長江堤防防滲加固方法應用研究

焦 潔，孫 丹

（河海大學設計研究院有限公司，江蘇 南京 210098）

長江堤防除險加固工程中，防滲加固是一項重要的工程措施。根據國內外經驗，堤防防滲加固有多種方案，如迎水面修筑防滲鋪蓋、防滲斜坡墻、垂直防滲墻、填塘固基、排水減壓井等。實際工程中，應根據滲流的具體情況，選擇一種或多種來達到除險加固的目的。

1 工程概況

常州市長江堤防防洪能力提升一期工程，工程范圍為常州市長江主江堤，長度共17.187 km，主要工程內容包括：（1）根據防洪標準復核江堤防洪高程，對常州段長江堤防主江堤采取加高防浪墻、堤身防滲處理、堤防斷面覆土加寬、背水坡坡頂設置擋土墻等方式加固；（2）主江堤全線防洪線封閉；（3）主江堤全線堤頂道路翻修；（4）主江堤全線堤腳排水設施完善；（5）主江堤5座涵洞拆除重建，1座水閘拆除重建；（6）堤防配套管理設施完善。

2 原江堤防滲加固設計方案

根據地勘報告，本段江堤三個工程地質段中堤身土的滲透系數 K=1.3×10-4cm/s～1.4×10-4cm/s（注水試驗），屬中等~弱透水性，堤身現狀也存在滲透情況，同時根據滲透、滲流計算結果，堤防滲流量略偏大。近年來，雖然對部分區段進行了劈裂灌漿，但其主要作用是針對白蟻防治，且最新的地質勘探成果表明已進行劈裂灌漿段的堤身滲透系數注水試驗值仍為1×10-4cm/s左右。因此，為保證堤防安全，需對江堤進行全線封閉。

初步設計時采用多頭小直徑深層攪拌樁截滲技術對堤防全段進行防滲處理。該方法施工工效高，工藝簡單，成墻效果好，墻體連續，可滿足堤防防滲要求，且成墻造價較低。施工機械采用一機三鉆頭，單排布孔，鉆頭直徑370 mm，鉆桿間距320 mm，水泥滲入量15%，防滲墻成墻厚度180 mm，滲透系數k＜1×10-6cm/s，防滲墻穿過堤身土深入相對不透水層（①層土）不小于1 m。

圖1 多頭小直徑深層攪樁防滲加固典型斷面圖

圖2 多頭小直徑深層攪樁防滲墻布置圖

3 施工問題

本段江堤施工時分為六個標段。第一~五標段江堤（常州段長江堤防起點至澡港河段，長約1.5 km）進行多頭小直徑深層攪樁施工時較為順利，按照預定的施工進度要求完成了防滲施工，且經檢測，成墻厚度、墻體防滲系數等指標均能滿足設計要求。

但第六標段江堤（澡港河以東段，長約2.4 km）在進行多頭小直徑深層攪樁施工時遭遇多處樁機鉆進困難的問題。為進一步查明堤身填土中碎石和灰土墊層的分布，對該段江堤進行了補充勘察。根據勘察結果，該段堤防夾碎石范圍較大，大部分堤身填土中均分布上、下兩層碎石或灰土墊層，局部埋藏較深，對多頭小直徑防滲墻施工影響較大，另據現場調查，由于該段堤防存在多處碼頭，堤身中的碎石或灰土夾層可能是前期碼頭方面圍灘造堤未按照堤防填土要求施工，以及歷次堤防加高加固時未清除原道路路面結構層造成的。

施工單位通過加大配套電動機功率、改進鉆頭、增加操作時間等措施對多頭小直徑深層攪樁防滲墻進行試樁，但仍舊在高程5 m處出現卡頓無法繼續下鉆，防滲墻難以滿足設計深度要求。

針對以上問題，需對該段江堤防滲加固方案進行調整。

4 江堤防滲加固方案選擇

4.1 江堤防滲加固方案比選

依據地質勘察成果，針對施工六標段堤身防滲加固措施提出以下兩種方案：

（1）方案一：迎水坡鋪設復合土工膜+水泥攪拌樁防滲

保留迎水側坡面護坡，坡面上鋪設5 cm砂石找平層后鋪設復合土工膜，在復合土工膜上澆筑15 cm厚C25現澆混凝土護坡；復合土工膜采用兩布一膜復合土工膜，規格為200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2，滲透系數k＜1×10-11cm/s。同時在迎水側灘地距堤腳2 m處設水泥攪拌樁防滲墻，采用單軸深攪樁機械，機械鉆頭直徑500 mm，鉆桿間距449 mm，成墻厚度220 mm，滲透系數k＜1×10-6cm/s，防滲墻穿過堤身土（A層土）深入相對不透水層不小于1 m。復合土工膜頂部和底部均采用M12螺栓錨入堤防防浪墻和攪拌樁防滲墻。

