堤防工程滲流控制淺析

【摘要】淮淠堤防全長(zhǎng)130余公里，主要堤防為正南淮堤、張馬淠堤、壽西淮堤、牛尾崗堤、壽縣城墻、城南圈堤及二里壩攔洪堤。這些堤防工程沿河修筑，防線長(zhǎng)，基礎(chǔ)差，堤身質(zhì)量參差不齊，一旦失事，影響面廣，對(duì)堤壩的滲流控制應(yīng)予以特別關(guān)注。現(xiàn)結(jié)合我縣實(shí)際，就堤防管理工作中出現(xiàn)的滲流控制問題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

【關(guān)鍵詞】堤防工程；滲流控制 ；措施

一、滲流控制的重要性

滲流控制是關(guān)系到水利工程安全、人民生命財(cái)產(chǎn)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大事。在水利工程中，地表水的沖刷破壞常會(huì)引人注意，也比較容易發(fā)現(xiàn)和挽救；而地下水的沖刷由于隱蔽性強(qiáng)，不能被人直觀看見，常被忽視，有時(shí)問題一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，會(huì)立即導(dǎo)致工程的破壞，難以補(bǔ)救。因此，一般水利工程受地下水滲流沖刷破壞常比地表水沖刷破壞較多且嚴(yán)重，而堤壩滲流問題尤為突出。

二、堤防工程滲流控制的特點(diǎn)

堤防軸線位置多系歷史形成和河勢(shì)控制決定，不能隨意選定防滲條件好的部位，且多修建在含有深厚透水層或軟土層的沖積平原上；由于堤身長(zhǎng)期不擋水，容易產(chǎn)生干縮裂縫，粘性土堤身易出現(xiàn)蟻穴、獸洞；堤防工程的堤基多為沉積的沙質(zhì)壤土、或?qū)由惩?，滲流穩(wěn)定條件較差；堤身經(jīng)歷年培修、養(yǎng)護(hù)，堤身填料及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是防汛搶險(xiǎn)加固，接縫多，就近取土，碾壓不實(shí)，質(zhì)量較差，取土破壞了近堤地面的天然防滲作用；臨河堤側(cè)，受水流沖刷，淤?zèng)_無常，并受河床演變影響，難以布設(shè)防滲工程，或防滲工程造價(jià)高，效果不明顯，不經(jīng)濟(jì)合理。堤防的特點(diǎn)導(dǎo)致堤防滲流控制措施必須截排結(jié)合，以排為主，既使是壓滲工程，也必須在排滲的基礎(chǔ)上進(jìn)行壓滲。我縣淮淠堤防自確權(quán)劃界后大多都有護(hù)堤地，堤外灘地植樹造林，消減風(fēng)浪，減緩流速，增加淤積，起到一定的鋪蓋防滲作用；堤內(nèi)護(hù)堤地完整，部分堤防減壓設(shè)施完好，在汛期起到了較大的作用。

三、堤壩滲流破壞機(jī)理及類型

土壩破壞來源于水和其它外力的侵襲以及土體強(qiáng)度的不足，原因不同，發(fā)生的現(xiàn)象也有不同。

1、砂層地基的承壓水頂穿表層弱透水粉質(zhì)壤土或淤泥的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)生局部集中滲流形成流土泉涌現(xiàn)象，并繼而向地基的上游發(fā)展成連通的管道。此時(shí)如果大管涌道失去拱的作用，堤壩即裂縫下沉而破壞，嚴(yán)重者還會(huì)在臨水側(cè)壩腳附近引起水流旋渦。對(duì)于土壩上游黏土鋪蓋的裂縫失效以及河堤臨水側(cè)的河水淘刷等不利因素，均能加速破壞。

2、背水坡腳大面積發(fā)生小泉涌的砂土沸現(xiàn)象，使坡腳軟化或受浮力后失去支承力而引起大滑坡。由于堤壩本身或地基的滲流，外部出口處的管涌開始逐漸將細(xì)粒帶走，直至坡面破壞。浸潤(rùn)線滲點(diǎn)處的土粒首先被沖蝕沿坡面向下移動(dòng)堆積于坡腳，逐漸在坡面形成局部凹陷和小溝；或沿壩底接觸面、壩體內(nèi)的透水層形成集中滲流通道造成沖蝕破壞。

3、由于汛期水位驟降堤壩內(nèi)孔隙水壓力變化而發(fā)生滑坡，多在下降水位的附近坍滑，如果臨水側(cè)受河水淘刷，則更容易造成滑坡。

滲流破壞是一種漸進(jìn)的侵蝕破壞過程，發(fā)展過程取決于汛期洪水位和土體的滲透特性，研究滲透破壞機(jī)理時(shí)，必須綜合考慮土體結(jié)構(gòu)特性及地下水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

