新筑堤防防渗方案优选分析

苑司乐，李艳华，王化翠

(1.北京东方园林股份有限公司，北京 100015;2.山东黄河东平湖龙腾养护公司，山东 济宁 272600; 3.水利部水利水电规划设计总院，北京 100120)

新筑堤防防渗方案优选分析

苑司乐1，李艳华2，王化翠3

(1.北京东方园林股份有限公司，北京 100015;2.山东黄河东平湖龙腾养护公司，山东 济宁 272600; 3.水利部水利水电规划设计总院，北京 100120)

文章以某工程为例，简要介绍了新筑堤防防渗设计方案和设计成果，探讨了沥青混凝土防渗心墙、水泥搅拌桩、粘土心墙等方案在新筑堤防防渗应用中的优缺点，总结三种方案特点，优选并确定最终采用方案。

堤防;防渗;优选

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.043

1 工程概况

本工程位于贵州省盘县西铺河上，现状河道狭窄，不利于河道行洪。为配合当地总体规划，需在现有河道的左岸外侧形成一定面积的湿地，用以改善现有河水的水质状况。为此需要清除现有河道的左岸堤防并新筑堤防。新筑堤防的堤顶高程比设计水位高 1.0m。工程中需要新建堤防长度约为1.6km，高度在3.5m左右。堤防为土质梯形断面，堤防右侧边坡坡度为1∶3，左侧为湿地边坡，坡度不陡于1∶6。

根据工程地质勘察资料可知现状堤防基础地层主要为淤泥质粘土层，通过岩土试验统计分析并结合工程经验、工程类比可得出堤防基础土层渗透系数为3.12×10-5cm/s，为弱透水性土层。土层厚度为10m左右，防渗效果较好。

堤防填筑材料主要取自附近的商业料场，且填筑材料主要为砂土及粒径不均的碎石土，工程周边无其他可用的堤防填筑材料。为了使项目顺利实施必须对堤防进行防渗设计，本工程做了三种防渗方案的优选对比，根据不同方案在本工程中的可行性、适用性、经济性等比较进行最终选定。

2 方案设计

2.1 沥青混凝土心墙方案

沥青混凝土心墙防渗在水利工程中被广泛应用，其防渗效果也较为明显，所以将其作为优选方案之一。按照《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》(SL501-2010)设计断面，沥青混凝土心墙的设计方案采用碾压式沥青混凝土，心墙顶部厚为0.40m，下部为加厚的渐变段沥青混凝土心墙，心墙下端宽度为1.4m，形成倒“T”结构，同时为了减小扩大段与心墙形成集中应力，采用八字脚渐变的方式衔接过渡。为减小混凝土发生撕裂等破坏防渗心墙的情况，沥青混凝土心墙基础充分夯实，以保证防渗体的安全可靠。

沥青混凝土心墙与两侧堤防接触面设置过渡层，过渡层采用砂砾且砾石级配连续，最大粒径不大于80mm且具有良好的排水性和渗透稳定性。心墙顶部超高 500mm，防止渗水从顶部形成渗透通道。

通过对各项技术参数分析计算，沥青混凝土心墙的渗流、应力、应变等各项参数均能满足规范要求，技术可行。设计概算当采用沥青混凝土防渗心墙时，新筑堤防防渗方案的综合造价约为910元/m。

2.2 水泥搅拌桩设计方案

水泥搅拌桩设计方案是在新筑堤防的顶部中间位置采用水泥搅拌桩的方式进行防渗处理。由于新筑堤防的含水率大于30%，则水泥搅拌桩防渗方案采用干粉搅拌的方式成桩，设计成桩桩径大小为500mm，水泥搅拌桩桩心间距为350mm，形成的墙体理论厚度为357mm。水泥搅拌桩钻桩深度应深入相对不透水土层1.5m，设计水泥掺入比在10～12%之间，钻孔垂直偏差率不大于1.5%。水泥搅拌桩对施工技术要求较高，在施工中应充分考虑采用先进设备以满足各项设计参数的要求。

