透水堤基防滲加固技術及應用

王剛,沈潔

(1.河南黃河勘測設計研究院，河南 鄭州 450003；2.黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003)

0 引言

堤防防滲是堤防一項重要運用指標，其中堤防滲流包括滲流量和滲流穩定。根據堤防保護對象和等級，堤防安全運用標準。堤基的滲流穩定不但涉及堤基自身穩定，也會影響整個堤防的穩定和安全運用。滲透穩定變形破壞包括流土型破壞、管涌型破壞、接觸沖刷、接觸流土。流土是指在上升的滲流作用下局部土體表面的隆起、頂穿，或者粗細顆粒同時浮動而流失。管涌是指土體中細顆粒在滲流作用下，由骨架孔隙中通道流失。接觸沖刷是當滲流沿2種滲透系數不同的土層接觸面，或建筑物與地基的接觸面流動時，沿接觸面帶走細顆粒。接觸流土是在層次分明、滲透系數相差懸殊的兩土層中，當滲流垂直于層面流動時，將滲透系數較小一層中的細顆粒帶到滲透系數較大的一層中。

1 堤防防滲性分析

涇河是渭河的第一大支流，局部段落內堤基為透水堤基。堤基底部為河道河灘，為礫石層，厚度約2～6 m，其滲透系數K=2.14×10-2cm/s。下部為白堊系洛河組砂巖，中粗粒結構。其滲流通道主要為路基底部2～6 m的礫石層。

滲流穩定采用平面有限單元分析方法，使用二維平面滲流穩定分析程序對堤防斷面進行概化計算。對符合達西定律的二向滲流，且土體與液體壓縮性可以忽略的條件下，水頭函數滿足拉普拉斯方程：

(1)

式(1)中：h為水頭函數；x、z為坐標；Kx、Kz為滲透系數。

對地質橫斷面進行一定概化處理，各土層物質組成、滲透系數相近的作為一個土層處理，各土層的滲透系數采用地質勘察設計報告中提供的建議值，并進行合理性復核。計算中對上、下游計算邊界按給定的地層進行適當延伸；臨河側水位取設防水位，背河側水位取背河側地面高程，按穩定滲流計算。

根據滲流計算結果，單寬滲流量為1.21×10-4m3/s。滲流主要通過堤基礫石層滲流，需對該段堤基做防滲處理。

2 堤防防滲措施

2.1 防滲措施

施工技術的不斷改進和發展，有多種堤基防滲措施，主要包括挖填法、鋪蓋法、加固截滲法、排滲等方法。挖除法主要是挖除不符合要求的堤基土，并回填復合要求土質，該種方法適用于挖除土層較少，工程量較小時采用；鋪蓋法一般是在堤前水平鋪設，可采用黏土鋪設也可采用土工膜鋪設；加固截滲法一般是在堤身、堤基內設計垂直防滲墻或者灌漿形成止水帷幕，加固截滲可設置黏土、土工膜、固化灰漿、混凝土、瀝青混凝土等；排滲是在當采用防滲和截滲措施后，還達不到滲流穩定要求下，在堤防出水口部位設置排水井進行排滲，從而降低水位，防止發生滲透破壞。

堤基防滲措施的選擇主要根據堤基的地質條件，堤防保護對象，堤防防滲性能要求，施工原材料獲取的難以程度等綜合確定，主要原則是在確保堤基防滲安全的前提下，采用經濟、合理的措施對堤基進行處理，使其滿足要求。

結合涇河堤基實際情況，其距離主河槽較近，整個河槽灘地均有透水通道，因此不適宜鋪蓋防滲，挖填法工作量較大，考慮到堤基基礎以砂礫石為主，采用高壓噴射灌漿加固堤基。

2.2 堤基防滲加固

采用旋噴和擺噴搭接的方式進行處理，旋噴樁與擺噴孔沿連鎖墻軸線間隔布置，鉆孔間距2 m；連鎖墻底高程進入強風化下限深度>1 m；為增加連鎖墻的整體性和可靠性，在兩道連鎖墻之間每隔約8 m增加一個擺噴鉆孔，噴射方向垂直于連鎖墻軸線，使兩道連鎖墻有效地聯接為一個整體(圖1)。

兩道高壓旋噴連鎖墻之間，以及高壓旋噴連鎖墻與堤身之間采用混凝土加固(圖2)，防止在兩道截滲墻之間和截滲墻與堤身之間產生滲流。

圖2 高壓旋噴連鎖墻加固防滲斷面圖

3 結語

堤基防滲對于堤防安全至關重要，隨著工程技術的發展，堤基加固技術也在不斷拓展，堤基加固主要根據工程等級，結合堤基基礎選擇既要滿足工程需要，又要考慮一定的經濟性。

充分結合涇河該段堤基基礎，其以砂礫石為主，利用高壓噴射灌漿加固堤基，使得灌漿與堤基砂礫石結合，形成連續的截滲墻，達到堤基防滲的目的。