堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件研究

摘要：在堤防工程中，防渗墙是最有效的一种防渗处理措施，相对于枢纽工程而言，堤防工程的堤线较长，其作用水头较低。本文就不同结构形式防渗墙的渗流控制效果影响因素进行研究和分析，结合相关实例，指出各种结构形式防渗墙的设计原则与应用条件。

关键词：堤防加固工程；防渗墙；效果；应用条件

中图分类号：TV223.4+2 文献标识码：A 文章编号：

一、防渗墙的结构形式

堤防加固工程中的防渗墙主要有三种结构形式：即全封闭式、半封闭式和悬挂式，其中悬挂式的防渗墙底面通常位于相对强透水层中；全封闭式的防渗墙底面所在的相对弱透水层下面没有相对强透水层。常情况下，这种全封闭式的防渗墙主要是位于基岩透水性比较弱或者强透水层中，对堤后的表层渗流不会造成影响。半封闭式的防渗墙则是指穿过相对强透水层，并进入到相对弱透水层，成为一个统一的防渗结构体系，在该结构体系中，其相对弱透水层叫做防渗依托层，在其下面还存在着相应的相对强透水层。在堤防加固工程中，若堤身其自身的质量比较差，防渗墙可从堤顶来进行布置，若堤身质量比较好，或者对堤身采取了其他相关措施来加固的时候，其防渗墙可以从堤外脚来进行布置。

二、不同结构形式防渗墙的防渗效果

（一）悬挂式防渗墙防渗效果

本文是基于双层结构堤基的条件下来研究悬挂式防渗墙防渗效果，若透水覆盖层是2m厚的粉质壤土，其透水层厚为50cm，外滩的宽度分别为40m与300m的时候，其断面的计算主要如下：第一，当外滩宽度是40m的时候，把防渗墙进入到透水层的深度和透水层厚度之间的比作为防渗墙的贯入比，接着在不同贯入比的情况下计算渗流场，通过大量的实践证明，防渗墙的下游附近渗流场的分布虽然有一定的改变，其自由面也相应有所降低，但是防渗墙影响范围比较有限，其堤后渗流状态没有什么明显的改善。第二，通过数值计算结果，以此整理得出关于平台脚的垂直出逸比降随着防渗墙贯入比的变化曲线，该曲线被叫做贯入比-比降曲线，在这两种外滩宽度下，悬挂式的防渗墙均会降低平台脚的垂直出逸比降，当其贯入比很小时，对平台脚的垂直出逸比降影响也比较小。随着贯入比的不断增加，平台脚的垂直出逸比降的降低程度就会逐渐的加大，只有当贯入比接近100%的时候，其平台脚的垂直出逸比降才可能有所降低，同时堤基渗流状态也会相应有所改善。

（二）半封闭式的防渗墙防渗效果

设计半封闭式防渗墙的关键就是必须要有可靠的防水依托层和防渗墙形成一个防渗结构，其中防水依托层的可靠性主要是取决于其自身的渗透性以及厚度。同时弱透水覆盖层的渗透性与厚度、防渗依托层下的强透水层自身的渗透性、河泓切割情况与外滩宽度均在一定程度上影响半封闭式的防渗墙防渗效果。

1.防渗依托层的影响。在防渗依托层厚为10m，表层的相对弱透水层厚为4m，其渗透系数是1×10-5cm/s，,河泓切割到第二层的强透水层底面且外滩的宽为40m的条件下，对不同渗透系数防渗依托层所布置的半封闭式防渗墙的前后渗流场进行模拟，通过大量的实践证明，该防渗依托层自身的渗透性对于平台脚的垂直出逸比降影响较为明显，当其渗透性比较低的时候，其出逸比降也相应有所降低。当防渗依托层的渗透系数是1×10-3cm/s且其条件不变的时候，模拟不同厚度下其半封闭式的防渗墙渗流场的布置，通过对模拟情况的研究和分析，以及大量的实践证明，随着防渗依托层厚度的不断增加，平台脚的垂直出逸比降反而降低，说明防渗墙防渗效果以及其堤防自身的安全状态和防渗墙依托层厚度有关。