水泥搅拌桩在施工完毕后应对搅拌桩进行质量检测，保证桩身致密无缝隙，且自身内力应满足要求。在水泥搅拌桩心墙两侧分别采用级配良好的砂石与新筑堤防形成过渡区域。

通过对各项技术参数分析计算，搅拌桩形成的防渗体的渗流、自身应力等均能满足规范要求，在技术上可应用于本工程。当采用水泥搅拌桩防渗时，新筑堤防防渗方案综合造价约为560元/m。

2.3 粘土心墙方案

粘土心墙设计方案依据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)，心墙顶宽设计为1.0m，心墙断面为正梯形，心墙顶部至基础逐渐加宽，两侧坡率采用1∶0.3，心墙顶部高程高于设计水位500mm。粘土心墙设计深入相对不透水层1.0m。心墙与相对不透水层基础之间采用500mm厚粘土作为过渡面，防止接触面的渗流冲涮。

心墙两侧均采用反滤层，反滤层采用级配良好的砂石，两侧厚度均为800mm。防止心墙土粒被渗水带走，保证防渗体的稳定。粘土心墙设计渗透系数为3.28×10-7～2.18×10-5cm/s之间。平均渗透系数为2.35×10-6cm/s，满足作为心墙填筑材料的要求。

通过对各项技术参数分析计算，渗流坡降、堤防稳定等均符合堤防安全要求。通过分析技术上可应用于本工程。当采用粘土心墙防渗时，新筑堤防防渗方案综合造价约为450元/m。

3 方案比较

3.1 沥青混凝土心墙

3.1.1 优点

(1)沥青混凝土在施工过程中可以快速铺筑，节省施工时间，同时还可以快速起到防渗作用，使工程达到立竿见影的效果。

(2)沥青混凝土心墙能适应季节变化，即使在冬季采取简单措施就可以正常施工，对工程的工期影响可以降到最低。

(3)由于沥青混凝土心墙在堤防内部，水流、冰冻、风浪、人为破坏等各种外在环境影响对心墙的不利影响几乎可以忽略。

3.1.2 缺点

(1)沥青混凝土虽在堤防内部，但沥青混凝土温度稳定性较弱，在温度变化较为强烈时有产生贯穿性裂缝的可能。

(2)堤防与沥青混凝土的连接部位可能会产生不均匀沉降，可能会造成沥青混凝土心墙断裂或者塌坑。

(3)沥青混凝土施工所需要的施工机械一般为专门的施工机具和相应的专业队伍。在国内相应的专业与国际比较还相对落后。

(4)由于其对施工机具和施工队伍的要求较高，同时其原料也比较昂贵，采用沥青混凝土心墙施工时造价较高。

3.2 水泥搅拌桩

3.2.1 优点

(1)水泥搅拌桩在工程上使用比较悠久，随着现代施工机具的快速发展，水泥搅拌桩施工工艺也已经非常成熟。

(2)搅拌桩防渗技术在隐蔽工程中的使用则更为广泛，可以在不破坏原有工程的前提下实现工程的防渗效果。此种防渗方式在长江大堤的加固上已经得到了广泛的应用。

(3)水泥搅拌桩在工程施工中施工速度快、不污染、造价低廉。

3.2.2 缺点

(1)水泥搅拌桩用来作为防渗工程时，施工技术要求比较严格，尤其是搅拌桩的垂直度必须严格按照规范要求控制，但目前施工基本上还是采用人为方式定位设备的垂直度，精度难以达到要求。

