關(guān)于水利工程中堤身地基防滲處理措施

吳宇　杜樂

【摘 要】在水利工程中針對堤身地基防滲施工技術(shù)進行選擇及實施時，應按照水庫堤壩的實際地理環(huán)境以及滲透情況進行作業(yè)，從而實現(xiàn)降低堤壩隱患的效果，一定長度上充分使堤壩工程效益得到最大發(fā)揮。本文主要從水利工程中堤身地基防滲處理進行了分析，并提出了針對防滲處理及防治措施的方法，促使水庫堤壩工程的穩(wěn)固得到提升。

【關(guān)鍵詞】水利工程；堤身地基；防滲處理

概括地說來，堤防防滲加固的基本原則就是“上堵下排”?！吧隙隆保褪菍B流的入口堵住，比如，在堤防的上游安裝防滲蓋、修筑垂直防滲墻，等等；“下排”，就是給滲流一定的出路，通常采用“下排”的手段是因為“上堵”效果不太奏效，進而采用“下排”給予鞏固以使堤基和堤身不會產(chǎn)生比較嚴重的滲透破壞，比如，在堤防的背水一側(cè)貼坡排水、修導滲溝，或者是在堤防的下游部分修建減壓井、減壓溝，等等。

1.水庫堤壩破壞的類型及成因

水庫堤壩的破壞在滲透發(fā)生機理上可分為流土、管涌、接觸沖刷和接觸流土四種類型，而壩體的病害主要通過變形破壞和滲透破壞的形式表現(xiàn)出來。在滲流作用下堤壩的抗剪強度會不斷降低，逐漸會使一些部位產(chǎn)生不均勻的變形、裂縫和下滑，最終導致堤壩的變形破壞。滲透破壞是指壩基下的滲透水流造成的巖土體中的某些顆粒移動或顆粒成分及結(jié)構(gòu)的改變。一般水庫堤防的滲透通常是指水體向圍護區(qū)以外滲流而產(chǎn)生水量漏失的現(xiàn)象，這對土石壩的穩(wěn)定性影響極大，會造成壩基或壩體土的滲透導致壩體變形。

2.堤身堤基防滲處理方法

根據(jù)水利工程工具書籍以及地方堤防防滲資料記載，堤身的防滲處理方法和堤基的防滲處理方法分別可以總結(jié)出7種。

2.1劈裂灌漿法

堤防應力的分布規(guī)律是可行破裂灌漿法的核心。首先運用一定的灌漿壓力，促使堤防劈裂的方向沿軸線的方向進行。其次，采用質(zhì)量合適的泥漿進行劈裂處的灌注。促使連續(xù)的防滲帷幕得到形成，進一步將堤身的防滲能力得到提升，對經(jīng)濟及穩(wěn)定性方面的考慮，通常劈裂灌漿的孔距應保持在10cm左右，若處于堤段彎曲部位，則應根據(jù)實際情況對孔距進行縮小。由于堤身具有較重的沙性，且缺乏足夠的彈性，通常在沙性較重的堤身防滲中不被適用。

2.2砂礫料貼坡排水法

這種方法的一般步驟為：首先，清除背水側(cè)坡面的草根石子，而且需要注意的是，清除的深度不應小于30厘米，然后，噴射除草劑，最后在背水坡面按順序鋪設(shè)20厘米厚的粗砂、20厘米厚的小石子、20厘米厚的大石子、30厘米厚的塊石。這樣可以達到護坡的目的。砂礫料貼坡排水法適用于堤身土體沙性較重的場所。

2.3土工織物貼坡排水法

該方法的運用通常與砂礫料貼坡排水法相同。首先，對背水側(cè)坡面的草根及石子進行清除。其次，采用透水土工織物對背水側(cè)坡面進行一層的鋪設(shè)。第三，運用厚度在50cm的粗砂及30cm的塊石在透水土工織物上進行依此鋪設(shè)。該方法與砂礫料貼坡排水方法相同都是在堤身土體沙性較重的情況下適用。

2.4復合土工膜防滲法

這種方法的大致流程是：（1）清除掉臨水側(cè)坡面的草根、石子，并且清除神度不小于30厘米，（2）噴射除草劑，（3）鋪設(shè)厚度在10厘米以上的細砂，（4）灑水、鋪平，將一層復合土膜鋪設(shè)在坡面之上，（5）在復合土膜上鋪設(shè)一層10厘米以上的細砂，（6）布設(shè)堤防護坡工程。復合土工膜防滲法適用于堤身臨水側(cè)灘地狹窄或堤身附近黏土缺乏的場所。如果堤身復合土工膜接堤基垂直防滲墻，那么堤身和堤基的防滲效果都較好。

