堤圍常見問題及其加固技術(shù)的思考

沈建平

(杭州廣正建設(shè)工程有限公司,杭州 311100)

堤圍常見問題及其加固技術(shù)的思考

沈建平

(杭州廣正建設(shè)工程有限公司,杭州 311100)

堤身的滑坡、裂縫及滲漏是日常運(yùn)行中堤圍的常見問題，堤圍的各個部位都有可能出現(xiàn)，主要原因是堤圍局部的沉陷、堤圍土體的干縮或滑坡，對堤圍進(jìn)行防滲措施的比較與分析，有目的的對滲透處理進(jìn)行探究。針對堤圍所處地理位置和堤身及堤基的具體地質(zhì)情況，闡述了堤圍常見問題及其處理方法，提出相應(yīng)的防滲加固措施，滿足堤圍的防滲安全。

堤圍；裂縫；滑坡；滲漏；灌漿法

0 引 言

根據(jù)多年對堤圍的養(yǎng)護(hù)與運(yùn)行的日常管理經(jīng)驗(yàn)，洪水過后圍堤一般都會發(fā)生一些裂縫或滑坡，堤基甚至發(fā)生滲漏。所以凡是洪水過后都必須全面檢查堤圍，及時處理出現(xiàn)的問題，防止更大問題的出現(xiàn)。

堤身的滑坡、裂縫及滲漏是日常運(yùn)行中堤圍的常見問題，堤圍的各個部位都有可能出現(xiàn)，主要原因是堤圍局部的沉陷、堤圍土體的干縮或滑坡[1]。

從成分來分，有沉陷裂縫、干縮裂縫及滑坡裂縫，從走向來分，有龜裂、橫向、縱向裂縫。

在圍堤發(fā)生的問題中較為嚴(yán)重的就是堤圍滑坡，極易致使堤圍失事的出現(xiàn)，有以下4種原因造成此問題：

1)施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，沒有充分壓實(shí)。

2)坡度過陡。

3)排水棱體出現(xiàn)失靈致使浸潤線升高。

4)堤基有弱土層或淤泥構(gòu)成，基礎(chǔ)差。

堤圍工程中最常見的問題是堤圍滲漏，即壩身中有水體透過而致使水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)闃?gòu)筑土質(zhì)堤壩的原料即土料有著一定的透水性，所以如果土料沒有夯實(shí)或者選擇不當(dāng)，在高水位的持續(xù)作用下就會使得壩體里的水分增加，抬高了出溢點(diǎn)及浸潤線，如果處理的不及時，則極易出現(xiàn)漏洞、塌坑及滑坡的出現(xiàn)，嚴(yán)重危害著土質(zhì)堤壩的穩(wěn)定與安全。

浸潤、散浸、集中滲透、流土、管涌及潰塊是其主要的演變過程，原因是多方面的，包括地質(zhì)地形、筑底材料及施工質(zhì)量等方面[2]。

下面將簡單分析這些問題并提出相應(yīng)的解決方辦法。

1 處理堤圍裂縫的方法

根據(jù)圍堤裂縫的不同情況及其原因，處理的方法也不同，其中灌漿法和開挖回填法是兩種最為常用的方法。

1.1 灌漿法

若堤身出現(xiàn)內(nèi)部裂縫、堤圍裂縫較深或裂縫過多且開挖較難，嚴(yán)重影響堤坡穩(wěn)定時可以采用灌漿法：

1.1.1 施工程序

鉆孔由劃定的位置進(jìn)行，再此孔中插入小于或等于此孔徑的鋼管，連接鋼管與輸漿管，灌漿則采用泥漿機(jī)及灌漿機(jī)完成。若灌漿機(jī)缺乏，重力灌漿可以彌補(bǔ)。

1.1.2 灌漿壓力

灌漿質(zhì)量直接受到灌漿壓力大小的影響，灌漿壓力的選擇首先要保證堤身的安全。

1.1.3 灌漿孔布置

灌漿孔的布置應(yīng)根據(jù)對裂縫位置、分布及深度，堤身滲漏情況及堤圍施工填筑質(zhì)量的探測與調(diào)查情況決定。

1.2 開挖回填法

如果表層裂縫和防滲部位裂縫的深度不大則可采用開挖回填法，其是一種較為徹底的處理裂縫方法。

1.2.1 處理橫向裂縫

會導(dǎo)致順縫漏水情況的出現(xiàn)，最終致使堤身穿孔，所以要開挖回填各種橫縫，處理要徹底，同時水順縫開槽要挖開。如果裂縫深度較大，階梯型應(yīng)成為溝槽的開挖形式。如果橫縫貫穿了，則必須進(jìn)行與裂縫十字相交的結(jié)合槽的開挖，回填必須在溝槽呈現(xiàn)梯形斷面后再進(jìn)行。

