洪泽湖大堤渗漏探测与处理技术探析

简丹

（南水北调东线江苏水源有限责任公司淮安分公司，223001，淮安）

洪泽湖大堤渗漏探测与处理技术探析

简丹

（南水北调东线江苏水源有限责任公司淮安分公司，223001，淮安）

洪泽湖大堤是流域性重要堤防，存在着堤基有透水层、堤身不密实、堤后深塘底高程低、堤身内部存有历史决口遗址、埽工及乱石等问题，形成渗漏通道，危及大堤安全。管理部门采取地质钻探、同位素示踪法、浸润线观测SWS工程物探和DB-3Ⅰ型堤坝管涌渗漏检测等技术手段，对大堤进行渗漏检测。运用射水法混凝土截渗墙、振动沉模防渗墙、高压摆喷连续截渗墙以及压密注浆等加固技术对堤基和堤身进行截渗，取得了较好效果。

堤防；渗漏检测；截渗墙；建议

洪泽湖为我国第四大淡水湖，是淮河流域重要的调蓄洪湖泊。洪泽湖大堤是洪泽湖拦洪蓄水的重要控制工程，北起江苏省淮安市淮阴区码头镇，南迄盱眙县马坝镇的大张庄。洪泽湖大堤和沿线三河闸、进水闸、船闸以及灌区渠首建筑等水利控制工程设施发挥着调蓄洪、灌溉、航运、水力发电、城市供水、水产养殖和生态环境改善等综合效益。洪泽湖大堤是苏北地区下游 2 600万人口和 200万hm2农田的防洪生命线，为里下河地区经济社会发展提供了防洪保安和水资源保障。洪泽湖大堤是一级堤防，国务院关于淮河防御洪水方案的批复规定，在任何情况下都要 “确保洪泽湖大堤安全”。洪泽湖大堤长70.4 km，堤顶高程19.5 m，目前达到的防洪标准为百年一遇。

一、大堤渗透类型及成因

1.洪泽湖大堤历史及渗漏破坏危险性

洪泽湖大堤始建于东汉建安五年 （公元200年），后经历代逐步加高、培厚、接长，成当今规模。堤防渗透破坏非常普遍，堤基与堤身渗流对河道堤坝破坏危害最大，发生数量多，分布范围广，易诱发重大溃堤险情。渗透破坏是堤防出险的主要原因。据统计，堤防由于渗透破坏所造成的险情占60%～70%。根据2015年洪泽湖大堤汛前检查报告，大堤仍然有部分青坎地堤脚处有渗水流出，共8处470 m。因此必须高度重视洪泽湖大堤的防渗工程建设与管理，确保大堤安全。

2.洪泽湖大堤产生渗透的原因

（1）堤基有透水层

大堤自 8K+600～59K+150长约50.6 km，是古淮河的故道，地表黏性土之下，广布有砂性土、粉质砂壤土及轻粉质壤土层。该段中部是古淮河的河床部位，砂性土层深厚。古河湖水的消长变化以及河流发育过程中河床的摆动，为黏性土和砂性土的交替 （互层）沉积及河床砂层中黏性土透镜体的形成创造了条件，同时也形成广布的漫滩沉积层及支流河岔沉积。堤基存在强渗水通道，抗渗不满足要求。

（2）堤身不密实，内部有乱石、埽工

洪泽湖在长期挡水过程中，历经毁损，决而复堵，毁而重建，在堤身内部留下很多乱石堆、埽工、淤泥等隐患，目前已查明堤身内埽工隐患41处，碱水坝遗址26座。另据记载，大堤沿线尚有历史决口百余处。大堤经过几百年逐渐加高培厚而成，受当时社会环境和施工技术的制约，筑堤质量较差，堤身填筑土类复杂不均，大堤密实度较差，有局部架空现象，往往形成渗水通道。堤身部分大都是人工填土，主要分布在历史决口的凹槽和筑堤前港汊河道中。颜色除黄色外，局部有灰、深灰色。灰色形成主要是决口处埽工腐烂污染所致，土质较软，为软土或淤泥质土。据1966年洪泽湖大堤加固施工记录记载，堤身隐患清除，开挖后槽土时，在堤身内乱石层的部位就适当扩大断面，进行清除，有部分乱石层伸入堤身很深，无法清除，则横向清入堤身3.0 m。由此可见，当时堤身内部乱石并未完全清除，有可能形成渗水通道。历史决口抢堵，在堤身内形成埽工、乱石等夹杂层，也是形成渗水通道的原因之一。