(2)水泥搅拌桩在施工过程中易出现断桩情况，且断桩部位均在隐蔽部位，不易被发现，当出现断桩时，势必造成防渗体的渗透问题。

(3)现阶段对水泥搅拌桩防渗体的检测手段不成熟，尤其是桩与桩之间的搭接质量没有精确的检测方法，对工程的防渗形成不小的隐患。

3.3 粘土心墙

3.3.1 优点

(1)新筑堤防的基础并非岩石地基，基础可能存在不均匀沉降，粘土心墙恰好比较适应这种地基的情形，在地基产生不均匀沉降时依然可以保证防渗体的有效性和安全性。

(2)粘土心墙防渗材料采用粘土，对周边环境和地下水较“友好”，不会对周边环境造成污染。

(3)粘土心墙在新筑堤防内部，外界环境对心墙不易造成影响，从而保证了心墙的稳定性。

(4)在堤防填筑时，心墙即可同步施工，对堤防施工影响较小，且心墙原料来源充足，购买也较为廉价。

3.3.2 缺点

(1)心墙在施工的过程中应分层压实，压实度要求较高，施工质量要求较高。

(2)堤防周边应做好防白蚁措施，防止蚁蛀心墙。

4 结语

通过以上对各方案优缺点、适应性和经济性的对比得出，粘土心墙具备沥青混凝土和水泥搅拌桩的大部分优点，能够充分适应本工程中可能存在的地基不均匀沉降问题。它可以和新筑堤防同步施工，较水泥搅拌桩等堤防施工完毕才能施工，可节约大量工期。同时粘土心墙在这三个方案中的造价也最低。因此本工程采用粘土心墙作为新筑堤防的防渗处理的最优方案。

［1］阿不力米提，曲苓.恰甫其海粘土心墙坝的材料选择及结构设计［J］.水利技术监督，2008(04).

［2］杜振坤，贾金生，陈肖蕾.水工沥青混凝土防渗技术发展与应用［J］.水利规划与设计，2007(06).

［3］聂雪锦.浅谈沥青混凝土的优缺点［J］.内蒙古水利，2011 (05).

［4］施瑞庭，卢剑梅，李仲梅.老君山水库粘土心墙堆石坝设计［J］.云南水力发电，2010(02).

［5］曲苓，阿不力米提，王迎春.某工程粘土心墙坝高水位运行三年坝体工程性态评价［J］.水利规划与设计，2008(06).

［6］陈华俊.关于红岩水库粘土心墙石碴拦河坝设计探讨［J］.水利技术监督，2011(02).

［7］韦宏奎.混凝土搅拌桩防渗墙在水库围坝防渗中的应用［J］.现代物业(上旬刊)，2015(06) .

图3 按模型计算的基流均值与实测值误差分布图

3 结论

本文详细论述了无资料地区河川基流模型参数的率定过程及其应用。提供了水文下垫面的划分原则、基流模型参数的率定方法及其应用原则。通过还原演算及误差统计，只要参数选取合理河川基流多年均值计算具有较高的精度，可满足工程设计之需要。

基流模型结构简单，参数较少，计算简便，具有较高的实用价值。基流的大小除与设计流域的下垫面、集水面积以及流域的前期降水有关外，还与流域的基岩埋深、河床的切割深度、流域水文地质构造以及流域地表分水线与地下分水线闭合程度密切相关，基流模型不可能完全反映上述各影响因素。所以在计算设计流域多年平均基流量时，必须与野外实地勘测和历史清泉水调查资料的搜集相结合，用水文调查比拟法和模型法计算的结果要互相印证，综合分析后合理选用。

不同地域、不同气候特征其参数范围不一定相同。本文只是提供了一种参数率定的思路、方法和过程，可值得相关行业借鉴，为其他省份或地区在水利工程水文计算中起借鉴作用。

参考文献

［1］SL278-2002.水利水电工程水文计算规范［S］.

［2］刘光文.水文分析与计算［M］.北京:水利水电出版社，1989.

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［5］忻州市水文水资源勘测分局，忻州市水资源管理委员会办公室.忻州市水文水利计算手册［M］.北京:中国水利水电出版社，2011.

［6］山西省水文总站忻县地区分站.山西省忻县地区水文水利计算手册［R］.忻县.1975.