1.2.2 處理縱向裂縫

如果由均勻沉陷而造成的縱向的裂縫深度及寬度較大，則必須進(jìn)行開挖回填；若裂縫寬度較小，堤身受到的威脅也較小，則可以只將縫口封閉，或者先封口后處理。

1.2.3 處理干縮裂縫

若干縮裂縫在均質(zhì)堤圍地面出現(xiàn)，則一般可在水浸入堤身時自行愈合；若出現(xiàn)較深的干縮裂縫或土體的含水量因雨水沿裂縫滲入而增大，致使裂縫區(qū)的土體的抗剪強(qiáng)度降低，裂縫繼續(xù)發(fā)展，處理時可用開挖回填法。

先將少量石灰石水灌入到裂縫中以使得其更清晰，挖槽時沿著石灰痕跡，灑濕槽周圍并用同樣的土料進(jìn)行回填，夯實(shí)分層進(jìn)行，表面上采用沙性保護(hù)層填筑。若干縮裂縫出現(xiàn)在黏土堤身上，則應(yīng)全部清除裂縫表層土后再用原設(shè)計的土料分層壓實(shí)填筑。

2 堤圍滑坡處理

2.1 開挖回填

開挖回填主要針對的是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量較大而出現(xiàn)的滑坡問題，具體的處理方式是先挖出滑坡部位的全部土體，再壓實(shí)時采用好的土料進(jìn)行填筑。如果堤身內(nèi)部還有軟土層存在，則應(yīng)也將其清除后再進(jìn)行回填處理，堤腳的排水設(shè)施也必須在開挖回填后處理好。

2.2 放緩堤坡

對于邊坡過于陡峭而引發(fā)的滑坡則應(yīng)該將坡堤放緩，具體的處理方法為挖除滑動的土體下部或全部的隆起部分，修復(fù)時按計算出的安全坡度進(jìn)行；同時，應(yīng)石洞第一堤身的斷面進(jìn)行加大，坡面也進(jìn)行一定程度的加厚，堤腳的排水設(shè)施也必須做好。

2.3 壓重固腳

砂石的加固坡腳應(yīng)在滑坡坡腳處使用，對其抗滑能力進(jìn)行增大，此方法可以有效地防止滑動的出現(xiàn)，最常用的兩種形式為成為幫坡的壓坡體及又名平衡臺的鎮(zhèn)壓臺。

2.4 清淤排水

要想解決堤基有淤泥層或軟弱層所引發(fā)的滑坡問題，最有效的方法就是清除全部的淤泥或軟弱層。清除分布較大的淤泥或軟弱層，是一個十分困難的事情，這時可以先對堤腳部分進(jìn)行清除，然后挖一條導(dǎo)滲排水溝進(jìn)行排水，以此來降低淤泥或軟弱層的含水量，并且通過在堤腳砂石料作為壓重固腳，增加抗滑的能力。

3 堤圍滲漏處理

為了防止堤身和堤基因?yàn)闈B流而遭到破壞，這就需要對此事先進(jìn)行防滲措施，為了增強(qiáng)堤身和堤基的抗?jié)B流破壞能力，減小滲流出逸坡降和降低堤壩浸潤線的情況，在處理上根據(jù)“前堵、后排、中間截”的原則進(jìn)行。堤圍滲控措施共分為4種類型，分別是堤外黏土鋪蓋堤外黏土鋪蓋、堤基垂直防滲、堤內(nèi)壓重和堤內(nèi)排水減壓井[3]。

3.1 堤外黏土鋪蓋

采用黏土鋪蓋防滲時要分析堤基相對不透水層埋藏的是否較深，透水層是否較厚，以及臨水側(cè)是否有穩(wěn)定灘地之后再做出判斷。

計算鋪蓋的長度和厚度，以保證延長的滲徑滿足堤壩的穩(wěn)定要求。在對鋪蓋加固的堤段確認(rèn)范圍時，應(yīng)該全面的考慮，不僅僅要考慮防滲安全，還要與經(jīng)濟(jì)作比較，有些透水層是天然弱透水層，可以很好的作為防滲鋪蓋，天然鋪蓋不好的部分可以進(jìn)行黏土鋪蓋方法。

在確定這一措施之前，應(yīng)該具體、科學(xué)、細(xì)致的調(diào)查清楚天然弱透水層及下臥透水層的分布、級配、厚度、滲透系數(shù)和允許的滲透坡降等情況，一些有堤身擋水部位，還要用聯(lián)合鋪蓋和黏土斜墻加以鞏固，使堤身防滲能力更好。

3.2 堤基垂直防滲

根據(jù)透水層的埋藏深度和防滲墻達(dá)到的深度考慮是否用堤基垂直防滲方式，這種方式還分封閉式、半封閉式和懸掛式：

1)封閉式防滲墻底是不透水層，有著非常好的防滲作用，但是由于它與堤內(nèi)外地下水相脫離，就會使地下水環(huán)境得到改變，由此可以引發(fā)一系列的生態(tài)問題，所以不能輕易的使用這種方法。

2)懸掛式防滲墻主要針對的是土層上部進(jìn)行防滲的措施，它是通過延長滲徑來降低堤內(nèi)水頭、減小出逸坡降和降低堤身浸潤線，但往往效果不是很好，在實(shí)施措施之后還是有滲透量。