（3）堤身有减水坝遗址

据记载，明清两代为宣泄汛期洪水，曾在洪泽湖大堤筑有26座减水坝。这些减水坝大都由条石、块石砌筑而成，堤前堤后贯通，如果土与条石接触部分处理不好，或因冲刷严重废弃不用，没处理干净就会渗水。比较典型的52K+195坝段，防浪林台与堤基土接触面渗水严重，上下游连通，湖水通过渗水通道快速下渗，在堤后形成多处集中渗水的泉眼。此外，清朝在45K以南设置天然减水坝，坝底有抛石、埽工等，也是形成渗水通道的原因之一。

（4）堤身有历史决口遗址

历史上由于黄河夺淮影响，洪泽湖大堤经常溃决，从明嘉靖三年（1569年）至清咸丰五年（1855年）的287年中，大堤共决口140余次，平均两年一次。大堤决口后被堵塞，堤身结构变得复杂，抛石、人工回填土等不密实、有缝隙，形成渗水通道。20世纪60年代进行的地质勘探表明，大堤发现埽工有260多处，这些埽工上下游连通渗水性强，绝大部分由于年代久远已腐烂，形成空隙或空洞，使得大堤多处出现严重洇潮渗水现象。

（5）堤后深塘底高程低，渗径短

由于大堤决口或减水坝的运用遭冲毁，大堤后有多处深塘，最深的深塘为周桥大塘，底高程-16 m，比湖底低26.5 m，于1978年加固时填土至高程8.0 m。其他如菱角塘、周桥大塘、黄罡寺大塘、五坝塘等塘底高程都低于湖底。有的塘底击穿透水层，如52K+300处，埋设测压管钻探时发现第6层承压水与堤后顺堤河相连；菱角塘处的钻探表明第6层承压水与湖水相通。这些承压水层一旦穿盖，容易形成渗水，是大堤安全隐患之一。深塘都是靠近大堤背水侧，距离堤脚近。一般堤段背水坡到顺堤河有50～80 m，而深塘贴近堤脚，渗径偏短，一旦出险不易觉察，且危险大。

二、大堤渗漏探测

1.地质钻探

1965—1966年，对洪泽湖大堤主要堤段高良涧镇至蒋坝镇段22.6 km范围进行全面探查，锥探86 915个孔，进尺15 423 m，查出堤身隐患866处；1988—2001年共完成各类钻孔79个，进尺504 m；2001年省工程勘测研究院对大堤桩号 35+250～65+300之间的25个断面进行地质勘查和注水试验，各类钻孔82个，进尺1 768 m。2004年4月，对堤后7个深塘进行了工程地质勘察，钻孔 41个，进尺508.5 m。这些钻探结果表明，大堤堤身及堤基均有不同程度的隐患，地质钻探对了解大堤渗水成因以及制定加固措施提供了帮助。

2.同位素示踪检测

2000年，洪泽湖大堤52K堤后发现有一处强渗水处,测得最大渗水量达33 L/min。为查明渗水来源、渗漏量以及渗漏路径，采用了“大坝安全检测与示踪诊断技术”进行渗流场检测。通过天然放射性氚（T）和天然流场中的温度与电导场的定性测量，以及人工同位素（I）地下水渗流场动态定性测量，均显示出冒水处的水体来自上游的洪泽湖，在高程0～5 m处有宽50 m的深层强渗水带。这种方法可以直观地知道渗水的来源和渗透路径。

3.浸润线观测

浸润线观测是目前大堤工程管理一直运用的方法。大堤重点堤段范围内，共埋设测压管16组，每组5根。2014年以前采用人工观测，2015年除险加固以后增列了自动观测系统，现已经建成，处于调试试用阶段。根据测压管水位绘制出浸润线，再与理论计算结果相对照，可以发现有无渗水可能及溢出点水势，也是检测浸润线变化的主要手段。

