蓟运河堤防渗透破坏成因及除险加固措施

高春宝

（河北省玉田县水务局，河北 玉田 064100）

1 基本情况

蓟运河位于海河流域北部的潮白河和滦河之间，发源于兴隆县大水泉，上游主要支流有州河、泃河。两河流经遵化、平谷、三河、至宝坻张古庄汇流后称蓟运河，还乡河新道由阎庄汇入蓟运河，下经宁河、汉沽于北塘汇永定新河入海。水系总长301km，总流域面积10288km2，蓟运河干流段长156.8km。1996年入汛后，7月20日～8月10日短短20d时间，玉田县平均降雨量386mm，整个汛期（6月15日～9月15日）全县总平均降雨量746.4mm。 从8月5日到12日，由于持续高水位后又继续上涨，使左堤24.3km的险段出现漫溢，观凤堆、北兴庄等多处滑坡，盛庄子处出现管涌。

2 堤身渗透破坏

堤身的渗透破坏包括3种类型：渗水造成的堤坡冲刷、漏洞和集中渗流造成的接触冲刷。

2.1 堤坡冲刷

堤坡冲刷系背水堤坡渗水所致。一种是堤坡的出逸比降大于允许比降而产生的渗透破坏，另一种是渗水集中后造成对坡面的水流冲刷。

当背水侧地下水位（或水头）较高时，持续高水位会引起堤坡渗水。堤身断面宽度不够、堤坡偏陡、堤身透水性强、堤段施工接头处存在薄弱结合面等，这些都可能造成出逸点过高、渗流量过大，从而引起堤坡的渗透破坏和水流冲刷甚至滑坡。

2.2 堤身漏洞

堤身漏洞在堤防背水坡及堤脚附近出现，横贯堤身。产生漏洞的主要原因有：堤身质量差，土料含砂量高，有机质多；有生物洞穴或其他易腐烂的物料；其他隐患，如旧涵洞、坑窖、棺木等。堤身出现漏洞未横贯堤身时，也将大大缩短渗径，加大出口渗透比降，增加了渗透破坏的可能性，同时漏洞中的集中水流还将造成对土体的水流冲刷，使漏洞长度加长，直径变大，最终贯穿堤身，导致堤防溃决。

2.3 堤身接触冲刷

当堤身发生集中渗流且冲刷力大于土体的抗渗强度时，在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。造成堤身集中渗流的主要原因有：穿堤建筑物与堤身间出现裂缝；新老堤身结合面未清基或清基不彻底；堤防分段建设的结合部填筑密度低等。由于接触冲刷的发展速度往往较快，因此对堤防的威胁很大，必须对其进行除险加固。

3 堤基渗透破坏

堤基的渗透破坏常表现为泡泉、沙沸、土层隆起、浮动、膨胀、断裂等。一般来讲，堤防堤基的表土层一般极少是砂砾层。堤基的渗透破坏一般均为土力学中的流土破坏。

随着汛期水位的升高，背水侧堤基的渗透出逸比降增大，一旦超过堤基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。渗透破坏首先在堤基的薄弱环节出现，对近似均质的透水堤基，渗透破坏首先发生的堤脚处。堤基管涌，尤其是近堤脚的管涌，发展速度快，容易形成管涌洞，一旦抢险不及时或措施不得当，就有溃堤灾难发生的危险。

4 渗透破坏除险方案的选择

渗透破坏的除险加固从两方面入手：一方面是提高堤身和堤基本身抵抗渗透破坏的能力，如采取提高堤身密实度、消除堤身堤基隐患、放缓边坡、贴坡排水、透水后戗或盖重等措施；另一方面是降低渗流的破坏能力，即降低渗流出口比降和堤身的浸润线，遵循“前堵后排、反滤料保护渗流出口”的渗流控制原则，并根据工程地质条件、出险情况和堤防的重要程度选择合理的渗流控制措施。