四、滲流控制的基本內(nèi)容

滲流問題主要是建筑物及其地基與側(cè)岸的破壞和漏水，重點(diǎn)是土的滲透破壞或滲透變形，而引起破壞的內(nèi)在因素則是滲流水的作用。因此需要通過探測(cè)來查明滲流的分布，或結(jié)合不同建筑物類型和發(fā)生滲流問題的部位，著重探明以下因素：滲流水頭線、滲流量、滲流位置、滲流類型。通過現(xiàn)場(chǎng)查看，確定制定滲流控制的措施。

五、堤防工程滲流控制措施

堤壩滲流控制的目的是減少壩基滲流壓力，保證壩基穩(wěn)定。這里主要介紹根據(jù)我縣堤壩的特點(diǎn)而進(jìn)行的滲流控制措施。

1、水平防滲與垂直防滲相結(jié)合。

水平防滲一般采用水平防滲鋪蓋，多由不透水的粘性土經(jīng)碾壓而成，有的在重點(diǎn)部位鋪設(shè)土工布，以增強(qiáng)其防滲性能。垂直防滲主要有截水槽、混凝土防滲墻和帷幕灌漿三種形式，其作用是為了截?cái)嗤杆畬樱瑢?shí)踐來看，垂直防滲比水平防滲效果要好。在具體的實(shí)施過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況、經(jīng)濟(jì)合理性分析、工后效果將水平防滲與垂直防滲相結(jié)合，使?jié)B流控制更徹底。

2、上游防滲必須與下游排滲相結(jié)合。

我縣具體措施可在上游河床設(shè)鋪蓋或水平防滲，如黏土鋪蓋、混凝土護(hù)坡等；在中上游切斷強(qiáng)透水地基的垂直防滲，如截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等；也可考慮向下游延伸滲徑長(zhǎng)度或壓坡增厚，如加寬堤壩壓滲平臺(tái)的厚度和寬度?？偟拇胧┚褪巧嫌味隆⒅虚g截、下游排的原則。排滲可分水平和垂直，即水平排滲層與排滲溝、管、井相結(jié)合措施。

3、控制措施與地質(zhì)條件相結(jié)合。

滲流控制方案的選擇，依賴于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，針對(duì)不同地質(zhì)條件采用相對(duì)的控制措施。透水層深小于10-15m時(shí)，宜采用垂直防滲；透水層很深大于10-15m時(shí)，當(dāng)漏水量不重要可以用水平防滲；透水層超過20m，采用混凝土防滲墻等措施防滲。雙層地基應(yīng)盡量利用和整修上游的天然覆蓋層，如果深河槽局部覆蓋層已被沖刷，尚應(yīng)以人工鋪蓋填補(bǔ)足夠長(zhǎng)度。下粗上細(xì)的沖積層，在透水性顯著加大時(shí)，下游排水設(shè)備也宜設(shè)置豎井，豎井應(yīng)通至強(qiáng)透水的下層。

4、反濾層保護(hù)

反濾層作用是濾土、排水，以增加滲流出口處土體的抵抗?jié)B透變形的能力，反濾層一般是由二至三層不同粒徑的砂石料組成。層次與滲流方向正交，粒徑順?biāo)鞣较蛴杉?xì)到粗排列，材料分層粒徑級(jí)配具有嚴(yán)格的要求。在土壩土質(zhì)防滲體（包括心墻、斜墻、鋪蓋、截水槽等）與壩殼或壩基透水層之間以及下游滲流出處，均需設(shè)置反濾層。反濾層的材料應(yīng)為耐久、抗風(fēng)化的砂石料。我縣正南淮堤加固工程中采用土工織物做反濾料，在日后的工程運(yùn)用中及汛期亦收到了較好的效果。

在考慮使用何種滲流控制措施的同時(shí)，應(yīng)對(duì)滲流控制措施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選分析，確定最佳施工方案。

六、結(jié)語

從以上對(duì)滲流的分析可以看出，滲流問題是決定堤防安全與否的關(guān)鍵所在，因此在設(shè)計(jì)與施工中都必須對(duì)防滲措施予以充分重視。

作者簡(jiǎn)介：張友奇，（1977、08），男，漢族，安徽省淮南市壽縣人，本科，現(xiàn)任安徽省淮南市壽縣淮河河道管理局工程股股長(zhǎng)，研究方向水利工程。