光明堤堤身堤基防滲加固處理設計

諶 星

(上高縣水利局，江西 宜春 336400)

1 工程概況

上高縣光明堤位于新界埠鎮境內，錦河中游右岸，距上高縣城8～18 km。圩堤起點自新界埠鎮先鋒村白溪組(錦惠渠石井節制閘處)，終點至灣溪村田港組(錦惠渠界埠閘處)，圩堤全長11.87 km。圩堤保護面積11.9 km2，保護耕地0.1萬hm2，保護人口0.55萬人。

2 堤身、堤基滲漏險情

2.1 堤身滲漏險情

光明堤堤身填筑土黏結性差，結構松散，堤身填筑土就地取材，屬洪沖積來源，以壤土為主，各種成分相互混雜。填土土質不均勻，具中等透水性，存在堤身滲漏問題，現狀水坡面均見滲水，圩堤出現堤身滲漏險段總長7770 m，其中重大險情4270 m。

2.2 堤基滲漏險情

堤基第四系主要為洪沖積層，局部為殘坡積層，其組成為：洪沖積層表層以壤土為主，中部為中細砂層；下部為砂卵(礫)石層，厚度不均勻，局部厚度較大；殘坡積層為粉質黏土為主，局部夾少量碎石；下覆基巖為震旦系板巖及石炭系黃龍組石灰巖。壤土、中細砂層、砂卵(礫)石層、粉質黏土滲透系數分別為2.9×10-4cm/s、2.0×10-3cm/s、1.5×10-2cm/s、2.4×10-5cm/s，上部壤土透水性較弱，中細砂層、砂卵(礫)石層透水性較強，是地下水徑流的主要通道。堤腳沿線池塘、沼澤地分布較廣，堤腳壤土分布變薄，在持續高水位條件下，河水勢必沿途徑較短、覆蓋層較薄處產生滲透破壞，危及大堤安全。堤基滲漏險情總長7731 m，另背水坡腳水塘、沼澤地總長853 m。

3 堤身堤基防滲加固處理設計

3.1 堤身堤基處理方案比選

考慮當地建材，處理方案的適用條件等因素，考慮堤身堤基均需同時進行防滲處理，初擬堤頂射水法造混凝土防滲墻、黏土斜墻結合射水法造混凝土防滲墻、黏土斜墻結合背水坡腳填塘壓浸、沖抓套井回填黏土心墻結合背水坡腳填塘壓浸等4種方案進行比較。

方案Ⅰ：射水法造混凝土防滲墻方案。防滲墻沿堤頂布置，其軸線與設計后的堤軸線重合；墻頂高程在設計水位以上0.5 m。考慮現有堤頂較窄，防滲墻在堤身培厚后施工；若堤基砂卵石層厚度小于等于15 m，則墻底深入下部板巖或粉質黏土層內0.5 m；若堤基砂卵石層厚度大于15 m，則墻底深入砂卵石層15 m考慮。

方案Ⅱ：黏土斜墻結合射水法造混凝土防滲墻方案。堤身采用黏土斜墻，黏土斜墻頂高程為設計堤頂高程，頂寬1.5 m，堤腳墻厚大于最大水頭的1/5，黏土斜墻上游坡坡比為1∶2.5，下游邊開挖邊坡1∶2.0，斜墻底至設計枯水位。堤基采用射水法造混凝土防滲墻，墻頂高程為設計枯水位以上1.0 m[1]，黏土斜墻底設射水造混凝土防滲墻施工平臺，墻底高程同方案Ⅰ要求。

方案Ⅲ：黏土斜墻結合背水坡腳填塘壓浸方案。堤身采用黏土斜墻，具體設計要求同方案Ⅱ。堤基防滲采用背水坡腳填塘壓浸方案，對出現滲流險情段，填塘后再作壓浸處理，壓浸寬度為20 m，末端設1∶1.5斜坡銜接，填塘壓浸采用透水性土石料填筑，填筑滲透系數要求大于壓覆土體滲透系數，即要求大于4.3×10-4cm/s[2]。同時便于防洪檢查和搶險，結合工程管理范圍，將堤內距設計堤腳20 m內的取土坑、水塘、沼澤地填平。

