垂直铺塑技术在辽河治理工程中的应用

赵 凯

(沈阳利鑫土木工程有限责任公司，沈阳110000)

1 辽河干流治理工程建设的必要性

铁岭县桑敦子、丈沟子村砂基防渗段位于辽河石佛寺水库上游，该堤防段一旦出险，将危及堤防保护区的大片农田及广大人民生命财产安全，经济损失很大。因此，辽河干流治理工程(铁岭县桑敦子、丈沟子村砂堤砂基段)的建设是十分必要的。

2 防渗工程设计

2.1 渗流计算

以桑敦子L187(3 +100)断面为例进行说明，堤顶宽4 m，迎水坡坡比为1∶3.5，背水坡坡比为1∶3.4，堤基宽28 m，设计水位70.85 m，为50 a一遇。该段堤身由粉砂、粉质黏土组成。如图1 所示。

图1 断面图

计算工况取迎水坡设计水位为70.85 m，背水坡无水，形成稳定渗流的情况。堤体各部位渗透系数根据地质勘察报告提供的建议值计算。均质土堤渗流量计算采用《堤防工程设计规范》透水堤基均质土堤渗流计算公式，单宽渗流量计算简图见图2。透水地基土堤坡面渗流比降计算见图3。

图2 堤防单宽渗流量的计算简图

图3 透水地基土堤坡面渗流比降计算图

桑敦子堤基渗流计算结果如表1 所示，流网图见图4。

表1 桑敦子、丈沟子段渗流稳定计算参数及结果

通过计算，桑敦子堤基的水力坡降均大于允许水力坡降。

图4 桑墩子现状渗流图

2.2 基础防渗方案

铁岭县桑敦子砂堤段基础主要为中砂、细砂，渗透系数较大，为中等透水，其下为地勘没有穿透的砂层，深度可视为无限深。如果采用封闭防渗墙，其造价非常高，在经济上不可行。只能采用悬挂式防渗帷幕，用以增加渗径，降低出逸点水力坡降，消除堤后渗透破坏险情，达到行洪安全的目的［1］。由于防渗帷幕没有封闭，故只起到降低出逸点水力坡降、消除渗透变形的作用，对堤后渗透流量的减少有一定的效果。

3 垂直铺塑防渗技术设计

1)垂直铺塑防渗材料的选择。根据以往经验，结合本工程所在河道的以往砂砾料堤防的防渗处理措施，初步选定土工膜技术性能指标详见表2。

表2 土工膜性能指标

2)帷幕长度。桑敦子、丈沟子本次治理长度分别为1 600 m、1 300 m。

3)帷幕深度。按一般垂直防渗经验，深度可取为S = (1 ～1.5)H，则桑敦子S =1.43 ～2.15 m，根据以往实践经验，确定帷幕防渗深度6 m。

4)帷幕厚度。本工程的土工膜厚度为0.50 mm。

4 坡面防渗设计

将迎水坡坡比不足1∶2.5 的断面放缓到1∶2.5。目前堤坡防护主要有混凝土面板、黏土铺盖、机织模袋混凝土护坡、复合土工膜防渗等方法。各方案的比较见下表3。

表3 不同护坡措施单价比较表

铁岭县桑敦子原修筑堤防土料一般就近取土，而附近料场土料均含有粉砂，对堤防的安全性有较大的威胁。如果采用混凝土面板护坡等硬性措施防护，又容易破坏原生态，影响环境，且投资还比较大。因此，桑墩子、丈沟子村段堤防堤坡防渗采用复合土工膜的防渗技术，不仅提高了坡面抗渗能力，同时工程造价较其它方案均低，对环境的污染又小。

5 堤防整体稳定分析

桑敦子砂堤段、丈沟子村堤段堤防断面已经修筑了多年，堤体沉降变形已经趋于稳定，整体稳定计算已满足设计要求。

6 渗流稳定计算分析

采用渗流计算公式计算分析，将垂直铺塑防渗墙用1 m宽黏土防渗墙替代，渗透系数拟定为1.0 ×10－11cm/s。采用公式法和有限元计算方法对大坝渗流作计算分析，主算程序采用北京理正渗流分析计算程序。

通过计算:桑敦子堤后出溢点高度为0.18 m，渗透量为2.45 m3/d·m，堤身渗透比降为0.31，堤基渗透比降为0.35;丈沟子堤后出溢点高度为0.24 m，渗透量为2.87 m3/d·m，堤身渗透比降为0.33，堤基渗透比降为0.37。

7 结 语

通过计算可以看出，经过防渗处理后，桑敦子堤体的渗流量有效得到控制，逸出点坡降明显降低很多，因此，采用本方案的防渗措施是正确的。

［1］顾炜，王学明，付中华. 垂直铺膜防渗技术在青铜峡灌区的试用及分析［J］. 防渗技术，2002，08(01):34－36.