2.弱透水层覆盖层的影响。相对于多元结构的堤基而言，表层弱透水层的厚度与渗透性决定了地基的安全状态，直接影响其防渗墙防渗效果，通过大量的试验证明，当覆盖层比较厚时，防渗墙防渗效果容易满足堤防工程安全状态的相关要求，同时若其覆盖层的渗透性比较高的话，其防渗效果就更易满足设计需求。总而言之，当覆盖层的渗透系数比较大或者其厚度比较大的时候，这种半封闭式的防渗墙更容易满足其渗控目标。

（三）全封闭式的防渗墙防渗效果

只有防渗墙自身的防渗性能与厚度符合工程要求的时候，这种全封闭式的防渗墙防渗效果才能达到做好。因此，在设计阶段，应该明确其嵌岩的合理深度，基岩的完整性以及其渗透性，若基岩自身的渗透性比较低，渗流场分析结果就会显示这种结构防渗墙的防渗效果较好，但却不能得出嵌岩深度的一个合理指标。

三、不同结构形式的防渗墙应用条件

（一）悬挂式防渗墙

悬挂式防渗墙主要是用于堤身裂缝的解决，对于处理因土质、洞穴和填土密度非均匀性等所带来的隐患有着非常显著的效果，但是只有当防渗墙的贯入比接近100%的时候，才能有效改善堤基的渗流状态。从其渗流控制角度来讲，这种悬挂式的防渗墙可用于加固堤身，在应用过程中，可结合其实际地质条件，并对其进行分析和研究，从而得出防渗墙的贯入比-比降曲线，将此作为明确防渗墙深度的依据。

（二）半封闭式防渗墙

半封闭式防渗墙应该和多元结构堤基共同构成一个防渗结构体系，这样才能有效改善堤防工程的安全状态。由于防渗依托层自身的埋深决定了其防渗墙的深度、施工难度以及工程量，当其埋深越大，则工程量也就越大，可供选用的施工方法也容易受到限制，其工效就会越低，单价也就越高。因此，在应用过程中必须要在合理的深度找到适合的防渗依托层。此外，评价半封闭式防渗墙技术的可靠性有两个关键的因素，即防渗依托层的渗透性与厚度，对此，在应用该技术的时候，应该根据堤防工程的实际施工情况，对其相关条件进行计算，从而得出相应的曲线，通过这些对应曲线来评价防渗效果。

（三）全封闭式防渗墙

在设计全封闭式防渗墙的时候，其关键就是找到隔水层或者弱透水层来作为防渗底板，同时在勘探设计过程中，应该明确防渗底板自身的埋深、渗透性和防渗底板的完整性，从而明确防渗墙的深度、施工难度以及工程量。

四、堤防加固工程中防渗墙的实际应用

该工程为江门市新会区睦洲镇石板沙围达标加固工程，通过本次对堤防、涵窦、水闸、电排站等建筑物达标加固建设，使石板沙围干堤防洪（潮）能力和排涝能力达到规定的标准要求。工程主要建设内容包括：本次计划加固干堤总长6.6km，重建涵窦5座，加固水闸1座，重建电排站2座及改建1座电排站电机房。在该工程中，采用了上述结构形式的防渗墙，同时在施工过程中，通过建立完善的施工质量保证体系和质量检测手段，对各种原材料的出厂合格证及性能检测报告进行严格审查；严格实行三检制，确保每一道工序施工达到质量标准；及时组织业主、质量监督、设计、监理及施工等有关单位对关键部位及隐蔽部位进行工程联合验收。其验收结果显示该堤防加固工程中防渗墙的防渗效果基本满足要求，其工程质量的等级为合格。

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