(续上期)

2015年水利建设市场主体信用评价结果

为贯彻落实国务院《社会信用体系建设规划纲要(2014—2020)》，根据水利部国家发展改革委《关于加快水利建设市场信用体系建设的实施意见》和水利部《水利建设市场主体信用评价管理暂行办法》，水利部组织完成了首次全国水利建设市场主体信用评价工作。

水利建设市场主体信用等级分为三等五级，分别为AAA(信用很好)、AA(信用好)、A(信用较好)、BBB(信用一般)、CCC(信用较差)。本次共有1257家水利建设市场主体申请参加勘察、设计、施工、监理、咨询、机械制造、招标代理、质量检测单位信用评价，其中被评为 AAA级占32.8%，AA级占35.6%，A级占26.1%，BBB级占5%，CCC级占0.5%。

施工单位（共642家）

CCC级（1家）

福建江隆水利水电工程有限公司

招标代理单位（共102家）

AAA级（23家）

北京江河润泽工程管理咨询有限公司

辽宁水利土木工程咨询有限公司

辽宁正泉工程造价咨询服务有限公司

安徽安兆工程技术咨询服务有限公司

安徽省招标集团股份有限公司

江西新明工程服务有限公司

山东海逸恒安项目管理有限公司

山东正信招标有限责任公司

山东宏丰达工程咨询有限公司

山东新汇建设集团有限公司

河南华水工程管理有限公司

扬子江工程咨询有限公司(湖北)

