淺析堤防整治工程防滲加固處理措施

焦戈君

（進賢縣水務局水利工程建設質量與安全監督站，江西 南昌 331700）

滲漏是造成堤防汛期散浸、管涌、漏洞等險情的重要原因之一[1]。土堤多使用當地材料填筑而成，由于土壤質地不良，強度低、孔隙率高等原因給工程的安全運行帶來很大隱患。防滲加固常用措施有垂直防滲、水平防滲、排水減壓和淤背蓋重等[2]。進賢縣三叉港堤防現狀岸坡河流彎曲程度大，局部圩堤段堤身填土質量差，汛期常出現滲漏、滑坡及潰堤等險情，堤身、堤基未采取防滲措施。針對圩堤堤身填筑材料為壤土或夾砂壤土，填筑質量差，碾壓不實致使其防滲能力不足，汛期外河水易通過透水性較強的砂性土滲入堤內，產生堤身滲漏甚至脫坡等現象，擬從源頭開展計算分析，提出加固措施并予以驗證，徹底解決滲透安全隱患。

1 工程概況

1.1 堤防現狀

進賢縣三叉港堤防整治工程位于江西省南昌市進賢縣南臺港，項目起始于南臺鄉涂家壟上游，沿河順流而下，于南臺鄉羅家咀匯入軍山湖。現狀堤頂頂寬3.5 m～5.5 m，迎水坡坡度一般為1∶0.69～1∶2.76，背水坡坡度一般為1∶0.71～1∶3.26。堤高3.5 m～8.4 m。擬整治河道總長11.20 km，其中整治堤防總長6.926 km，岸坡加固2.528 km，涉及南臺鄉的石坑村及赤嶺村等沿河村莊及大面積耕地，保護人口4800 人，保護耕地10414 畝。堤防整治項目主要包括堤防加高培厚、堤身堤基防滲處理、護坡護岸、穿堤建筑物加固等。

1.2 堤防滲透破壞

局部堤身段填筑材料以粉質粘土、壤土、粉細砂、中粗砂為主，填筑質量較差，防滲能力不足，汛期外河水易通過透水性較強的砂性土滲入堤內，產生堤身滲漏甚至脫坡。

堤基地質結構分雙層結構（Ⅱ1、Ⅱ2）。當河水水位高于堤內地面且持續一定時間時，Ⅱ2 類結構類型堤基存在滲透變形或破壞的可能。南臺港河道圩堤內側堤腳沿線為人工開挖池塘或農田，上部粘性不透水層遭到削薄及破壞，在持續高水位情況下，河水勢必沿滲流通道較短、蓋層較薄弱處產生滲透破壞。堤基地質結構具體分類見表1。

表1 堤基地質結構分類標準表

2 堤防滲漏破壞及加固處理措施

2.1 計算方法

采用河海大學開發的水工結構有限元分析系統Autobank計算。

2.2 計算斷面選擇

滲流計算斷面選擇在堤后高程低于堤防設計水位以下的堤段，計算典型斷面取樁號K6+500 堤防。計算設計洪水位下堤身浸潤線、出逸點的位置、逸出段與背水側堤基表面的出逸坡降。