4.DB-3Ⅰ型堤坝管涌渗漏检测

DB-3Ⅰ型堤坝管涌渗漏检测系统具有经济、快速和操作方便的优势。2001年在洪泽湖大堤52K处应用该系统进行检测，在上游即洪泽湖岸边，错开布设3条约100m平行线，堤前防浪林台、堤顶及堤后也相应布设了3条梯度线，用于追踪渗漏通道。检测结果表明，在靠近堤脚处有一个15m×7m的异常区域。异常信号强度与冒水处的抽水时间正相关，这反映出冒水点与上游洪泽湖水有明显的连通，与同位素示踪法相互印证，取得满意的结果。

5.大堤隐患SWS物探检测

2004年2月，使用SWS-3型多波列数字图像工程勘探与检测仪，采用高密度多波列地震映像法对34K+ 900～67K+250段大堤进行了全线普查，根据波动场特征圈出可能存在的隐患区段，然后对可能存在的隐患区段采取多道顺态面波法进行详细勘查，发现异常段累计达到16.68 km。

三、防渗措施

围绕大堤防洪安全，新中国成立后，先后进行5次大规模加固。拆除了原来的直立式条石墙，改建为缓坡块石护坡；在堤前增筑50m宽、4m高、23.67 km长的防浪林台;堤后修建2个15 m宽抗震戗台，并对堤基和堤身进行防渗加固和处理。

1.堤基防渗加固措施

（1）射水法造孔成混凝土截渗墙

布置在洪泽湖上游防浪林台上，距离二级坡脚6 m左右，高程14.5 m，长度范围为51K+976～52K+076。技术指标为截渗墙墙体防渗标号S2～S4，墙体混凝土标号为C20，厚度0.22 m，整体防渗性K＜1×10-6cm/s,墙底高程-2 m。具体施工步骤为先用射水法造孔，然后用混凝土浇筑。经对截渗墙前后测压管比较，测压管水位差由原来的1.11 m增大到2.33 m，浸润线降低9%～11%，渗水量也相应减少了34.5%。渗漏没有完全截止，主要原因是施工工段长度只有100 m，可能发生绕流。截渗墙施工对于堤基有石块碎石带等复杂情况，一般槽孔难以穿透，达不到设计孔深会影响截渗效果。总体来看，截渗墙工程的实施起到了防渗、降低浸润线的效果。

（2）振动沉模防渗墙

振动沉模防渗墙施工时采用大功率高频率振动器，将H形空腹钢模板振动沉入土体，随即向空腹内灌注水泥浆液，边振动边拔模，让浆液留于槽孔中先形成单板墙，后连续单板墙以形成最终达到设计要求的堤防防渗墙。洪泽湖大堤在2001年6月使用该技术，工程位置在防浪林台（高程14.5 m）上，墙底高程为-2 m，长度为250 m。墙体厚度16 cm，设计防渗能力为K≤A×10-6cm/s（1≤A≤9）。砂浆比重≥1.9 g/cm3,稠度10～12 cm，配合比为水泥∶粉煤灰∶砂∶水∶黏土= 1∶0.87∶3.33∶1.15∶0.74。经观测，防渗墙后测压管水位比施工前下降了 90cm，浸润线下降42%。这种施工方法造价较低，施工速度较快，比较适合无乱石、埽工的林台。

（3）高压摆喷连续截渗墙

2011年，经国家发展改革委批准，对洪泽湖大堤进行除险加固，也称第5次加固。规模和建设主要内容为堤身和堤基防渗处理等，其中堤基垂直截渗处理长度15.45 km。

根据地质勘探资料中堤基渗漏通道③2层土的分布，采用高压摆喷施工技术，沿大堤上游堤肩堤轴线方向，布置垂直截渗墙，墙体高程在-3 m～+7 m之间，截渗墙墙体厚度≥10 cm,墙体嵌入③2层土垂直高度上100 cm，下50 cm，墙体设计防渗能力为K≤A×10-6cm/s（1≤A≤9）。

喷浆工艺采用三重管法。施工工艺为利用钻机引孔至设计深度，控制喷嘴摆角，利用高压水切割造槽，压缩空气保护水流射程，经过切割、搅拌、置换等工序，水泥浆液填孔槽，水泥土固结，形成防渗墙。

