天津市武清区南湖堤防渗漏问题浅析

【摘 要】本文论述了天津市武清区南湖的工程地质条件，并在此基础上对堤防存在的渗漏问题及工程参数进行了分析和评价。

【关键词】南湖；堤防；渗漏

1 工程地质条件概述

1.1 地形地貌

南湖位于天津市武清区下朱庄街道南湖公园，原名“于庄水库”，南倚机场排河，北靠西排渠，北距柳河村约1km，京津公路、杨北公路与其临近，交通便利；勘察范围内地势起伏较小，地形较为平坦，地面高程1.24～6.53m。

1.2 地层岩性

场地地层主要为：人工填筑的素填土，局部为杂填土（Qml），多为灰褐色的粘土，局部呈灰黑色，硬塑～可塑，局部见锈斑或粘土团块，层底标高0.28～3.53m。

第Ⅰ陆相层（ ）

多为粘土，局部为粉质粘土，灰褐～褐灰色，可塑，含少量姜石，局部可见锈斑、黑斑或黑色粘土块，层底标高多在0.60～1.15m之间，局部为-2.72m。

第Ⅰ海相层（ ）

粘土：青灰色，可塑，层底标高多为0.00～-3.80m；粉质粘土：青灰色，可塑～软塑，局部流塑，局部含贝壳碎片、砂粒或灰黑～灰白色条纹。勘探深度内未揭穿；粉土：青灰色，饱和，层底标高约为-2.60～3.54m。

2 水文地质问题及评价

2.1 水文地质条件

湖底高程约为0.0m，观察发现，在南堤、西堤和东堤的不同位置出现了向湖内的小股渗流；为此首先在西堤及南堤位置布置探坑进行了初步观察，发现：探坑开挖刚刚结束后并未见地下水，但24小时后，坑内已有明显渗水。考虑到施工开挖可能破坏了原有的地层和地下水平衡，工程完工、蓄水后可能导致湖内水向外渗流。

本次勘察主要针对南堤、西堤和东堤存在小股渗流的位置进行。根据《水利水电工程水文地质勘察规范》（SL373-2007）的规定进行了钻孔地下水位观测。水位观测记录汇总于表1中，土工试验成果汇总于表2中。

1）南堤、西堤、东堤勘察范围内地下水均具有承压性，承压水头为0.82～4.78m，平均3.05m。最大承压水头位于南堤SWZK7孔位置，最小承压水头位于西堤SWZK14孔位置。

2）勘察范围内地下水的实际埋深为3.60～8.90m，平均埋深为6.51m。最大埋深位于南堤SWZK7孔位置，最小埋深位于南堤SWZK1孔位置。

3）南堤地下水位走势很明显：自湖外向湖内逐渐降低，SWZK1～4孔初见水位高程依次为1.28～-0.54～-1.73～-5.12m；SWZK5～8孔初见水位高程依次为-1.62～-1.64～-2.87～-3.83m。可见勘察期间地下水的流向为自湖外向湖内。2013年3月17日现场测量的湖外机排河水位为3.4m，湖内水位约为0.2m。

西堤和东堤因为勘察范围距离机排河较远，地下水位没有明显走势， 勘察显示：堤顶位置最高，向湖内和湖外均呈下降趋势。

4）地下水位多位于粉质粘土层中，天然含水率为26.3%～41.2%，平均值为33.8%；饱和度为91.6%～99.7%，平均为97.5%；液性指数为0.32～1.04，呈可塑～流塑状态。初见水位多在0.00m高程以下，因此只要开挖不破坏0.00m高程以上的粘土层，就不会发生大量的渗漏。

5）地层的渗透系数平均值及渗透性等级由上至下依次为：Qml的粉质粘土3.1×10-7cm/s，属极微透水；Q al粘土和粉质粘土1.5×10-5cm/s，属弱透水；Q m粘土1.9×10-7cm/s，属极微透水；Q m粉质粘土2.9×10-5cm/s，属弱透水；Q m粉土1.5×10-4cm/s，属中等透水。

表1 钻孔水位观测汇总表

注：表中“承压水头”系“终孔稳定水位高程”与“初见水位高程”之差.

2.2 水文地质问题及评价

2.2.1 堤身堤基土的渗透变形问题

1）渗透变形类型

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录G判别，由于勘察深度范围内均为粘性土（粘土或粉质粘土），因此渗透变形的类型为流土或接触流失两种类型。

2）临界水力比降

根据附录G公式G.0.6-1 Jcr=（Gs-1）（1-n）分别计算地层的临界水力比降如表3（其中n=e/1+e）：

表3 土的临界水力比降计算表

各层土的允许水力比降可按临界水力比降除以2的安全系数考虑取值。

2.2.2 堤基渗漏问题评价

渗漏型式、层位、范围

勘察范围内湖堤地下水的渗漏属均质层的补排交替型，即：当湖内水位高于湖外水位时，湖水缓慢向湖外渗漏；反之，则湖外的机排河水向湖内补给。

根据《水利水电工程水文地质勘察规范》（SL373-2007）附录C单宽渗漏量计算公式：q=K（H1-H2）/L×（H1+H2）/2

当湖外水位高于湖内水位时，湖堤的单宽渗漏量为9.38×10-4～1.39×10-3m3/d・m，按湖堤长度5087m计算的年渗漏量为1740.7～2575.7m3。当湖内水位高于湖外水位时，则湖内向湖外等量渗漏。

因为湖堤堤基中存在粉土透镜体，其渗透系数较大，易成为主要含水层和主要的渗漏通道，所以在基坑开挖过程中可偶见小股渗流。

考虑湖内外水位差在年内的变化应小于上述数值，因此推测每年湖内的实际渗漏量将小于上述计算值。

土体渗透结构类型

根据《水利水电工程水文地质勘察规范》（SL373-2007）附录E“岩土体渗透结构类型划分”，南湖湖堤的渗透结构类型均属单层渗透结构。

3 建议

当湖内水位年内持续高于湖外水位2.5～3.4m时，每年将有1740.7～2575.7m3的水漏出。但考虑正常蓄水后湖内外水位差在年内的变化应小于上述数值，因此推测每年湖内的实际渗漏量将小于上述计算值。本次勘察发现初见水位多在0.00m高程以下，因此只要开挖不破坏0.00m高程以上的粘土层，就不会发生大量的渗漏。可对局部存在粉土透镜体的地段进行有效防渗处理；当实际渗漏量较小时，亦可不进行处理。

【参考文献】

[1]SL 373-2007水利水电工程水文地质勘察规范[S].

[2]SL245-1999水利水电工程地质观测规程[S].

[3]SL188-2005堤防工程地质勘察规程[S].

[4]GB 50487-2008水利水电工程地质勘察规范[S].