堤防滲透變形成因分析及加固處理措施

何艷華

（安徽省水利水電勘測設計院勘測分院，安徽蚌埠233000)）

堤防滲透變形成因分析及加固處理措施

何艷華*

（安徽省水利水電勘測設計院勘測分院，安徽蚌埠233000)）

對堤防所發(fā)生的滲透破壞成因進行了較為系統的分析，對堤防滲透破壞進行了分類，并對不同滲透破壞類型提出了相應的加固處理措施。

堤防滲透變形成因；分類；加固處理措施

1　概述

1991年淮河流域發(fā)生百年一遇大洪水，1998年長江、松花江發(fā)生特大洪水，長江干流九江段發(fā)生決堤險情，2008年安徽滁河發(fā)生歷史第二大洪水，2010年6月江西撫河干流右岸唱凱堤段發(fā)生潰堤，2010年7月11日安徽桐城大沙河青草段發(fā)生崩岸、潰堤，損失十分慘重。在“98大洪水”過后，我國掀起了一輪治理江河、湖泊、大中型水庫的新高潮。根據這些年來的汛期抗洪搶險資料統計結果，發(fā)現堤防由于滲透變形而導致的險情約占據了60%～70%，可見堤防滲透變形破壞是非常普遍的，而且此類險情形成原因復雜，治愈難度較大。本文就此針對堤防滲透變形成因進行分析、分類，并針對不同的滲透破壞提出了加固處理措施。

2　堤防滲透變形的成因分析和分類

2.1堤身滲透變形的成因分析和分類

堤身的滲透變形類型主要有滲水（散浸）造成的堤坡沖刷、堤身漏洞以及堤身接觸沖刷。

（1）堤坡沖刷就是背水側堤坡的出逸坡降大于允許比降而產生的滲透破壞或由于滲水集中造成對出水點以下的坡面產生水流沖刷。主要成因在于：①堤身斷面寬度不足，堤坡偏陡；②堤身透水性強，或填筑層面未處理好，導致堤身水平向滲透系數偏大；③新老堤身、堤段施工接頭處存在薄弱結合面，如清基不徹底或根本未清基以及堤段結合部未進行壓實等。

（2）堤身漏洞就是堤防背水坡或堤腳附近出現橫貫堤身的流水孔洞。由于漏水洞中集中水流對土體的沖刷力很強，往往險情發(fā)展很快，因此危害性很大，俗話說“千里長堤，潰于蟻穴”就是這個道理。產生堤身漏洞的主要原因有：①堤身填筑質量差，土料含砂量高，有機質多；②有生物洞穴或其它易腐爛的物料以及其它隱患如存在未清理的舊涵洞、坑窖、棺木等。

（3）集中滲流產生的堤身接觸沖刷。主要成因有；①堤身以及穿堤建筑物與堤身間出現橫向貫穿裂縫；②新老堤身結合面未清基或清基不徹底；③堤防分段建設的結合部填筑密度低等。

2.2堤基滲透變形的成因分析和分類

堤基滲透破壞產生的成因主要為：隨著汛期水位的逐漸升高，背水側堤基的滲透出逸比降增大，當出逸比降超過堤基的抗?jié)B臨界比降時，產生滲透破壞。滲透破壞首先在堤基的薄弱位置出現，如背水側的坑塘或表土層較薄的部位。堤基的滲透破壞常表現為泡泉、沙沸、土層隆起、浮動、膨脹、斷裂等。

根據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》GB50487-2008附錄G，堤基滲透破壞主要有4種類型，即流土、管涌、接觸沖刷以及接觸流失。粘性土一般發(fā)生流土、接觸沖刷、接觸流失3種破壞形式、而無粘性土除以上3種破壞形式外，還發(fā)生管涌破壞。堤基發(fā)生滲透破壞的類型判別參見表1，從表1中可見，管涌和流土發(fā)生在單一結構堤基中，在堤防的滲透破壞中最為常見，而接觸沖刷以及接觸流失發(fā)生在雙層或多層結構堤基中，當無法判別滲透破壞類型時，可以通過室內或室外滲透變形試驗來確定。

3　堤防滲透變形的加固處理措施

3.1堤身滲透變形的加固處理措施

根據以上敘述可知，堤身滲透變形存在堤坡沖刷、堤身漏洞以及堤身接觸沖刷，以下針對不同的堤身滲透變形類型提出加固處理措施。

表1　堤基滲透變形判別表

（1）堤坡沖刷：加固處理措施分2種情況：對威脅背水坡抗滑穩(wěn)定的嚴重有害滲水，可采用填筑壓實法、機械吹填法或放淤固堤法加寬培厚堤身或做透水后戧，亦可以在臨水坡外幫或增建防滲斜墻，或采用做壩身垂直防滲；對不至于威脅堤坡抗滑穩(wěn)定，但可能產生堤坡沖刷、流土破壞的滲水，可采用貼坡反濾、透水后戧的方法進行處理。

