双层地基防渗措施在实际工程中的应用

2013-10-24苏莹莹张慧丽

黑龙江水利科技 2013年1期

苏莹莹，张慧丽

( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 概述

七台河市位于黑龙江省三江平原东部的倭肯河中上游，是一座以煤炭工业为主的新兴城市，本次工程建设的主要目的是防洪排涝，提高城市防洪标准，兼顾改善城区生态环境等。主要任务是在城区范围内，实施倭肯河干流桃山水库以下12.6 km干流河段的以防洪除涝为主要目标的综合治理。其中双层堤基堤段有9.3 km。

双层结构堤基是指堤基表层弱透水层厚度在0.50 ～2.00 m，下部为粉土质砂、含细粒土砂、级配不良砂等，堤基中表层土透水性较弱，下部透水性较强，两层的渗透系数之比＞100。

双层堤基在全国普遍存在，堤基存在渗透稳定隐患。相对不透水的天然表土层受其底部剩余水头作用，当其自重不足以抵抗所受的承压水头作用时便会被顶穿或隆起，将会产生流土或管涌等渗透破坏，需要做人工盖重以平衡承压水头。

2 双层地基的渗流计算

2.1 越流系数

图1 双层堤基计算简图

上游弱透水长度有限，按实际到主河槽或沟泡长度计算。上游弱透水长度有效长度Le计算公式为:

下游弱透水层长度按无限长计算，计算公式为:

式中:A 为越流系数; K1为弱透水层渗透系数，m/s;K0为透水层渗透系数，m/s;L 为上游弱透水层长度，m;T1为弱透水层深度，m; T0为透水层有效深度，m;有限深时可查地勘报告附图，T 无限时，T0= (0.5～1.0) ( L +m1H1) ; H1为上游水头，m;m1为上游边坡;L 为上、下游水位水平段长，m。

2.2 弱透水层下承压水头计算

弱透水层下承压水头按下式进行计算

式中:H 为上游水头，m; b 为堤防断面底宽，m; Le 为有效长度，m。

设不同x 计算出不同弱透水层下承压水头h。各双层地基堤段渗流计算结果见表1。

3 盖重计算

3.1 盖重长度计算

所谓盖重是在堤坝下游原覆盖层上加土设置的压重层，以平衡下卧砂层剩余水头的顶托力，防止流土沙沸等渗透破坏。双层地基盖重长度取决于弱透水层下承压水头的大小分布和弱透水土层的允许比降，黏性土弱透水层的允许比降取决于土质的密实情况。考虑弱透水层为原状黏性土，黏性土垂直向上的临界比降值通常可用太沙基公式计算，Jk≈1.0，取盖重末端抗浮起稳定的安全系数1.5，则［J］=取γ' = 1;K 为安全系数，K对应的x 即为盖重长度。