洪澤湖大堤堤身隱患整治方案研究

張 杰，陳培然，章成偉

(江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100)

0 引 言

堤防工程修建有助于保護(hù)河湖沿線局面的安全，減少水土流失，保證岸坡穩(wěn)定。滲流破壞是堤防工程常見的破壞形式，一些堤防工程在長(zhǎng)期使用過程中，出現(xiàn)了不同程度的滲流現(xiàn)象，對(duì)工程的安全造成不利影響，因此，及時(shí)采取防滲加固措施是十分必要[1]。

1 工程概況

洪澤湖是一座調(diào)蓄淮河上、中游來水的巨型水庫，匯水面積15.8萬km2，興利庫容約26億m3，總庫容123億m3，具有防洪、灌溉、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種功能。湖底高程約為10.0-11.0m(廢黃河高程系，下同)，高出下游地區(qū)(東部平原)4-8m。洪澤湖設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)300a一遇、校核防洪標(biāo)準(zhǔn)2000a一遇。近期防洪標(biāo)準(zhǔn)100a一遇，相應(yīng)洪澤湖設(shè)計(jì)水位16.0m、校核水位17.0m。洪澤湖大堤位于洪澤湖東岸，北起淮陰區(qū)碼頭鎮(zhèn)，南至盱眙張莊高地，全長(zhǎng)67.25Km，里程樁號(hào)0+000-67+250(由北向南編號(hào))，另加碼頭鎮(zhèn)以北至廢黃河高地3.38km，里程樁號(hào)-(0+000-3+380)(由南向北編號(hào))，總長(zhǎng)70.63 km。大堤沿線建有三河閘、高良澗進(jìn)水閘、二河閘等大中型水工建筑物，組成洪澤湖防洪控制工程。大堤的主要任務(wù)是攔蓄洪水，它是淮河下游地區(qū)3000萬畝耕地，2000萬人口的防洪屏障，任何情況下都必須確保大堤的安全。

2 堤防滲透基本情況

2003年淮河流域發(fā)生了1954年以來的大洪水，入湖流量最大達(dá)14500m3/s，洪澤湖蔣壩水位最高值達(dá)14.37m，洪澤湖大堤防浪林臺(tái)80%上水，巡查人員在堤后坡腳發(fā)現(xiàn)24處滲水，其中最大一處在51k+150滲水量達(dá)28L/min。

根據(jù)歷史調(diào)查、歷次勘探及物探，高良澗進(jìn)水閘以南堤段的隱患、減水壩、異常段累計(jì)總長(zhǎng)度達(dá)20.532km。

從高良澗進(jìn)水閘至二河閘為與灌溉總渠共用堤防，當(dāng)洪澤湖設(shè)計(jì)洪水位時(shí)灌溉總渠行洪，堤防上下游水位差約4.2 m，經(jīng)計(jì)算，滲透滿足要求；二河閘至頭堡堤段為與二河共用堤防，迎水側(cè)灘面寬廣，高程一般在15.0m以上，當(dāng)洪澤湖高水位時(shí)分淮入沂分洪，堤防上下游水位差約2.5 m，經(jīng)計(jì)算，滲透亦滿足要求；頭堡以北段迎、背水側(cè)灘面寬廣，高程一般在15.0m以上。因此，高良澗進(jìn)水閘以北的堤段防滲滿足要求，不需進(jìn)行防滲處理。故堤防的防滲處理范圍主要是在高良澗進(jìn)水閘以南的堤段，樁號(hào)34k+900-66k+220。

3 堤基防滲處理

3.1 堤基防滲處理布置

堤基防滲主要是對(duì)堤基內(nèi)砂性土透水層進(jìn)行處理。砂性土層分布在堤基的上部，范圍為40+350-57+300，此層土在上游堤肩處的底高程在-2.61-3.8m之間，深度在15-21.5m之間，比較適合采取垂直截滲措施，2003年應(yīng)急工程中堤基已截滲的堤段不再重復(fù)處理，由于原截滲布置在防浪林臺(tái)，考慮采取50m的搭接長(zhǎng)度。

垂直截滲布置：在上游堤肩布置高壓定噴。根據(jù)地質(zhì)勘探資料中砂性土分布，垂直截滲范圍為40+350-57+300， 2003年災(zāi)后重建已實(shí)施的截滲長(zhǎng)度為3.0km，不再重復(fù)處理，考慮50m重復(fù)搭接長(zhǎng)度，本次加固需截滲13.55km。

3.2 堤基防滲處理

根據(jù)同位素示蹤測(cè)試、滲漏探測(cè)、水文地質(zhì)勘探成果，結(jié)合滲流計(jì)算結(jié)果，經(jīng)綜合分析，認(rèn)為洪澤湖大堤堤后的滲水、冒水、窨潮現(xiàn)象與堤身內(nèi)的隱患和透水層有著密切的關(guān)聯(lián)。為了解決防滲問題，根據(jù)“上堵中間密實(shí)”的原則，提出二個(gè)方案進(jìn)行比較：截滲方案：在上游14.5m平臺(tái)或上游堤頂上沿堤線對(duì)透水層進(jìn)行截滲；對(duì)堤身存在隱患，使堤身有空洞、不密實(shí)，采取堤身充填灌漿，從而使堤身達(dá)到密實(shí)；堤后增加壓重方案：在大堤堤后覆土，加大防滲長(zhǎng)度，從而使堤身滿足防滲穩(wěn)定要求。該方案施工簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，但大堤堤后的排澇河需外移，覆蓋層所需的土方量較大，還需征占土地，工程投資較大。綜合分析以上二個(gè)方案，結(jié)合工程地質(zhì)情況，確定采用透水層進(jìn)行截滲、堤身充填灌漿的方案[2-4]。