2.3 滲透分區及滲透指標的確定

綜合考慮地質勘察資料的室內外土工試驗成果，采用地勘建議值確定滲流系數。典型斷面分區的滲透系數取值見表2。

表2 典型斷面滲透分區及指標表

建議堤身K6+500 粉質粘土（填土）、堤基粉質粘土、堤基礫質粘土的允許滲透比降分別為0.32、0.35、0.40。

2.4 堤身計算結果及分析

2.4.1 堤身滲流分析計算

滲流分析計算考慮迎水側設計洪水與背水側相應水位結合情況。按照上述工況組合進行計算，典型斷面滲流等勢線及浸潤線見圖1，典型斷面滲流計算成果表3。

圖1 樁號K6+500 堤防滲流計算成果圖

表3 加固前堤防典型斷面滲流計算成果表

由表3 計算可知，背水側堤身最大滲透坡降大于允許值，說明堤防堤身存在滲透破壞，需采取滲流保護措施。

2.4.2 堤身抗滑穩定計算

經計算，堤防抗滑穩定安全系數大于規范值，滿足穩定要求，見表4。

表4 典型斷面堤坡抗滑穩定計算成果表

2.5 堤基滲流計算結果分析

滲流分析計算考慮迎水側設計洪水與背水側相應水位結合情況。按照上述工況組合進行計算，繪制典型斷面的滲流等勢線及浸潤線，見圖2，斷面滲流計算成果表5。

圖2 堤基滲流計算成果圖

表5 加固前堤基典型斷面滲流計算成果表

由表5 計算成果可知，背水側堤基最大滲透坡降大于允許值，說明堤防存在滲透破壞，需采取滲流保護措施。

2.6 防滲加固處理措施

2.6.1 堤身加固處理

根據進賢縣類似工程經驗及實際工程運用情況，對上述存在堤身滲透破壞的堤身的采用粘土斜墻培厚的方法進行處理。

具體方案為在堤身臨水坡清除表土、雜物整平，加設防滲粘土斜墻，回填防滲性能好的粘土，分層夯實。設計粘土斜墻頂高程不應低于非常運用條件下的靜水位。回填土料采用粘性土料，要求粘粒含量為35%～50%。粘性土的設計指標主要是滲透系數、含水量和干密度。回填土料要求滲透系數小于1×10-5cm/s，并且有較好的塑性和滲透穩定性，含水量控制在20%～30%左右，塑限附近為宜。回填土料的干密度，可以由公式計算或由擊實試驗確定，粘土的設計干密度要大于土體天然干密度的1.02～1.12 倍并且不小于1.5 g/cm3。

斜墻采用粘土填筑，由于現有堤防為均質土壩，要求斜墻土料的滲透系數小于原壩土料滲透系數的1%以下，斜墻土料的滲透系數K≤1×10-5cm/s。斜墻頂部的水平寬度取為1.5 m，斜墻底部厚度則根據土料允許滲透坡降而定。

2.6.2 堤基加固處理

根據滲流計算結果、地形地質條件和險情分布，對已出現滲流險情或存在滲漏隱患的堤段采用堤內水平蓋重能滿足防滲要求，且蓋重厚度不大，工程量相對較小，結合當地搶險除險實踐和經驗并參照江西省堤防堤基防滲處理經驗，確定采用水平壓蓋（壓浸臺）的防滲措施。

水平壓蓋作用是延長滲徑，降低滲透出逸坡降，有臨水側防滲鋪蓋和背水側壓滲蓋重。為延長滲徑，降低滲透出逸坡降，根據堤防工程多年的治理經驗，在背水側壓滲蓋重，將堤內的取土坑、水塘填平和修筑壓浸臺，能起到較好的防滲作用，同時，還可增加內坡的抗滑穩定。此方法的缺點是通過填土增加土厚，雖然局部滲透穩定解決了，但不能降低堤內地下水壓力，對一些地質條件極差、或存在淺層夾砂質透水體堤段，土方工程量大，壓蓋厚度寬度大，方案不經濟。但當背水側堤基存在的剩余水頭不太大，采用水平蓋重處理時，是經濟合理的。

2.7 加固措施驗證計算

滲流分析計算考慮迎水側設計洪水與背水側相應水位結合情況。按照上述工況組合進行計算，典型斷面滲流計算成果表6。

表6 加固后堤防典型斷面滲流計算成果表

由表6 計算成果可知，背水側堤基最大滲透坡降小于允許值，說明堤防經過處理后不存在滲透破壞。

3 結語

堤身填筑材料質地不良，施工質量難以保證。同時，堤基作為滲透穩定性不良的“二元結構”地層，地基上部為不透水層，以下為較厚的透水性土層，中間還可能有夾層或透鏡體。這種薄弱環節存在要求必須采取適當的防滲措施。防滲加固作為進賢縣三叉港堤防整治工程中的關鍵環節，關系到整個工程的實施效果。本文從滲流穩定計算、加固措施研究到最終的驗證評價提出了防滲加固工程的整套流程，是堤防加固工程可以借鑒的模式之一。