長江堤防防滲加固技術分析

金 軍

（安慶市長江河道管理處二分處，安徽 安慶 246008）

在我國長江流域的堤防工程除險和加固的施工作業過程中，防滲加固是一類關鍵的工程解決方案。按照國內、國際上的工程實踐經驗，堤防工程的防滲加固模式有多種，比如在迎水面位置修建防滲的鋪蓋、垂直類型的防滲墻、防滲的斜坡墻、填塘的固定地基和減壓用排水井等等解決方案。在工程實際推進的過程中，需要依據滲流的實際情況，科學選取一類或者多類防滲加固方案來實現除險加固的效果。

1 工程情況簡述

某市的長江堤防防洪能力提升項目，該工程實施的范圍包含了長江位置的主江堤，長度共18.187 km，工程項目的主要內容包含：（1）根據防洪工程的執行標準校核江堤部位防洪工程的高程，針對長江的堤防主江堤部位應用增高防浪圍墻、加強堤身的防滲能力、堤防橫斷面的覆土寬度加強以及背水坡區域的坡頂增加擋土墻等模式進行項目工程的加固作業；（2）主江堤區域全程進行防洪線的封閉作業；（3）主江堤區域全程進行堤頂道路的翻新作業；（4）主江堤區域全程堤腳部位的排水系統進一步完善；（5）主江堤區域的涵洞全部進行拆除并重新修建，水閘裝置也進行拆除和重新修建；（6）堤防區域的配套管理裝置進一步完善。

2 原江堤區域的防滲加固相關設計方案

按照前期的地質勘探報告，該段江堤區域的3個工程地質分段之中，堤身土體的滲透系數為K=（1.3×10-4～1.4×10-4）cm/s（根據注水試驗得到的數據），屬中等到偏弱的透水性能，堤身現階段也有發生滲透的情況，并且參考滲透以及滲流計算的結果，堤防滲流的量屬于偏大的情況。雖然之前曾經針對部分江提區域實施了劈裂灌漿的施工操作，不過其作用通常是為了整治白蟻病害，最新的一次地質學勘探的結果說明曾經進行劈裂灌漿操作的區段的堤身滲透系數，其注水試驗的結果仍為1×10-5cm/s左右。所以為了確保堤防工程的安全和穩定，需要對江堤項目工程實施全線的封閉。

本工程的初步設計時應用多頭小直徑深層攪拌樁類型的截滲方案對堤防區域進行全段的防滲操作，如圖1所示。該方法作業效率高，工藝過程簡單，墻體呈現連續性，如圖2所示，滿足相關的防滲要求，并且造價較低。工程機械為一機三鉆頭，單排布孔，水泥滲入量為18%，防滲墻的厚度為180 mm，滲透系數k＜1×10-7cm/s，防滲墻穿透堤身土深入到相對不透水層（也就是A層土）不得小于1 m。

圖1 多頭小直徑深層攪樁類型防滲加固典型斷面圖

圖2 多頭小直徑深層攪樁類型防滲墻布置圖

3 施工中遇到的問題

本段江堤施工中的第6標段江堤（河以東段，長約2.5 km）在實施多頭小直徑深層攪樁類型作業中多次遇到樁機鉆進困難的情況。為明確堤身填土部位碎石以及灰土墊層的具體分布情況，對于工程段江堤實施補充的地質勘察。根據結果，此段堤防區域夾碎石范圍比較大，多數部分堤身填土中都存在上、下2層碎石或者灰土的墊層，這種情況對于多頭小直徑防滲墻的作業過程有顯著的影響，從現場情況來看，因為此段堤防區域建有多處碼頭，因此堤身中含有的碎石或者灰土夾層有可能是早期碼頭圍灘造堤施工中沒能依據堤防工程的填土要求進行施工，加上歷次堤防增高時沒有清除原有路面的結構層所導致的[1]。

4 江堤防滲加固施工方法的選擇

4.1 各類江堤防滲加固方案優勢對比

根據地質勘察的數據，對于施工6標段的堤身防滲加固措施給出如下方案。

4.1.1 技術方案（1）：迎水坡復合型土工膜處理+水泥混凝土攪拌樁防滲水處理

迎水坡復合型土工膜處理+水泥混凝土攪拌樁防滲水處理保留迎水區域側護坡，坡面鋪設有5.155 cm砂石層找平操作后進行復合土工膜的鋪設操作，在膜上澆筑15.155 cm的C25.115現澆混凝土進行護坡；復合土工膜應用兩布一膜類型復合膜，規格是215.615 g/m2、0.515 mm/m2、215.775 g/m2，防滲透安全系數k小于1×10-12cm/s。在迎水側的灘地區域距離堤腳處2.615 m處設水泥攪拌樁構成的防滲墻，相關工程機械使用的鉆頭直徑為500.725 mm，鉆桿的間距為449.615 mm，墻體完工后的厚度為221.535 mm，防滲透安全系數k小于1×10-7cm/s，防滲墻穿透堤身土（也就是A層土）深入到相對不透水層的深度不得小于1.685 m。土工膜頂部以及底部能夠使用M12螺栓錨入堤防的防浪墻以及拌樁防滲墻內部[2]。