3.2.1 截滲方案

截滲考慮兩個(gè)比選方案，一是堤前機(jī)械垂直鋪膜方案，二是堤頂高壓定噴成墻方案，兩方案比選見表1。

表1 截滲方案比較一覽表

由表1可知，方案一投資較省，但施工難度大，施工方法較雜，不易控制。但遇地下有塊石等障礙物時(shí)，還需采用高壓定噴成墻，且塊石不易定位，根據(jù)2003年淮河流域洪澤湖大堤災(zāi)后應(yīng)急工程地基截滲施工經(jīng)驗(yàn)中，在防浪林臺(tái)上截滲施工難度較大，塊石不易定位，且防浪林還需砍伐。方案二雖投資較大。但施工方便、靈活、易操作，適應(yīng)各種土質(zhì)，遇地下有塊石等障礙物時(shí)，可調(diào)整鉆孔位置進(jìn)行施工，對(duì)截滲深度沒有要求。經(jīng)綜合考慮推薦采用方案二，即高壓定噴成墻進(jìn)行截滲。

3.2.2 高壓定噴成墻

高壓定噴成墻，要求墻厚≥10cm，墻體嵌入③2層土的上下層土層各50 cm，水泥摻入量18%，要求墻體滲透系數(shù)<1×10-6cm/s，抗壓強(qiáng)度>0.7MPa，高壓噴射孔間距暫定為1.4m，待施工時(shí)試驗(yàn)確定。

高壓定噴成墻截滲布置詳見圖1(以56+500為代表斷面)。

圖1 上游堤肩截滲布置斷面圖

4 堤身防滲處理

4.1 堤身防滲處理布置

根據(jù)洪澤湖大堤隱患勘查、檢測(cè)等資料，大堤堤身存在埽工、亂石堆、縫隙、小空洞、不密實(shí)等隱患，參考類似工程經(jīng)驗(yàn)，采用充填灌漿密實(shí)堤身是比較合適的。其作用機(jī)理是：通過壓注黏土漿液和水泥黏土漿液，使裂縫、空隙、洞穴等隱患均將被漿液充填密實(shí)，并且通過壩互壓和壩體的濕陷固結(jié)等作用，使壩體內(nèi)部密實(shí)，從而使堤身達(dá)到防滲加固的目的。本次擬對(duì)高良澗以南的堤身進(jìn)行全線(34+900-66+220)防滲處理[5]。部分堤身較寬及已處理的堤段不需進(jìn)行灌漿處理，這些堤段有：34+900-35+400段為洪澤老車站段，堤身較寬(一般頂寬70m以上)；60+825-63+200段在三河船閘至三河閘之間，堤后為較寬的高地；63+200-64+000段為三河閘；64+000-64+800段為三河攔河壩，1994年至1995已進(jìn)行粉噴樁處理。

根據(jù)隱患性質(zhì)、范圍，結(jié)合防滲效果和施工技術(shù)要求，堤身防滲選擇了充填灌漿的處理方法。在35+400-66+220堤段范圍內(nèi)堤頂采用充填灌漿防滲處理，共布置3排灌漿孔，第一、二排布置在堤頂?shù)缆返奈鱾?cè)(臨湖側(cè))，長(zhǎng)度為15790m(已扣除2000年以來堤頂灌漿范圍、蔣壩鎮(zhèn)街道段60+100-60+450)，第三排布置在堤頂?shù)缆返臇|側(cè)，長(zhǎng)度為26495m。

4.2 堤身充填灌漿

考慮到堤身隱患較多和大堤的重要性，結(jié)合防滲效果和施工技術(shù)要求，在35+400-66+220堤段范圍內(nèi)堤頂采用充填灌漿防滲處理，共布置3排灌漿孔，第一、二排布置在堤頂?shù)缆返奈鱾?cè)(臨湖側(cè))，長(zhǎng)度為15790m(已扣除2000年以來堤頂灌漿)；第三排布置在堤頂?shù)缆返臇|側(cè)，蔣壩鎮(zhèn)街道段60+100-60+450，堤前、堤后均為民房，且斷面較大，不需進(jìn)行灌漿，長(zhǎng)度為26845-350=26495m。

堤身充填灌漿見圖2。

圖2 洪澤湖大堤堤身充填灌漿布置斷面圖

5 結(jié) 論

洪澤湖大堤工程在長(zhǎng)期使用過程中出現(xiàn)了一定的滲流現(xiàn)象，對(duì)大堤的安全產(chǎn)生了不利影響。通過分析，為了保證堤防工程安全需對(duì)堤基、堤身采取防滲加固措施，通過方案比選，采用截滲方案對(duì)堤防工程進(jìn)行加固，可保證堤防工程安全，同時(shí)施工簡(jiǎn)便。