4.1 堤身

堤身渗透破坏包括渗水 （散浸）、漏洞和集中渗流3种类型。根据其不同特点，应选择各自适宜的除险加固措施。

4.1.1 渗水除险方案的选择

渗水往往会导致背水坡的脱坡、冲刷、流土，甚至形成漏洞和陷坑，应根据其产生的原因和危害程度，采取相应的工程措施进行除险加固。

（1）对威胁背水坡抗滑稳定的严重有害渗水，可采用填筑压实法、机械吹填法或放淤固堤法加宽培厚堤身或做透水后戗，也可以在临水坡外邦或增建防渗斜墙，或采用劈裂灌浆、锥探灌浆、垂直铺塑等做垂直防渗。

（2）对不至于威胁堤坡抗滑稳定，但可能产生堤坡冲刷、流土破坏的渗水，可采用贴坡反滤、透水后戗的方法进行除险。

4.1.2 漏洞和跌窝除险方案

堤身漏洞和跌窝往往由生物洞穴产生，汛前较难发现，但这种险情在汛期往往发展很快，加之堤身断面有限，对堤身的危害很大，汛期抢险困难，酿成溃口者有之。为防患于未然，汛前应首先对漏洞和跌窝隐患进行巡视、探查。对洞穴应采取开挖回填的方法进行除险，如果开挖回填困难可以采取充填灌浆的办法进行处理。

4.1.3 集中渗流除险方案

（1）对堤身与穿堤建筑物基础接触面的集中渗流，可采用高喷或静压注浆在临水侧做垂直防渗，也可以在接触面采用静压注浆的办法进行处理，必要时在背水侧做反滤保护。对堤身与穿堤建筑物侧墙间的集中渗流，可以采用接触面静压注浆的方法进行处理。

（2）对新老堤身结合的水平层面产生的集中渗流，可采用临水侧开挖回填封堵或接触面充填灌浆的方法进行处理。

（3）对堤防分段建设的结合部产生的集中渗流，可采用临水坡截渗或结合部挤密灌浆的方法进行处理，必要时在背水坡采取反滤保护措施。

4.2 堤基

（1）对于临水侧铺盖、背水侧表土层或压渗盖重缺陷等造成的险情，应首先采取回填的方法恢复铺盖和表土层的完整性。临水侧铺盖回填的范围为铺盖的有效长度范围以内，背水侧表土层或盖重的回填范围应根据险情和地形地质条件、渗流计算以及堤防的重要程度等确定，可在距堤脚50～200m之间选择。临水侧用粘性土或土工布材料，背水侧用渗透系数比原土层大的材料进行回填，但应满足反滤要求。

（2）对背水侧地基覆盖层较薄且透水层较深的情况，可以采用压实填筑法或吹填法增加盖重，也可以采用在背水堤脚外适当位置设置减压沟或减压井的方法。同时也可以考虑盖重和排水减压沟井联合使用的形式，以达到根治地基渗透破坏的目的。

（3）对覆盖层较厚且下卧强透水层较深的地基，宜采用盖重措施进行处理，盖重宜采用比覆盖层渗透系数大的透水材料，也可以在背水堤脚外适当位置设置减压井，达到减小扬压力和除险的目的。

（4）对地基下卧透水层不深、隔水层较浅的情况，首先应考虑采用垂直封闭式防渗措施，也可以采用盖重或盖重结合减压沟井的方法。

（5）对多层地基且存在浅层弱透水层的情况，宜采用压渗盖重或结合减压措施进行除险。

（6）透水地基。浅层透水地基宜采用封闭式垂直防渗措施进行处理，并与堤身防渗体连成统一的防渗体系；相对不透水层埋藏较深、透水层较厚时，可以采用背水侧压渗盖重进行处理。当临水侧有稳定滩地时，也可以采用临水侧铺盖进行防渗处理。

［1］国家防汛总指挥部办公室组编.防汛手册［K］.北京：中国科学技术出版社，1992.

［2］GB50286—98，堤防工程设计规范［S］.

［3］董哲仁.堤防除险加固实用技术［M］.北京：中国水利水电出版社，1998.

［4］国家防汛抗旱总指挥部办公室.防汛抢险知识读本［M］.北京：科学普及出版社，1998.

［5］本书编委会.土工合成材料工程应用手册［K］.北京：中国建筑工业出版社，1994.

［6］胡一三.中国江河防洪丛书黄河卷［M］.北京：中国水利水电出版社，1996.

［7］SL260—98，堤防工程施工规范［S］.

［8］SL/T225—98，水利水电工程土工合成材料应用技术规范［S］.