3)半封閉式防滲墻恰恰是在這兩種的中間，它不但可以有效地降低堤內(nèi)水頭、減小出逸坡降和降低堤身浸潤線，還可以與堤內(nèi)外地下水相互聯(lián)系。

垂直防滲墻要想深入礫砂層，甚至進(jìn)入更深的殘積土層，就必須采用射水法造墻和高噴防滲墻技術(shù)：

1)對于高噴法技術(shù)來說，它是一種比較傳統(tǒng)的技術(shù)，單價相對較高。

2)而射水造墻法則是一個單價相對較低的新技術(shù)。

3.3 堤身壓重

在堤身背水側(cè)培土壓重，要把握浸潤線不要在堤坡溢出。為了符合后排原則控制滲流，需要堤壩背水面填筑的土料透水性要很好。

平工堤段按照1∶10壓重體填筑，堤身控制浸潤線是1∶8。背水堤坡的浸潤線出逸點(diǎn)低于壓重體頂面高程1.5m，邊坡達(dá)1∶6，頂寬通常是4～6m。如果出逸點(diǎn)數(shù)值比較高的時候，就算是修筑了一級壓重也無法滿足需求的時候，可以按照多級修筑，以此節(jié)約土資源。

3.4 減壓井與堤內(nèi)排水

通常情況是沿堤坡內(nèi)腳埋設(shè)反濾體與導(dǎo)滲溝，通過堤基與堤身共同滲透的水，還可以運(yùn)用到專門排水泵以及其它排水設(shè)施中去，以此來提高堤身與堤基的穩(wěn)定性以及干爽性。在給深層基礎(chǔ)滲透水輔進(jìn)行減壓井排水的時候，能夠達(dá)到更好的防滲透的破壞作用。

4 結(jié) 論

根據(jù)地理環(huán)境以及具體的情況來說，對堤圍進(jìn)行防滲措施的比較與分析，有目的的對滲透處理進(jìn)行探究和確保大堤的裂縫，具體的解決措施可以參考堤防工程推出的具體措施。

該工程的具體處理辦法，通過分析比較這些方案進(jìn)行：選取射水法垂直防滲墻、黏土斜墻、黏土鋪蓋方案，并通過減壓井排水以及原反濾導(dǎo)滲排水溝來滿足需求。利用這些方法的主要優(yōu)勢在于成本較低，操作簡單，可運(yùn)用在具有灘地的堤段，且當(dāng)?shù)赜休^好的防滲土料。假如在當(dāng)?shù)氐臈l件允許的情況下，這是應(yīng)該最先考慮的方案。

為了滿足堤身與堤基的滲透要求，混凝土垂直防滲墻的防滲垂直效果比較顯著，可以用在堤外無灘地填筑黏土鋪蓋的堤段上，在舊堤身內(nèi)施工過程中，防滲墻的軸線處在堤頂中心線偏上游，舊堤頂與墻頂高程一樣高，依據(jù)不同堤段的地質(zhì)狀況，墻底高程計算確定于，墻體允許的滲透坡降>45，防滲墻整體滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為≤1×10-7cm/s，混凝土墻體厚度有30cm，墻體混凝土強(qiáng)度≥14MPa，J=0.35。樁號1+983到2+650段以及0+437到0+950段的堤外主河床接近堤腳，無灘地。

舉例來說，運(yùn)用防滲方案里的黏土鋪蓋法，通過沿堤的縱向筑圍堰，對基坑進(jìn)行排水以后，接著攔河壩開閘放水，或填筑黏土鋪蓋，減少了江河水位以后，接著填筑黏土鋪蓋，通過分析與比較以后，攔河壩開閘放水的施工方案的總體特點(diǎn)是：整體預(yù)算不合理，施工難度較大，所涉及的范圍較廣。

在基坑排水以后，進(jìn)行填筑黏土鋪蓋方案以及堤段增江主河床筑縱方案，主要缺點(diǎn)包括：填筑1～6m高的基坑排水量大、黏土鋪蓋量大、圍堰填筑工程量大、圍堰難度大，所以，對于上述的說法，在運(yùn)用減壓排水井以及原反濾導(dǎo)滲溝的基礎(chǔ)上，防滲主要采用了混凝土垂直防滲和黏土斜墻以及堤外填塘固基的方法。

從地質(zhì)勘察報告上的數(shù)據(jù)顯示，該工程的堤段堤身粉砂的含量比較高，但是部分堤段堤身密實(shí)度較低，特別有些地方還出現(xiàn)了孔洞現(xiàn)象，然而，根據(jù)不同情況，大堤進(jìn)行加固時要采用不同的施工措施，堤身可以毋須防滲透也能滿足其需求。

[1]牛運(yùn)光.淺議堤防加固措施[J].中國水利，2000(06)：32-34.

[2]張珂妍，李想.堤壩防滲方案及適用條件[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009，15(03)：246-247.

[3]宋革中.淺析水利工程防滲成因及加固技術(shù)分析[J].中國城市經(jīng)濟(jì)，2011(20)：174.

1007-7596(2014)01-0251-03

2013-11-02

沈建平(1970-)，男，浙江杭州人，工程師，從事水利工程建設(shè)管理工作。

U656.2

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