（2）方案二：塑性混凝土防滲墻

利用專用的造孔設備營造孔槽，采用泥漿護壁，用導管在注滿泥漿的槽孔中澆注塑性混凝土并置換出泥漿，形成墻體。防滲墻頂高程為8.70 m，防滲墻厚度0.3 m，滲透系數k＜1×10-6cm/s，防滲墻穿過堤身土深入相對不透水層不小于1 m。塑性混凝土的水泥用量不小于80 kg/m3，膨潤土用量不小于40 kg/m3，水泥與膨潤土的合計用量不小于160 kg/m3，膠凝材料總量不小于240 kg/m3，砂率不小于45%。

（3）方案比選

以上兩種方案在技術上都是可行的，且施工不受堤身碎石、灰土夾層及孤石的影響。兩種方案技術經濟分析比較如下。

方案一：迎水坡復合土工膜+水泥攪拌樁防滲僅在迎水坡側施工，對堤頂路面、背水坡及護堤地的施工干擾較小，對工期影響較小，但對施工質量要求高。

方案二：塑性混凝土防滲墻墻體連續性好，防滲性能可靠，墻體耐久性好，墻體為塑性，可適應堤防的變形，與堤身土結合緊密。但施工時需構筑滿足防滲墻施工需求的施工平臺，施工速度較慢，對工期影響較大，同時需將已完成的堤頂覆土部分開挖并將已鋪設完成的加筋土工格柵卷起，待防滲墻施工完成后重新鋪設并回填土。

以上兩種方案投資對比見表1。

表1 六標段堤身防滲方案投資對比表

上述兩種方案在技術上均可滿足堤身防滲要求，在堤防設計使用年限內可保證堤防的防滲安全。但方案二防滲墻施工速度較慢，對工期影響大，開槽施工對六標段已完成的堤身覆土和加筋土工格柵的影響較大，且投資較大。

方案一施工可與堤頂道路、背水坡及護堤地綠化施工同步進行，相互間干擾小，對六標段工期的影響較小，且無需對堤頂覆土和加筋土工格柵進行返工。因此，本次六標段堤身防滲處理方案推薦方案一。

4.2 江堤滲流穩定計算

圖3 迎水坡鋪設復合土工膜+水泥攪拌樁防滲典型斷面圖

采用Autobank對復合土工膜+水泥攪拌樁防滲處理后江堤滲流穩定進行計算，計算結果見表2~表3。

表2 復合土工膜+水泥攪拌樁處理后堤防滲流、滲透穩定計算結果

表3 復合土工膜+水泥攪拌樁處理后堤防抗滑穩定計算結果

根據上述計算成果，該防滲方案可有效降低浸潤線，減小滲漏量，防滲處理后效果明顯，堤防滲透穩定、抗滑穩定滿足規范要求。

根據以上方案分析，第六標段江堤改為采用采用復合土工膜+水泥攪拌樁方案進行防滲處理，施工完成后，經檢測土工膜防滲效果等指標均能滿足設計要求。

5 結語

（1）本工程中堤防加固針對不同的地質情況采用了兩種防滲措施（多頭小直徑深層攪樁防滲墻、迎水坡復合土工膜+水泥攪拌樁），施工完成后現階段運行中均達到了較好的防滲效果。

（2）多頭小直徑深層攪樁防滲墻施工工效高，工藝簡單，成墻效果好，墻體連續，且造價較低，適合于淤泥質土、粘性土及砂土，但堤身中有大面積碎石夾層時該方法施工難度較大，不宜采用。

（3）臨水坡鋪設土工膜防滲效果良好，且施工方便，施工工期短，同垂直防滲措施聯合使用可達到更好的防滲加固效果，但與多頭小直徑相比造價偏高。

（4）堤防防滲加固時應結合堤防滲漏原因、地質情況、造價等因素，對適宜的防滲措施進行技術經濟比選，選擇最優方案。