4.1.2 技術方案（2）：塑性水泥混凝土防滲墻體

水利工程相關現場施工作業人員使用專用的打孔裝置進行孔槽的營造工作，使用水泥砂漿進行護壁作業，使用導管裝置在灌滿水泥砂漿的槽孔內部灌注塑性水泥混凝土并且將泥漿置換出來，進而形成堅固的墻體。防滲墻體部頂高度行程數值是8.715 m，防滲墻體的厚度數值是0.375 m，防滲透安全系數k小于1×10-7cm/s，防滲墻體穿透堤身土進入相應防透水層≥1.575 m。塑性水泥混凝土的水泥占比數量≥80.715 kg/m3，膨潤土的使用數量≥40.715 kg/m3，水泥和膨潤土總共使用數量≥160.715 kg/m3，凝膠原材料的總共使用量≥240.715 kg/m3，含砂率≥45.275%。

4.1.3 技術方案（1）與技術方案（2）對比

上述兩類技術方案在施工技術及原理上均是能夠實現的，而且水利工程相關現場施工作業人員在施工作業的過程中不受限制于堤身孤石、碎石以及夾層灰土的影響。現將兩類技術方案的經濟適用性進行分析對比。技術方案（1）迎水坡復合型土工膜處理+水泥混凝土攪拌樁防滲水處理只是在迎水坡側面進行施工作業，對于堤頂道路表面、背水坡路以及護堤地面的施工作業的干擾程度是非常小的，對于施工工期的影響也是非常小的，然而此類技術方案對于水利工程相關現場施工作業人員的施工作業品質的要求是非常高的。技術方案（2）塑性水泥混凝土的防滲墻主墻體的連續性能是非常優異的，該技術的優點是防滲性能安全可靠，主防滲墻墻體的耐久性能優良，其中非墻體力學性能為塑性，能夠適應堤防的形變，進而和堤身土進行緊密的結合。然而水利工程相關現場施工作業人員在施工作業的過程中，必須搭建起符合防滲墻施工作業技術要求的施工作業平臺，施工作業的速率相對比較緩慢，對于施工周期的影響還是非常大的，與此同時必須把已經完成施工的堤頂覆土區域開挖并且將已經鋪設好的加筋土工格柵盤起，等到防滲墻主體施工作業結束以后重新鋪設并且進行回填土作業。上述2類技術方案的投資對比結果見表1。

表1 6標段堤身防滲2種技術方案的投資規劃對比結果

水利工程相關技術人員采用以上2種技術方案在技術上以及原理上都能夠符合堤身防滲相關法規及標準，在堤防設計安全使用周期以內都能夠保證堤防的防滲安全過程。但是技術方案（2）塑性水泥混凝土防滲墻體施工作業的速率是比較緩慢的，對于施工工期的影響是非常大的，開槽施工作業對于第6標段已經結束的堤身覆土以及加筋土工格柵的影響都是比較大的，并且投入的資金數額是非常龐大的。技術方案（1）迎水坡復合型土工膜處理+水泥混凝土攪拌樁防滲水處理在施工作業能夠和堤頂路面、背水坡路段以及護堤地綠化的施工作業確保一同實施，相互之間的影響非常微弱，對于第6標段施工周期的影響也是比較小的，并且不需要針對堤頂覆土及加筋土工格柵實施再一次施工作業。基于此，此次第6標段堤身防滲處理技術方案優選推薦選擇技術方案（1）。

4.2 長江堤防滲流穩定性校核研究

水利工程相關技術人員使用Autobank應用軟件針對水泥攪拌樁與復合土工膜進行防滲施工作業以后江堤滲流穩定實施校核及模擬，如圖3所示，相關校核結果詳見相關技術標準及法規。根據相關試驗數據結果得出，此類江堤防滲技術方案能夠最大限度地減少浸潤線及降低滲漏數量，防滲施工作業以后的防滲效果是非常顯著的，堤防滲透安全穩固及抗滑平穩性都完全符合相關行業內法規及標準的技術要求。水利工程相關技術人員根據上述兩類技術方案進行對比及研究得出，第6標段江堤更改成使用采用復合土工膜+水泥混凝土攪拌樁技術方案實施江堤防滲處理，水利工程相關現場施工作業人員在施工作業完成以后，經過權威部門的檢驗土工膜防滲效果等關鍵技術指標都能夠完全符合相關設計的要求[3]。

圖3 迎水坡路段鋪設復合型土工膜與水泥攪拌樁防滲處理的經典斷面剖視圖

5 結束語

綜上所述，水利工程相關現場施工作業人員在此工程施工作業過程中，對于堤防加固各種不同類型地質狀況使用了2類不同的防滲技術方案，在施工作業完成以后當前環境運行中都取得了非常理想的防滲效果。臨水坡鋪設土工膜防滲效果是非常優良的，并且施工作業工藝是非常方便的，并且施工工期較短。水利工程相關現場施工作業人員在進行堤防防滲加固過程中，必須結合堤防滲漏各種因素、各個區域的地質狀況以及造價成本等重要因素，針對防滲技術方案實施經濟適用性對比與選擇，進而選擇最科學合理的技術方案。