为了验证这种截渗墙的效果，在54K+300处断面埋设了两根测压管。根据观测记录分析，截渗墙施工前后测压管水位有明显下降，平均下降了30 cm。证明这种截渗墙对③2层透水层渗漏具有阻渗作用。

2.堤身防渗加固措施

压密注浆主要是为了提高大堤堤身密实度。第5次加固是在堤身充填灌浆，工程量为临湖侧15.79 km、背水侧26.495 km。在大堤上游堤肩临湖面（高程18.0 m左右）布置梅花形钻孔3排，孔距2 m，排距1 m，孔径0.5 m,孔深11.0 m，孔底高程在7 m左右。采用孔底注浆、全孔灌注、分排单独灌浆方法施工。浆液为水泥黏土浆，水泥黏土占总重比例为15%和5%。一般孔1～2 m3，最大单孔灌浆量达到32.85 m3，可见此处堤身空隙较大，不密实。通过压密注浆施工，堤身得到密实，增强了堤身防渗性能。

3.堤后防渗措施

堤后渗水堤段顺堤脚方向，开挖导渗沟，内置砂石过滤层，并把导渗沟渗水引向顺堤河；在集中渗水点设置减压井。这些措施用以降低浸润线逸出点高度。

四、结语与建议

洪泽湖大堤管理部门运用多项渗漏探测技术，对大堤进行渗漏等隐患探测，取得了第一手数据，为工程除险加固方案提供了可靠的数据支撑；采取的防渗、截渗加固措施效果明显。尤其是52 K～53 K之间的古减水坝遗址的防渗加固措施，有效地减少了渗流量，增强了大堤的稳定性。洪泽湖大堤是重要的流域堤防，进一步研究大堤渗漏原因，加强渗漏检测与观测，研究最适合大堤防渗要求的施工技术工艺和方法，对于保障大堤安全具有重要的现实意义。

因此建议进一步采取最新科技手段进行大堤渗漏探测;利用刚建成的大堤安全自动检测系统（测压管数据），对大堤已经采取过加固措施的堤段进行分析，渗漏是否存在或是否在允许安全范围内；对重点古减水坝遗址、堤后深塘、历史决口遗址等堤段再进行渗漏检测复核，确认是否存在有渗漏及渗漏量对大堤安全的影响；36 K～45 K之间的大堤背水面坡脚常处于顺堤河水面以下的堤段，需进行特别检测，找出目前仍在渗漏、洇潮的原因，有渗漏地点渗水来源及危害分析；在平时管理和开发利用顺堤河岸线资源过程中，注意堤后不能挖深，防止挖穿承压水顶盖，造成湖水和顺堤河连通，影响大堤稳定；在大堤重点段上游（洪泽湖）研究，进行防渗铺盖设计和施工，减少渗透途径的可能性；对大堤其他隐患（堤身不密实、软土堤基、空洞）等采取各种手段进行进一步检测，以确保大堤安全；在进行全面探测的基础上建立 “数字化大堤”,为现代化管理提供支撑。

[1]国务院.国务院关于淮河防御洪水方案的批复(国函〔2007〕48号)[S].2007.

[2]夏细禾，刘百兴，熊进，等.长江堤防防渗工程施工研究及其应用[M].北京：中国水利水电出版社,2004.

[3]朱兴华,张友明.千年古堰洪泽湖大堤[M].北京：人民日报出版社,2007.

责任编辑 轩 玮

Leakage detection and treatment technology for Hongze Lake Dyke//

Jian Dan

Hongze Lake Dyke is regarded as the major embankment of the river basin.The dyke has been suffered from seepage passage caused by permeable layer,low density of embankment body,existed low pond and elevation,historical site of outbreak inside of embankment,fascine works and stone riprap.Technical approaches namely geological drilling,isotopic tracer method,saturation line observation engineering geophysical exploration, and dike piping leakage detection have been adopted for detection of leakage.Technologies of water jetting construction of concrete cutoff wall,vibratory sink mold wall,high pressure spray for the impervious wall and compaction grouting have been employed for seepage prevention that has achieved great success.

embankment;seepage inspection;seepage interception wall;suggestions

TV543

：B

：1000-1123（2017）08-0053-03

2016-11-22

简丹，工程师，主要从事水利工程管理方向研究。