□燕 輝（鄭州市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院）

1.引言

賈魯河是淮河的最大支流，東蘇寨工程位于賈魯河中游，是賈魯河工程中一個(gè)比較大的項(xiàng)目。東蘇寨險(xiǎn)工大堤1955年建成，堤長1.60km，但是由于各種客觀和歷史帶來的因素，東蘇寨險(xiǎn)工地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，粉土質(zhì)沙層和低液限粘土層交替分布，有一部分堤段基礎(chǔ)較差，大多為輕粉質(zhì)壤土、細(xì)砂、沙壤土及透鏡體，結(jié)構(gòu)松散，一般透水性較強(qiáng)。由于歷史原因，東蘇寨兩側(cè)沿堤縱向溝塘分布較多，這很容易導(dǎo)致管涌破壞。

本文綜合考慮各種情況，首先進(jìn)行抗?jié)B穩(wěn)定計(jì)算，然后針對(duì)實(shí)際情況，提出了比較可行的防滲處理措施。

2.堤基截滲設(shè)計(jì)

2.1 堤基地質(zhì)現(xiàn)狀

東蘇寨險(xiǎn)工堤基條件相對(duì)較好，但賈魯河兩岸堤防部分堤段因堤基為砂性土，結(jié)構(gòu)松散，多具有中等透水性，且埋深較淺，局部甚至已揭露，背水坡堤腳多分布取土坑塘，當(dāng)賈魯河出現(xiàn)高水位時(shí)，容易產(chǎn)生滲透破壞，坑塘洼地極易滲水，甚至出現(xiàn)管涌，危及堤防安全。

2.2 滲透穩(wěn)定計(jì)算

2.2.1 典型斷面基本資料

根據(jù)堤防設(shè)計(jì)橫斷面圖、地質(zhì)剖面圖及地質(zhì)勘察報(bào)告，選取賈魯河干流左岸樁號(hào)107+300、右岸113+900斷面為典型斷面進(jìn)行滲透穩(wěn)定計(jì)算。107+300斷面堤基主要由三層土質(zhì)構(gòu)成，其中粉土質(zhì)砂層厚達(dá)12m，粉土質(zhì)砂層堤基上覆1.50m左右的低液限粘土；而113+900斷面堤基的粉土質(zhì)砂層厚度分布不均，在背水坡多裸露于地面。典型斷面基本情況見表1。

2.2.2 計(jì)算理論與方法

堤基滲流，視為平面滲流，運(yùn)用滲流場理論進(jìn)行計(jì)算。在沒有設(shè)置反濾層保護(hù)時(shí)，堤基滲透出逸比降應(yīng)＜表層土的允許滲透比降，以此判斷堤基是否發(fā)生滲透變形。堤基表層土體的允許滲透比降按下式計(jì)算：

表1 賈魯河堤基滲流計(jì)算典型斷面參數(shù)表

2.2.2.1 流土型：J

式中：J─背水側(cè)堤基表層土的滲流比降；GS1─堤基表層土的土粒比重；n1─堤基表層土的孔隙率（%）；K─安全系數(shù)，取1.5。

2.2.2.2 管涌型：J

式中：k─土的滲流系數(shù)（cm/s）；d3─占總土重3%的土粒粒徑（mm）；K─安全系數(shù)，取1.5。

堤基土體的允許滲透比降J允許可根據(jù)上述公式求得。J允許及滲流計(jì)算時(shí)需要輸入的唯一材料參數(shù)，見表2。

表2 賈魯河堤基滲流計(jì)算成果表

2.2.3 計(jì)算結(jié)果與分析

堤基滲流穩(wěn)定計(jì)算采用河海大學(xué)編制的《水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)》程序完成。滲流穩(wěn)定計(jì)算見圖1～2，計(jì)算結(jié)果見表2。

圖1 左岸107+300斷面截滲計(jì)算圖

圖2 右岸113+900斷面截滲計(jì)算圖

計(jì)算結(jié)果表明，左岸107+300斷面堤基在河道高水位時(shí)容易在背水坡腳處逸出低液限粘土層形成流土滲透變形；而右岸113+900堤基則發(fā)生始自裸露粉土質(zhì)砂層的管涌滲透破壞，威脅堤防的安全。為此，采用近年來興起的水泥土截滲墻堤基處理技術(shù)，對(duì)左岸107+300斷面在臨水側(cè)截深7m，對(duì)右岸113+900斷面截至堤基相對(duì)不透水層。經(jīng)截滲處理延長滲徑后，堤基出逸比降大大減小，可以滿足允許滲透比降的要求。

3.加固處理措施的方案比選

目前，國內(nèi)有多種建造地下連續(xù)防滲墻施工技術(shù)，如：多鉆頭小直徑深層攪拌樁建造防滲墻技術(shù)、鋸槽法建造防滲墻技術(shù)、液壓開槽建造防滲墻技術(shù)，射水法建造防滲墻技術(shù)、高壓旋噴防滲技術(shù)等；防滲墻材料主要有塑膜、粘土、水泥土和混凝土4種。混凝土防滲墻造價(jià)高，多用于大江大河上重要防洪堤壩的防滲工程；垂直鋪塑膜、粘土和水泥土防滲墻造價(jià)便宜，大量用于河道堤防、湖泊圍堤的防滲工程。由于水泥土防滲墻造價(jià)較便宜，防滲效果好，使用壽命長，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，近年來在防滲工程中被廣泛采用。本次堤基防滲工程擬選用水泥土防滲墻。

4.截滲墻技術(shù)要求

防滲墻嵌入相對(duì)不透水層的深度≮1.0m。截滲墻的有效厚度12～15cm，采用525＃水泥作固化料，水泥土中水泥的含量≮15%，墻體垂直度＜0.5%。施工前應(yīng)對(duì)各截滲段進(jìn)行截滲效果實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果再適當(dāng)調(diào)整水泥摻入量、墻體厚度等指標(biāo)。

5.填塘固基

由于歷史原因，賈魯河大堤兩側(cè)沿堤縱向溝塘分布較多，深度多在1～4m，最深的達(dá)6m，這些溝塘在汛期隨著河道水位的升高，背水側(cè)堤基的滲透出逸比降逐步增大，一旦超過堤基的抗?jié)B臨界比降，就會(huì)產(chǎn)生管涌等滲透破壞，特別是在險(xiǎn)工地段，岸陡灘窄，甚至局部無灘，且堤基多夾砂層，堤內(nèi)外水力聯(lián)系密切，聯(lián)通性好，歷次高水位洪水時(shí)均發(fā)生堤內(nèi)坑塘滲水等險(xiǎn)情，給堤防的安全帶來隱患，必須進(jìn)行治理。

針對(duì)這些特殊地段，工程地質(zhì)勘察報(bào)告建議采用固灘、灌漿防滲、填平坑塘、堵塞滲水通道等措施延長滲徑。在灘地土料相對(duì)比較豐富的堤段，填塘壓滲是最為簡單易行、節(jié)省投資且效果較好的防止?jié)B透破壞的處理辦法。

6.結(jié)論

堤基截滲的設(shè)計(jì)和處理在河道治理中是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，處理不好就可能會(huì)發(fā)生管涌或者流土破壞。在進(jìn)行滲流計(jì)算時(shí)，運(yùn)用流場理論進(jìn)行計(jì)算，可以更好更準(zhǔn)確地對(duì)堤基的滲流情況進(jìn)行分析。進(jìn)行堤防加固的措施有很多，在選擇方案時(shí)，要考慮取材、安全性、經(jīng)濟(jì)性等各種因素，從而作出一個(gè)最為合理的選擇。