的原則進行。

封孔采用壓力封孔法，待灌漿結束后采用0.5∶1的水泥漿進行封孔，當注入率小于0.4L/min持續20min后結束封孔，并將孔口抹平。

5.1.2 灌漿材料及要求

固結灌漿采用純水泥漿，制漿的水泥用普通硅酸鹽水泥，標號不低于PO.42.5。漿液密度、黏度等參數應通過灌漿試驗確定。

5.1.3 灌漿壓力

灌漿方式采用純壓式進行, 覆蓋層固結灌漿的壓力應根據地質條件和現場試驗成果，按建筑物的允許變形確定，一般情況下可采用0.1～1.0MPa。必要時應進行變形監測。

5.1.4 特殊情況處理

（1）灌漿過程中發現冒漿、漏漿時，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法進行處理。

（2）在灌漿過程中，發現臨孔竄漿、冒漿處，則封閉該孔，繼續進行灌漿，直至達到灌漿結束標準，然后封閉該孔，打開竄、冒漿的臨孔，繼續灌注，同樣要求達到灌漿結束標準。

5.2 減壓井施工工藝

減壓井根據建筑物的布置形式，主要分布在基坑外側，每相鄰的兩個減壓井的間距15m布置，孔徑為600mm，減壓井濾管段10m均置于土方深層內，井管采用直徑315雙壁波紋管制作而成。減壓井施工過程可分為測量，D60沖擊鉆造孔，清孔，下井管，回填反濾料和洗井等多項工序的具體流程。

6 補救效果

在本次研究中對澧縣澧州實驗學校運動場防洪補救補償措施項目進行對比后可知，按照流程要求進行補救后，能避免出現異常現象，能保證項目順利實施。

7 結語

針對當前深度較厚強透水層基礎防滲措施，垂直防滲措施截斷強透水層形成封閉式垂直防滲墻有一定施工難度。在不破壞整個學校的布局和減少移民占地的前提下，采用固結灌漿改變基礎為弱透水層是一種較經濟、簡易而有效的措施。