方案Ⅳ：沖抓套井回填黏土心墻結合背水坡腳填塘壓浸方案。堤身采用沖抓套井回填黏土心墻，其軸線為設計后的堤軸線上游側0.5 m，墻頂高程在設計水位以上0.5 m，墻底高程比背水坡腳低1.0 m，且不低于枯水位。考慮現有堤頂較窄，防滲墻在堤身培厚后施工。

四種方案工程量及造價比較結果見表1。

表1 四種方案工程量及造價比較結果

從表1可以看出，方案Ⅲ分別比方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅳ節省投資3195.75萬元、2499.14萬元、865.25萬元，且考慮填塘壓浸便于防洪檢查、搶險、確定工程管理范圍；方案Ⅰ防滲效果較好，但造價較高；方案Ⅱ造價較高，且黏土斜墻和射水造混凝土防滲墻間銜接施工較復雜，易造成防滲失效；沖抓套井回填黏土防滲墻施工質量較難控制，設備進出場困難；黏土斜墻施工較為直觀，質量便于控制，但應避開雨季施工。故綜合考慮技術、經濟、安全可靠等各方面因素，確定擇優選取方案Ⅲ(黏土斜墻結合背水坡腳填塘壓浸方案)。

3.2 黏土斜墻設計

堤身采用黏土斜墻，處理范圍為樁號4+300～5+650、8+400～10+050、10+600～11+870，總長4270 m。黏土斜墻頂高程為設計堤頂高程，根據現有震動碾壓機器寬度確定黏土斜墻頂寬1.5 m(局部可1.0 m左右)，堤腳墻厚大于最大水頭的1/4，黏土斜墻上游坡坡比為1∶2.5，背水側開挖邊坡1∶2.0，斜墻底至設計枯水位。黏土斜墻底設截水槽，槽底寬2.0 m，邊坡為1∶1，底部深入堤基1.0 m以上。

黏土斜墻填筑設計指標和填筑要求：根據《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》(SL 251—2015)，黏土斜墻防滲料塑性指數為 10～20，黏粒含量15%～40%的要求[3]。

黏土斜墻填筑土料采用料場黏土填筑，設計滲透系數K≤1.0×10-5cm/s、設計干容重γ≥1.48 g/cm3，壓實度不小于0.95[4]。

3.3 背水坡腳填塘壓浸設計

為防止堤基滲透破壞和增加堤內坡的抗滑穩定，需對出現滲流險情段作背水坡腳填塘壓浸處理，填塘壓浸處理范圍為樁號1+461～4+943、5+423～5+595、6+086～6+298、6+599～6+947、7+267～8+521、9+241～9+656、10+022～11+870，共7處，總長7731m；另背水坡腳填塘固基(含沼澤地)處理范圍為樁號0+099～0+215、0+478～0+626、5+595～5+642、6+298～6+392、8+882～9+009、9+205～9+241、9+656～9+753、9+834～10+022，共8處，總長853 m。

3.4 加固后滲流穩定計算

加固后各典型斷面計算滲透坡降計算成果見表2，由表2可以看出，各堤段背水坡出逸段最大滲透坡降均小于允許滲透坡降，堤段堤基表面最大水平滲透坡降均小于允許滲透坡降，堤段砂卵(礫)石層最大水平滲透坡降小于允許滲透坡降，滿足規范要求。

表2 加固后各典型斷面計算滲透坡降

加固后各典型斷面堤坡穩定計算成果見表3。由計算結果可知，迎水側和背水側堤坡安全系數均>1.1，滿足規范抗滑穩定要求。

表3 加固后各典型斷面堤坡穩定計算成果

4 結 語

光明堤堤身堤基滲漏嚴重，文章從投資、施工技術、防滲效果等方面綜合考慮，選取黏土斜墻結合背水坡腳填塘壓浸的防滲加固設計方案，實際運行過程中防滲效果較好，可供類似工程參考。