堤防基础防渗技术要点研究

罗歆焕

(大埔县水利水电勘测设计室，广东梅州514200)

堤防基础防渗技术要点研究

罗歆焕

(大埔县水利水电勘测设计室，广东梅州514200)

在对防洪堤堤基渗透破坏的主要表现进行阐述后，对防洪堤堤基防渗处理方案进行了简单探讨。结合多年大量防洪抢险和防洪堤堤基安全运行维护工作经验，对堤防堤基基础防渗工程中常用的防渗处理措施进行了分析研究。

防洪堤;堤基渗漏;管涌;流土;接触冲刷;处理方案

随着国民经济的进一步发展，防洪问题已成为国民经济发展和社会稳定的重要制约因素，尤其是1998年长江流域发生特大洪水灾害后，水利工作者对防洪堤运行稳定性、可靠性等提出了更高的要求，同时也引起了国家和地方政府相关管理部门的高度重视，提高堤防工程防洪性能已成为新一轮水利建设研究的热点和难点。防洪堤工程是关系到流域居民人身财产安全的重大水利工程，尤其是防洪堤堤基防渗问题是堤防工程设计和运行维护研究分析的一个核心问题。因此，结合大埔县近几年来实施的重点堤围除险加固工程设计和防洪堤实际运行情况，通过详细全面的勘探充分了解堤基组成、地质条件、水文条件，并通过技术、经济等方面的比较分析，优选出完善可靠的堤基防渗处理方案，有效提高防洪堤运行安全稳定性能，显得很有工程实践价值和具有现实意义。

1 防洪堤堤基渗透破坏的主要表现

大埔县古称“万川”，县内江河众多。从20世纪70年代沿各条河流两岸兴建了一批堤围，运行迄今近40年，从大量防洪抢险和防洪堤运行维护实际工作来看，防洪堤地基发生渗透破坏主要表现为管涌、流土、接触冲刷、以及接触流失等4种形式。

1.1 管涌

防洪堤在运行过程中，由于堤坝、水闸地基土壤级配设计不完善，缺少某些中间粒径的非黏性土壤，不足以抵挡相应水头压力对土体颗粒的推力，即当上游水位升高时，出逸点渗透坡降大于土壤允许值时，就会造成地基土体中较细的土粒从较粗的土体骨架中被渗流推动逐步带走，导致堤坝、水闸地基土体中细骨料被逐步走失和被掏空，进而形成管涌渗漏危害。管涌是防洪抢险时最常遇到的险情，当堤坝、水闸地基出现管涌危害时，如果不及时采取有效防渗措施，随着持续时间的进一步延长，险情将会进一步恶化，就会出现大量涌水翻沙，使堤防、水闸地基土体骨架遭受严重破坏，引起堤防工程建筑物发生塌陷等事故，严重时还会引起决堤、垮坝、倒闸等恶性事故发生。

1.2 流土

在上升渗流作用下，由于土体中整体或整块自重不能抵抗动水压力作用，就会导致土体的表面整块出现掀起、浮动、流失等不利现象，就是堤防地基发生流土渗漏问题。流土会造成地基悬空、水深升高等问题，直接威胁到防洪堤的安全稳定运行。

1.3 接触冲刷

接触冲刷是指渗流沿着两种不同介质土层(如刚性结构与土体等接缝处)的接触面流动过程中，在一定水头压力作用下，沿接触面带走细颗粒而导致土体被架空的一种地基土体失稳现象。接触冲刷会降低防洪堤堤基稳定性，降低防洪堤堤基运行安全稳定性。

1.4 接触流失

接触流失是指渗流直接垂直于渗透系数相差较大的两相邻不同介质的土层流动作用时，将渗透系数较小的土层中的细颗粒，带入到渗透系数较大的另一层土体中，从而导致土体骨料中缺乏匹配的细颗粒作为支撑，而引起防洪堤发生失稳的一种渗漏现象。

2 防洪堤堤基防渗处理方案

为了防洪堤工程具有较高安全稳定运行性能，不仅要考虑防渗处理技术性，同时还要考虑防渗处理经济性，也就是针对不同的防洪堤堤基渗漏问题，应采取有针对性的防渗技术措施和防渗方案。对于防洪堤堤基而言，其通常不存在承载力不足或有危害的不均匀沉陷等问题，当防洪堤受到洪水冲刷、高压力渗流作用等破坏，其防渗问题是防洪堤堤基中迫切需要解决的问题［1］。

堤基防渗处理，应从渗漏破坏和渗漏量控制两个方面来考虑防渗技术方案。而从大量防洪抢险和堤基安全运行工作经验可知，堤防堤基基础防渗问题与水库等静水蓄水建筑物堤坝防水略有不同，其重点不在于考虑堤基渗漏量问题，而在于考虑采取有效防渗措施防止堤基出现渗透破坏，防止堤基土体土层出现失稳破坏等问题。对于不同的堤基渗漏破坏问题，应采取有针对性的防渗处理措施，有效提高防洪堤堤基运行安全稳定性能。

