淮干香浮段行洪堤堤基防渗设计

摘要：本文根据淮干香浮段行洪堤堤基工程地质特性、堤基砂性土和粘性土的组合型式，结合防渗工程特点，将堤基地质结构分为单一、双层、多层等3个主要类型和6个亚类。然后，对各类堤基进行渗透稳定分析。对存在渗透稳定问题的堤基，结合堤基地质条件、地形条件以及渗透破坏的危害程度等综合因素，选用经济合理的防渗措施。确保行洪堤安全。

关键词：堤基；渗透稳定；防渗设计；经济合理

中图分类号：1253.6　文献标识码：B　文章编号：1009--9166(2009)023(c)--0103--02

淮河干流香浮段行洪堤位于安徽省五河县境内，堤防级别为4级。行洪堤设计防洪水位19.91～18.35m，设计堤顶高程为21.44--19.85m。设计堤顶宽度6m，外坡1：3，内坡1：3-1：4。加固后堤身高度为4.5-6m。

一、堤基工程地质特征

(一)堤基地层划分。堤基地层自上而下划分如下：①1中粉质壤土，渗透系数(cm／S)2.0E-05，弱透水性；①2砂壤土，渗透系数3.0E-04，中等透水性；②淤泥质重粉质壤土，渗透系数3.0E-05，弱透水性；③1砂壤土，渗透系数4.0E-04，中等透水性；③2重粉质壤土，渗透系数3.0E-05，弱透水性；④砂壤土，渗透系数8.0E-04，中等透水性；⑤细砂，渗透系数1.0E-03，中等透水性。

(二)堤基地质结构。根据堤基工程地质特性、堤基砂性土和粘性土的组合型

式，结合防渗工程特点，对堤基地质结构类型进行划分。堤基地质结构分可为单一、双层、多层等3个主要类型和6个亚类，见表2－1。

二、堤基防渗设计

对上述各类堤基进行渗透稳定分析，对存在渗透稳定问题的堤基采取适当防渗措施。

1　单一粘土类I1

此类堤基主要由粘性土组成，厚度大干5m，抗渗和耐冲性能好，不存在渗透稳定问题，可不作处理，仅作一般的填塘。针对填塘问题，有资深专家提出了相对较全面的设计原则：堤外填塘取30m，至于塘底覆盖层厚度超过3.0m的是否需要填没，要根据塘底覆盖层土质确定，如果该土层粘粒较大而且该水塘不影响堤防外坡的稳定，可以不填，若沙眭较大(砂壤土或粉土等)还是应该填平，外塘的填塘土料最好用重粉质壤土或粘土，若缺乏这种土料，可以用附近地表的土作填塘材料。堤内填塘的范围取堤后50m，也就是在护堤地以外20m范围的水塘一律填平。填塘土料最好采用粗颗粒透水材料，保持其原有的透水性。

2　单一砂性土类I2

该类堤基为透水砂性土，抗渗性能差，根据典型断面的渗流计算，堤脚处渗流坡降为0.53，不满足规范要求的砂壤土渗流坡降0.45。又考虑到堤基砂眭土很厚，且临水侧有滩地，对该类堤基宜采用粘土铺盖进行处理。铺盖设计时，一般先根据净水头和堤基允许水力坡降初步确定所需的等效长度，然后通过经济比较选择铺盖的长度、厚度和铺盖的渗透系数，最后对铺盖土料本身的渗透稳定性进行校核。

经计算分析，铺盖长30m，渗透系数5.0E-0.6cm／S(结合项目区粘土来源)，厚1.5m。加固后堤脚处渗流坡降为0.29，满足规范要求。典型断面渗流计算成果图如下：

3　上薄粘下砂类Ⅱ1

此类堤基上部粘性土较薄，一般为1～3m，下部砂性土层较厚，抗渗性能差。根据典型断面的渗流计算，堤脚附近表层薄粘土不足以压住下层的承压水头。而透水盖重能防止堤基渗流对表层土的渗透破坏，所以此类堤基可采用盖重处理。

根据现行堤防设计规范，背水侧各点的盖重厚度可按下式计算：Ti[Khip w-(GS-1)(1-n)T1p Wl／p

式中：Ti为i处的盖重厚度(m)；hi为根据渗流计算求得的i处的表土层的承压水头(m)；Gs为表土层的比重；n为表土层的孔隙率；T1为表层土的厚度(m)；p为盖重土的密度(kN／m3)；p w为水的密度(kN／m3)；K为安全系数，安全系数可取2.0。

经计算分析，盖重宽20m，盖首厚为2.0m，坡面比降为1：50，盖末以1：5的边坡与地面相接。加固后，堤脚处渗流坡降为0.29，小于规范要求的壤土渗流坡降0.50。典型断面渗流计算成果图如下：

4　上厚粘下砂类Ⅱ2，该类堤基上部粘性土厚度大于3m，抗渗和耐冲性能好，在上覆粘土层不被破坏情况下不存在渗透稳定问题，可不作防渗处理，仅作一般的填塘。填塘设计原则同上。

5　上砂下粘类Ⅱ3

此类堤基上部为砂性土，厚度一般为1｀3m，下部粘性土较厚。根据典型断面渗流计算，堤脚处渗流坡降值偏大，虽能满足规范要求，但其表层砂壤土抗渗耐冲性能较差，汛期高水位下可能产生散浸，故为确保行洪堤的防洪安全，有必要对其进行处理。根据堤基情况，拟对上部砂性土堤基进行垂直截渗处理，处理方案有挖截渗槽、多头小直径深层搅拌桩截渗墙和土工膜垂直截渗墙等。按砂性土层厚3m计算，对上述各方案进行投资比铰，经计算，垂直铺塑和挖槽填土方案造价均较高，而多头小直径截渗墙造价较低，且该方法具有成墙厚度均匀，墙体连续，施工速度快，工效高，成本低，耐久性好等优点。根据技术可靠，施工方便，经济合理等要求，对该类堤基决定选用多头小直径深层搅拌桩截渗墙方案。对于老堤加固段，由于堤身土质不均匀，故堤基渗漏结合堤身防渗一并处理。截渗墙布置于堤顶迎水坡坡顶1.0m处，墙体穿过堤身及砂性土透水层并深入下卧弱透水1.0m左右，墙顶高程为设计洪水位以上1.0m，截渗墙有效厚度0.2m。对于新建堤段，墙体穿过砂性土透水层并深入下卧弱透水层1.0m左右，墙顶深入新建堤堤身1.0m，截渗墙有效厚度0.2m。

6　上砂类Ⅲ3

堤基由粘性土、壤土、砂性土互层或相互问有较多透镜体存在组成，对此堤段同样采用多头小直径截渗墙截断浅层砂性土层。截渗墙有效厚度0.2m，墙体穿过砂性土透水层并深入下卧弱透水层1.0m左右，墙顶深入新建堤堤身1.0m，行成封闭的防渗幕墙，堤基的渗流量和渗流坡降都可以得到有效的控制。经计算，截渗效果非常好，渗流坡降为0.10，可确保行洪堤安全。典型断面渗流计算成果图如下：

三、结束语

渗透破坏在堤防工程中非常普遍，根据1998年长江防洪抢险的统计资料，渗透破坏险情占总险情的70％，溃决、冲决几乎皆由渗透破坏所致。堤防除险加固中堤基防渗至关重要，本文结合工程实例，谈及几种常用堤基防渗处理措施的特点、设计原则与方法，以供参考。