湖北华傲水利水电工程咨询中心

湖北路达胜工程技术咨询有限公司

湖南英邦工程建设咨询有限公司

中水珠江规划勘测设计有限公司

广东省科源工程监理咨询公司

广东粤源水利水电工程咨询有限公司

深圳市深水水务咨询有限公司

广东华联建设投资管理股份有限公司

广东宏茂建设管理有限公司

广东信仕德建设项目管理有限公司

云南润滇工程技术咨询有限公司

AA级（38家）

中经国际招标集团有限公司

国管招标(北京)有限公司

辽宁华宁招标代理有限公司

大连水木工程管理有限公司

黑龙江大禹工程咨询有限责任公司

江苏建达工程项目管理有限公司

山东同力建设项目管理有限公司

山东德勤招标评估造价咨询有限公司

山东众德建设项目管理有限公司

山东齐信招标有限公司

山东鲁投招标有限公司

山东省建设工程招标中心有限公司

山东水务招标有限公司

山东普华项目管理有限公司

河南求实工程造价咨询有限公司

湖北胜捷工程咨询有限责任公司

湖南中技项目管理有限公司

中科高盛咨询集团有限公司

湖南正平招标代理有限公司

广州宏达工程顾问有限公司

佛山市科诚工程监理有限公司

广东科能工程管理有限公司

广东粤能工程管理有限公司

广东海纳水利技术咨询有限公司

汕头市统诚工程监理有限公司

广东钧信监理咨询有限公司

惠州市建佳造价咨询事务所有限公司

广州穗科建设管理有限公司

广东德创工程顾问有限公司

广东建勤工程造价咨询有限公司

广东恒胜建设监理有限公司

云南元大工程咨询有限责任公司

云南润宇工程项目管理有限公司

云南水投工程管理咨询有限公司

陕西江河工程项目管理有限责任公司

陕西诚信达工程建设咨询有限责任公司

陕西龙寰招标有限责任公司

中海建国际招标有限责任公司

A级（34家）

中金招标有限责任公司

锦州渤海工程造价咨询有限责任公司

辽宁星烁技术咨询有限公司

沈阳建设项目招投标中心

辽宁富隆工程管理咨询服务有限公司

正信伟业招标集团有限公司

江苏益诚建设工程咨询有限公司

南京苏宁建设监理有限公司

福建阳胜工程项目管理有限公司

福建省建审工程项目管理咨询有限公司

江西睿创企业管理咨询有限公司

山东阳光招标有限公司

山东弘文工程管理咨询有限公司

山东三阳项目管理有限公司

山东华安泰恒信建设工程项目管理有限公司

莱芜市公平基建审计咨询有限责任公司

山东金厦工程项目管理咨询有限公司

山东天马招标代理有限公司

河南华威建设工程技术咨询事务所有限公司

河南永正招标代理有限公司

湖南雁城建设咨询有限公司

湖南省天平项目管理有限公司

湖南天鉴工程项目管理有限公司

湖南省国鼎招标咨询有限公司

广东长信德工程咨询有限公司

深圳市栋森工程项目管理有限公司

广州筑正工程建设管理有限公司

揭阳市建宇建设工程招标代理有限公司

四川恒鑫工程管理咨询有限公司

四川大和水利电力项目管理有限公司

陕西省水利电力工程咨询有限责任公司

华春建设工程项目管理有限责任公司

宁夏海宏建设工程咨询有限公司

新疆生产建设兵团第十三师工程建设监理公司

BBB级（7家）

辽宁诚信工程造价咨询有限公司

江西东昌监理咨询有限公司

湖南龙武工程项目管理有限公司

龙川县中信招标采购有限公司

青海万事通工程咨询有限公司

宁夏开诚工程咨询有限公司

新疆天壹中山工程咨询有限公司

七、质量检测单位(共65家)

AAA级（19家）

北京市水科学技术研究院

中水北方勘测设计研究有限责任公司

中水东北勘测设计研究有限责任公司

水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

济宁市德信水利工程质量与安全检测有限公司

山东省水利科学研究院(山东省水利工程建设质量

与安全检测中心站)

东营市汇科工程质量检测有限公司

黄河勘测规划设计有限公司

黄河水利委员会基本建设工程质量检测中心

葛洲坝集团试验检测有限公司

湖南省水利水电工程质量检测中心有限公司

中水珠江规划勘测设计有限公司

广东省水利水电科学研究院

中国水利水电第七工程局有限公司

中国水利水电第五工程局有限公司

四川省水利科学研究院(四川省水利地方电力建筑

安装工程质量检测中心站)

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司

云南云水工程技术检测有限公司

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

AA级（25家）

北京绿波智业检测技术有限公司

北京正通兴业技术检测有限公司

山西省水利水电勘测设计研究院

沈阳兴禹水利建设工程质量检测有限公司

合肥市天秤水利工程质量检测有限公司

福建融诚建设工程质量检测有限公司

青岛市水利工程质量检测中心

山东广信工程试验检测集团有限公司

水利部水工金属结构质量检验测试中心

湖北正平水利水电工程质量检测有限公司

湖南腾达科技有限责任公司

珠江水利委员会珠江水利科学研究院

深圳市水务工程检测有限公司

佛山市科衡水利水电工程质量检测有限公司

惠州市水利水电工程质量检测站

肇庆市水利水电工程质量检测站

清远市水利水电工程质量检测有限公司

广东科正水电与建筑工程质量检测站

韶关市水利水电工程技术中心

海南中南标质量科学研究院

四川省水利水电勘测设计研究院

四川德成工程质量检测有限公司

四川省禾力建设工程检测鉴定咨询有限公司

昭通市润源建设工程质量检测咨询有限公司

青海水利水电建设工程检测中心有限公司

A级（18家）

盘锦大洼水利检测试验中心

绥中建筑工程质量检测有限公司

盘锦禹泰水利工程质量检测有限公司

水利部长春机械研究所

九江市科创水利水电工程质量检测有限公司

济宁市水利工程质量检测中心

烟台市禹兴水利工程质量检测中心

湖北正衡水利工程检测有限公司

武汉楚江水利水电工程质量检测有限公司

湖北省宜昌市鼎诚工程试验检测有限公司

湖北葛科工程试验检测有限公司

常德市精诚水利工程质量检测站有限公司

广州市瀚源建设工程质量检测有限公司

惠州市大禹工程质量检测中心

广西中水工程检测有限公司

四川省禾盛工程检测有限公司

四川正达检测技术有限责任公司

宁夏沐川检测有限公司

BBB级（3家）

湖北韩宇检测有限公司

昆明浩淼水利水电工程检测有限公司

新疆城建试验检测有限公司

八、机械制造单位(共91家)