3 堤防堤基基础防渗处理措施

3.1 覆盖法

对于相对不透水层埋藏较深、透水层较厚的堤防堤基基础，当临水侧具有稳定滩地等优越地势时，宜采用水平防渗处理措施，通常采用直接铺盖加厚防渗处理法。当临水侧滩地地形地貌等难以满足设铺盖防渗层时，可以考虑采用建黏性土截水槽或地下截水墙来处理堤基基础问题。通过修建截水建筑物，可以起到延长渗径，减小渗漏水头压力作用，从而降低流土、接触冲刷、接触流失等渗漏程度，使堤防堤基能够抵抗渗流破坏作用，从而确保堤防安全稳定运行。铺盖防渗是我国防洪堤堤基基础渗漏常用的防渗方法，其施工较为简单、防渗性能较好，通常采用在堤基处覆盖几十米黏土铺盖层来提高堤基防渗性能，有效抵御洪水破坏，确保防洪堤运行安全。

3.2 截渗流防渗漏法

对于由黏性土、沙卵砾等共同组成的浅层透水堤基渗漏问题，宜采用黏性土截水槽或其它垂直防渗措施进行截渗流防渗漏破坏。浅层透水堤基其设计结构通常为上部是较厚黏性土层，中间是砂或卵砾石强透水层，而下部则是相对不透水层，这样就形成了双层地基。当运行过程中，防洪堤地面上部的黏性土层被渗漏破坏后，防洪堤内的地下水就会潜伏在堤基中，导致堤基出现渗漏问题。此类渗透破坏通常表现为管涌、流土，其通常发生在堤后池塘、沟渠、或者耕植土深挖部位，这时可以在防洪堤迎水坡脚基础部位，挖深为1.5 m，宽为0.4 m的C15现浇混凝土坑冲槽，并在防洪堤迎水坡表面现浇一层C15混煤灰混凝土防洪面板，以提高防洪堤堤基防渗性能。

对于有黏性土盖板的防洪堤堤基而言，堤内地下水是承压水，加上河床较深，与防洪堤堤基强透水层直接相通，在洪水期时随水位的进一步抬高，压力进一步增大，黏性土顶板就会遭受接触冲刷等渗漏破坏，进而管涌、流土、以及地表塌陷等渗漏无难题。此类渗漏破坏通常由于防洪堤黏性土盖板层较薄，且承压水头又太大引起的。此类渗漏破坏采用填堵和设置减压井，虽能取到一定防渗加固性能，但要真正提高防洪堤堤基防渗性能，最好办法是采用高压喷射混凝土修筑防渗墙，以解决防洪堤堤后严重漏水问题。

3.3 减压沟(井)防渗法

相比地下防渗墙施工机具庞大、施工复杂、施工造价高昂等问题，减压沟(井)防渗体系，其综合造价较低、施工便捷、施工设施较为简单、施工难度较小，一般防洪堤堤基安全运行管理单位均能掌握。因此，在防洪堤堤基防渗处理过程中，减压沟(井)作为一种应用效果较好的过渡防渗措施，可以在建防渗墙前起到良好的堤基防渗效果。即使将来经济条件允许下，进一步修建地下防渗墙，已建的防渗减压井也可以继续起到堤基防渗作用。

此外，悬挂式防渗墙、土工复合防渗材料等防渗构建物和防渗新材料也在防洪堤堤基防渗工程中得到广泛推广应用［2］。不同的防渗技术措施，其防渗功能特性和适应类型不同，故在防洪堤堤基防渗加固处理过程中，应根据具体堤防实际情况，经过全面系统的分析论证，选择技术、经济等方面均较为合理的防渗处理措施方法，有效提高防洪堤堤基防渗加固水平，确保防洪堤安全可靠的运行。

4 结语

上述所分析的堤基防渗处理方法是防洪堤堤基防渗工程中常用的技术方法，需要在实际工程应用中，结合工程实际情况，合理设计完善可靠的堤防基础防渗处理方案，并在实际施工和后期运行维护过程中，不断加强防渗工程性能的动态监测，发现安全隐患问题及时采取有效的技术措施进行处理，以提高防洪堤地基的安全稳定性能，确保当地居民人身财产安全。

［1］龙振华，刘亚光，邹玉兵，等.浅谈堤防工程中软土地基的特征与处理措施［J］.湖北水利水电职业技术学院学报，2008，4(2):11-13.

［2］杨连生.水利水电工程地质［M］.武汉:武汉大学出版社，2004.

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1007-7596(2012)02-0142-02

2011-12-25

罗歆焕(1975-)，男，广东大埔人，工程师，长期从事水利水电工程设计工作。