（2）堤身漏洞：堤身漏洞往往由生物洞穴產生，汛前很難發(fā)現，但這種險情在汛期一般發(fā)展很快，對堤身危害很大。為防患于未然，汛前應首先對漏洞和跌窩隱患進行巡視、探查。對洞穴應采取開挖回填的方法進行加固處理，若開挖回填困難，則可以采取充填灌漿的辦法進行處理。

（3）集中滲流產生的接觸沖刷：可以采取以下3種措施：①對堤身與穿堤建筑物基礎接觸面的集中滲流，可采用高噴或靜壓注漿在臨水側做垂直防滲，也可以在接觸面采用靜壓注漿的辦法進行處理，必要時在背水側做反濾保護。對堤身與穿堤建筑物側墻間的集中滲流，可以采用接觸面靜壓注漿的方法進行處理。②對堤身橫向貫穿性裂縫以及新老堤身結合的水平層面產生的接觸沖刷，可采用臨水側開挖回填封堵或裂縫及接觸面充填灌漿的方法進行處理。③對堤防分段建設的結合部產生的接觸沖刷，可采用臨水坡截滲或結合部擠密灌漿的方法進行處理，必要時在背水坡采取反濾保護措施。

3.2堤基滲透變形的處理措施

堤基地質結構類型不同，堤基滲透變形破壞的加固處理措施亦不一樣，根據不同地質條件可以將堤基分為3種地質結構，即單一地質結構、雙層地質結構及多層地質結構類型，以下分單一地質結構和雙層或多層地質結構類型進行分析。

（1）單一透水堤基：淺層透水堤基宜采用封閉式垂直防滲措施進行處理，并應與堤身防滲體連成統一的防滲體系；當相對不透水層埋藏較深、透水層很厚時，可以采用半封閉帷幕進行垂直防滲，在背水坡腳采用壓滲蓋重進行處理。當臨水側有穩(wěn)定灘地時，也可以采用臨水側鋪蓋進行防滲處理。

（2）雙層或多層堤基：這種堤基在堤防工程中非常普遍，發(fā)生滲透破壞險情多，而且治愈較為困難。一般采取以下措施進行處理。

①對臨水側鋪蓋、背水側表土層或壓滲蓋重缺陷（池塘、人為挖坑、天然缺失等）造成的險情，應首先采取回填的方法恢復鋪蓋和表土層的完整性。臨水側鋪蓋回填的范圍在鋪蓋的有效長度以內，背水側表土層或蓋重的回填范圍應根據險情和地形地質條件、滲流計算以及堤防的重要程度等確定，可在距堤腳50～200m之間選擇。臨水側用粘性土材料，背水側用滲透系數比原土層大的材料進行回填，但應滿足反濾要求。

②對背水側堤基覆蓋層較薄且透水層較深的情況，可以采用壓實填筑法或吹填法增加蓋重；也可以采用在背水堤腳外適當位置設置減壓溝或減壓井的方法；同時也可以考慮蓋重和排水減壓溝井聯合使用的形式，以達到根治地基滲透破壞的目的。

③對覆蓋層較厚且下臥強透水層較深的地基，宜采用蓋重的措施進行處理，蓋重宜采用比覆蓋層滲透系數大的透水材料；也可以在背水堤腳外適當位置設置減壓井，達到減小揚壓力和除險的目的。

④對堤基下臥透水層不深、隔水層較淺的情況，應首先考慮采用垂直封閉式防滲措施；也可以采用蓋重或蓋重結合減壓溝井的方法。

⑤對多層地基且存在淺層弱透水層的情況，宜采用壓滲蓋重或結合減壓措施進行除險；也可以考慮半封閉式垂直防滲措施，但必須有充分的勘察資料，并經滲流計算充分論證后方可采用。

（3）巖石堤基：有些堤段基巖埋藏淺，堤身以下即為基巖地層，對于強風化造成巖基或堤基滲透變形破壞的情況，可以采用地基帷幕灌漿的方法進行處理。對臨水側有外灘的情況，也可以使用鋪蓋防滲，必要時可在背水側堤腳附近采取反濾保護措施。當巖溶或其他原因使巖基滲水量過大，以致威脅堤防安全時，可采用模袋灌漿或充填灌漿堵塞漏水通道，必要時可以加設防滲鋪蓋。

4　結語

（1）本文分別針對堤防的堤身以及堤基滲透變形類型、成因進行了較全面的闡述、分析，并對各種滲透變形類型提出了處理加固措施。

（2）滲透變形而導致的破壞在堤防工程中是非常普遍的，形成原因復雜，治愈困難，在堤防的除險加固中，針對滲透變形的加固處理，首先需要判別滲透變形類型，分析其形成原因，其次根據滲流控制原則和具體的地質條件，進行滲流計算，通過比選選擇經濟合理的除險措施，最后對所選擇的工程除險措施應進行精心設計和施工，最終才能達到根除滲透變形破壞的目的。

TV543

B

1004-5716(2015)07-0182-03

2014-07-27

何艷華（1972-），男（漢族），安徽蚌埠人，工程師，現從事水利水電工程地質勘察工作。