AAA级（28家）

新兴铸管股份有限公司

河北省水利工程局机械厂

中国水利水电第六工程局有限公司

上海东方泵业(集团)有限公司

江苏省水利机械制造有限公司

常州市武进第一水利机械有限公司

常州液压成套设备厂有限公司

江苏武进液压启闭机有限公司

扬州市飞龙气动液压设备有限公司

常州瑞阳液压成套设备有限公司

江苏华源节水股份有限公司

杭州江河机电装备工程有限公司

浙江征天机械制造有限公司

安徽省六安恒源机械有限公司

安徽水安建设集团股份有限公司

江西省水电工程局

山东水总机电工程有限公司

黄河水利委员会黄河机械厂

河南禹王水工机械有限公司

郑州水工机械有限公司

新乡市起重设备厂有限责任公司

葛洲坝机械工业有限公司

湖北省咸宁三合机电制业有限责任公司

武汉大禹阀门股份有限公司

中国水利水电夹江水工机械有限公司

四川东方水利装备工程股份有限公司

内江东工设备制造股份有限公司

宁夏青龙管业股份有限公司

AA级（43家）

江河机电装备工程有限公司

河北强华水利机械有限公司

黄骅市五一机械有限公司

河北海王水工机械有限公司

河北大禹水工机械有限公司

衡水金徽水工机械有限公司

巴彦淖尔市兴河水建工程有限公司

内蒙古聚业水利水电工程有限公司

辽阳给排水设备阀门有限公司

黑龙江省水利水电工程总公司

哈尔滨亚泰水利工程机械设备有限公司

江苏科工科技有限公司

扬州众大水利机电设备制造有限公司

江苏天雨环保集团有限公司

扬州市江都永坚有限公司

江苏武东机械有限公司

江苏扬州富达液压机械集团有限公司

扬州楚门机电设备制造有限公司

江苏飞达液压成套设备有限公司

扬州蓝翔机电工程有限公司

扬州龙鑫机械有限公司

江苏润源水务设备有限公司

常州力安液压设备有限公司

博世力士乐(常州)有限公司

浙江省水电建筑机械有限公司

浙江华东机电工程有限公司

杭州江河水电科技有限公司

金华永泰水电工程机械有限公司

福建水工机械有限公司

三门峡新华水工机械有限责任公司

河南省九冶重工有限公司

郑州科润机电工程有限公司

泰禹丰机械制造(信阳)有限公司

西峡县兴利水工机械有限公司

顾地科技股份有限公司

武汉力地液压设备有限公司

广东江海机电工程有限公司

深圳市兴源鼎新科技有限公司

深圳市兴源智能仪表股份有限公司

广西水工机械有限公司

四川信德建设有限公司

自贡东方水利机械有限责任公司

新疆金河水工机械设备有限公司

A级（16家）

河北圣禹水工机械有限公司

河北聚源水利机械有限公司

河北亚禹水工机械有限公司

河北海宏水工机械有限公司

河北华禹水利机械有限公司

邢台市金来利水利机械制造有限公司

新河县启闭机械有限公司

辽宁营源泵业有限公司

扬州市永强液压成套设备有限公司

常州力达电力机械设备有限公司

安徽三联泵业股份有限公司

河南黄河水工机械有限公司

湖南江河机电钢构工程有限公司

湖南利德金属结构有限责任公司

四川金周电力工程有限公司

自贡九天水利机械有限公司

BBB级（4家）

冀州市禹王水利机械有限责任公司

冀州市人和水利机械有限责任公司

信阳市四通机械制造有限公司

天全县和源机电设备修制厂

(完)

TV871

B

1672-2469(2016)08-0136-03

2015-11-06

苑司乐(1987年—)，男，助理工程师。