旧绕阳河堤防防渗加固方案研究

(辽阳市水资源管理局，辽宁 辽阳 111000)

盘锦市一直将防洪减灾工程建设作为水利工作的重点，针对境内水系的特点开展了较大规模、较全面的河流整治工作。其中，境内4条大型河流的干流综合整治工作已基本完成，形成了统一的防洪减灾体系，共同发挥防洪效益。但盘锦市境内的部分中小河流仍存在防洪标准较低、抵御常规洪水能力差、工程设施不完备或有不同程度损坏等情况，已成为限制当地经济发展的不利因素，治理需求极为迫切。

旧绕阳河防渗加固工程以人与自然和谐相处为生态治水理念，综合运用新材料、新技术，对堤防采取加固、防渗处理、生态护坡等措施，对恢复河道行洪排涝、保障堤防安全等作用明显，有利于改善水环境、维护河道生态系统，对实现经济社会的可持续发展意义重大。

1 工程概况

旧绕阳河位于辽河下游右岸，是小柳河最大的一条支流，是台安县和盘山县的界河。旧绕阳河全长13km，流域面积212.5km2，防洪标准为20年一遇，堤防工程等别为Ⅳ等，相应建筑物级别为4级。

旧绕阳河防洪工程以堤防工程为主体，自20世纪80年代起，部分堤防随辽河整治工程一同进行了治理，但仍存在治理不彻底，防洪标准不达标，部分河段防洪隐患严重等问题。旧绕阳河堤防目前存在的主要问题如下：

a. 旧绕阳河堤防是辽河的回水堤，相对于辽河设计水位，部分堤段堤顶高程达不到20年一遇的防洪标准。

b.现有部分堤防断面不能满足堤防设计规范的要求，有些堤段顶宽不够，边坡较陡，堤防断面较窄小，堤顶、堤身多冲沟坑洼不平。

c.沿河地质条件较差，多为粉土细砂，因此砂堤砂基较多，尤其是采用泥浆泵施工的河段质量更差，每当发生大洪水的时候，常出现渗水和管涌的现象。

旧绕阳河河床比降小，在辽河干流洪水的顶托作用下，旧绕阳河泄流缓慢，河段经历高水位时段较长，堤防经长时间浸泡，再加上堤防的质量隐患，堤身薄弱断面易发生决口，造成盘山县高升、陈家两个镇被淹，人民生命财产将遭受严重经济损失。

2 堤防加固工程方案

旧绕阳河堤防工程上游起于盘台交界(三角村)，下游止于前进站，拟治理旧绕阳河右岸堤防10.335km。工程主要内容包括堤防加固和堤防防渗。

2.1 堤防加固方案

旧绕阳河现有堤防走向合理，连接平顺。沿用原有堤线，在老堤基础上培厚加高，使加固后的沿线堤防达到20年一遇的设计标准。堤身横断面型式为梯形。迎背水坡坡比分别为1∶2.5和1∶3.0。因堤防背水坡的村屯距离堤脚较近、房屋相对密集，征占土地难度较大，因此堤防加固采用迎水坡培厚加高的形式，背水坡按设计坡度削坡整形。堤顶宽度5.0m，堤顶设4.5m宽、0.3m厚的砂砾石防汛路。在提高堤防稳定性、扩大渗流断面的同时，兼顾汛期交通运输的需求。为防止降水和风力对堤防的自然侵蚀，堤防主体施工结束后，在迎、背水坡表面人工撒播草籽结合自然恢复形成生态护坡。有效降低水土流失概率，创建生态、环保工程。

2.2 堤防防渗方案

2.2.1 防渗措施选择

2.2.1.1 坡面防渗措施选择

旧绕阳河堤坝现状部分堤身断面矮瘦，筑堤时采用泥浆泵抽取河滩地抗冲能力较差的粉土和粉细砂修筑，基本为无护面措施的“赤膊堤”。历经多年雨水冲刷和洪水侵蚀，坡面沟壑遍布，不利于堤身稳定的同时也造成了坡面渗流隐患。目前，国内堤坡防护的主要工程措施有黏土铺盖、浆砌块石、混凝土面板、复合土工膜防渗和机织模袋混凝土等，各种方案比较见表1。

表1 坡面防渗措施比较

旧绕阳河土堤历次加固过程都是简单的就地取土，在原堤基础上加高培厚。虽堤防断面能达到稳定标准，但受风力、雨水和洪水侵蚀等因素的影响，坡面防冲防渗能力较差，坡面沟壑遍布。考虑到采用机织模袋混凝土、混凝土面板护坡及浆砌石护坡不利于生态平衡，且投资大、施工进度慢、成本较高等不利因素，本工程堤坡防渗拟采用黏性土铺盖加复合土工膜、上覆草皮护坡的防渗方案。同时该方案较其他方案造价低、施工工艺简单，施工进度快，且对自然环境影响较小，无污染，可打造生态环保工程。

2.2.1.2 堤基防渗措施选择

旧绕阳河堤身、堤基多为砂性土，堤防迎水坡紧靠河滩地，铺盖空间不足，且缺土量大，水平铺盖方案不具备施工条件。针对目前国内常用的堤基防渗加固方法，进行技术经济分析，得出推荐方案。分析过程见表2。

经过比选，本设计中无穿堤建筑物堤段的加固方案选用垂直铺塑法；有穿堤建筑物堤段的加固方案选用高喷灌浆法。

表2 堤基防渗加固方案分析对比

2.2.2 防渗方案

2.2.2.1 坡面防渗方案

坡面防渗选取0.5mm厚的复合土工膜，为防止土工膜与填筑土体间出现平面滑动，迎水坡的堤身清基0.3m后，采用锯齿形铺设(深度0.5m，间隔1.25m)，铺膜范围从堤脚至设计水位以上0.5m高程处。为防止土工膜沿坡面滑动，土工膜上端埋入0.3m×0.4m的防滑槽，分2～3次回填至槽口，夯实，防止坍塌。土工膜的另一端与堤基处水平铺设的土工膜搭接。土工膜搭接方式选用顺水流方向上游压下游土工膜的形式，搭接长度不小于2m，以提高防渗体的稳定性。

2.2.2.2 垂直铺塑防渗方案

a.帷幕位置。根据工程的实际情况，结合地形、施工条件及要求，拟在堤防迎水坡一侧堤脚布置垂直铺塑防渗帷幕。施工方法为开槽法，槽线位置位于迎水坡堤脚外5.0m处。施工过程中，若有影响施工的树木及弯道，可根据实际情况适当调整开槽位置。

b.帷幕长度。根据地勘报告及渗流稳定计算分析，需要进行防渗处理的右岸堤段治理总长度为10335m。考虑到部分堤段存在穿堤建筑物，垂直铺塑施工时将受到影响。所以存在穿堤建筑物的堤段(长130m)拟采用高压喷射灌浆技术代替进行防渗处理。

c.帷幕深度。由于本工程所在位置相对不透水层较深，帷幕深度可选用1～1.5倍堤前水深，形成悬挂式防渗帷幕，可有效降低浸润线、延长背水坡堤脚产生渗流的时间。考虑到盘山县的重要经济地位和旧绕阳河防洪安全的重要性，结合施工机具、工艺技术和类似工程成功经验，综合确定该工程的防渗帷幕深度为8m。

d.帷幕厚度。类似堤防加固工程实践表明，0.5mm厚的复合土工膜能够满足不同施工条件下的应力要求，具有良好的弹性和抗变形能力，而且抗老化能力强，综合考虑采用垂直铺设0.50mm厚的LDPE低密聚乙烯土工膜。

2.2.2.3 高压喷射灌浆防渗方案

a.高喷防渗板墙的布置。本工程迎水侧堤脚垂直铺塑施工需要4m宽的施工平台，受穿堤涵洞影响，现有垂直铺塑设备无法靠近建筑物基础，不能形成连续的防渗帷幕。所以对存在穿堤建筑物的堤段拟采用高喷灌浆方案法进行防渗处理，防渗总长度130m。

高喷防渗板墙立面呈矩形，布置在迎水坡堤脚。防渗深度与垂直铺塑深度相同，即自堤脚地面深入堤基以下8.0m。帷幕轴线布置在迎水坡堤脚外5m处，与垂直铺塑防渗帷幕轴线在同一条线上。防渗板墙总面积1040m2。

b.墙体的性能指标。高压喷射灌浆防渗板墙渗透系数不大于3×10-6cm/s，平均厚度可达到150mm，能够保证防渗墙体与穿堤涵洞的紧密连接，具有较好的整体性和连续性。

2.2.2.4 帷幕体连接方案

a.铺盖与水平土工膜连接。垂直防渗帷幕施工前，应在迎水侧堤脚向外8m范围内进行清基处理。清除尖角杂物、枯草树根等，清基厚度0.3m。在距堤脚5m处开槽布置基础防渗帷幕，土工膜一端应靠向槽口一侧铺设,预留长度不小于2m(本设计上部预留5m土工膜)，并压入防滑槽。土工膜完成全部铺设工作后，膜上压盖0.8m厚(垂直于坝坡方向)的黏性土填筑至设计断面堤顶。

b.高喷灌浆段与水平土工膜连接。铺设土工膜时，防滑槽位于灌浆中心轴线靠近河道一侧，在防滑槽底部铺设一层透水性较差的黏土，厚度为0.1m，然后再铺设土工膜。

c.垂直铺塑与高压喷射灌浆防渗连接。高喷防渗板墙与相邻垂直铺塑施工连接时，两者防渗帷幕的轴线要布置在同一条直线上，施工时两边各有10m重合。首先进行垂直铺塑，然后进行高压喷射灌浆，并且高喷灌浆孔与垂直铺塑帷幕轴线要尽量接近。高喷灌浆连接部位施工时，灌浆方式由摆喷折接改成摆喷对接。

采用堤基垂直铺塑防渗(穿堤建筑物结合处采用高压喷射灌浆)和堤身迎水侧铺设复合土工膜的处理方式(见图1)，在迎水侧形成一道悬挂式防渗帷幕，截断渗流通道，延长渗径，可有效地防止渗流破坏，保障堤防工程安全。

图1 旧绕阳河堤防防渗加固示意 (单位：mm)

3 结 语

通过盘山县旧绕阳河堤防防渗加固工程的实际运用效果分析，堤防除险加固工程还有以下值得注意的问题：

a.堤防工程具有复杂性，要根据不同的水文地质条件、填筑材料等，从安全性能、实施效果、性价比、可行性等方面综合考虑这些技术的应用，确定适合的堤防整治方案。

b.堤防险情具有潜伏性和发展性，因此要加强管理和巡查，推广应用有效的堤防隐患探测技术，及时发现薄弱环节，采取有效措施，确保堤防稳定和安全。

c.不能忽视工程对环境的影响。堤防除险加固工程完成后将对原有的地质条件、地下水补给关系等造成的长期影响是不可忽视的。

d.加强水生态环境保护，严格禁止影响河道行洪排涝和生态建设的倾倒垃圾、占用水域、排放污染物等行为，加大河道法律、法规的宣传力度，建设与管理双管齐下，提高群众保护河道、维护水生态的意识，最终实现“人水和谐”。