2.5透水壓浸平臺法

這種方法的特點是在堤坡的背水側(cè)填筑透水性比堤身大的材料。一般情況下，透水壓浸平臺應高出堤身滲透破壞處至少1米，透水壓浸平臺頂寬大約2～4米，坡度大約1：3～1：5。應用透水壓浸平臺可以增大堤身的斷面，從而可以延長堤身的滲徑到達穩(wěn)定堤身的效果。透水壓浸平臺法一般適用于堤身滲透破壞范圍較廣、堤身斷面單薄、背水側(cè)堤坡較陡、外灘比較狹窄的場所。特別的，比如填筑透水壓浸平臺的材料透水性大，則透水壓浸平臺的斷面可取小一些；填筑透水壓浸平臺的材料透水性小，透水壓浸平臺的斷面應取大一些；如果堤身較高時，則可以采用兩級或多級壓浸平臺。需要注意的是，在填筑壓浸平臺之前，應清除堤坡上的草皮和雜物，清除深度一般為20厘米，并噴射除草劑。另外，填筑壓浸平臺時應注意分層壓實。

2.6垂直鋪塑法

該方法采用開槽機進行開槽時應沿堤軸線進行，其次在槽中進行復合土工膜的鋪設(shè)，最后采用黏土在復合土工膜的槽口進行回填。垂直鋪塑法要求具有足夠厚度及強度的復合土工膜。若復合土工膜的底部較深，進入堤基的相對弱透水層時，應采用與地基防滲進行兼顧。

2.7黏土斜墻法

這種方法的施工步驟是：將臨水側(cè)堤坡挖成臺階狀，然后在其上部鋪填一層防滲黏性土，黏性土的鋪填厚度一般不得小于2米，且鋪填時應分層壓實。黏土斜墻法適用于堤身斷面尺寸較小且堤身臨水側(cè)有足夠灘地的場所。

3.堤身的防滲處理方法

3.1加鋪蓋法

在臨水側(cè)加鋪蓋可以延長滲徑，減小水力坡降。當臨水側(cè)有穩(wěn)定的灘地時，可以采用黏土鋪蓋透水堤基或上覆淺層弱透水層的透水堤基，鋪蓋的長度不應小于100米。但是，如果臨水側(cè)表層土體的滲透系數(shù)遠遠小于深部地層土體的滲透系數(shù)時，鋪蓋的防滲效果不佳。

3.2帷幕灌漿法

該方法的運用相對簡單，在堤防迎水側(cè)進行堤基打孔，采用壓水灌漿的方法對地基中較大的滲漏通道進行堵塞，促使?jié)B透流量得到減小。通常較淺透水層的堤基則是帷幕 灌漿法中所使用的堤基。

3.3排滲井法

這種方法為了降低堤內(nèi)覆蓋層的承壓水頭，于是在背水側(cè)打孔，這樣可以有效防止管涌的發(fā)生。

3.4加重蓋法

這種方法是在背水側(cè)增加蓋重，目的是削減背水側(cè)出流水，，防止堤基滲流對表層土產(chǎn)生滲透破壞，進而增加背水側(cè)土體的抗浮穩(wěn)定性，此外還可減小出逸比降。采用背水側(cè)增加蓋重的方法適用于覆蓋層較厚且下臥強透水層較深的堤基。另外，對于透水堤基也可采用該方法予以處理。需要注意的是：加重蓋時，使用土料的透水性應大于或等于原地面土料的透水性。太長的重蓋應與減壓井或減壓溝聯(lián)合使用。

3.5土工膜法

該方法通常在較薄透水層的堤基中得到適用。其具體步驟為：首先運用開槽機進行開槽，其次在槽中置入土工膜，運用粘土在其兩側(cè)進行灌入，并進行堤基垂直防滲。對比其他防滲措施，該方法的使用具有較為明顯的經(jīng)濟效益。然而在土工膜垂直防滲施工中會有一定的水文地質(zhì)條件的要求。例如：當?shù)鼗杏写罅康膲K或純中粗砂存在時，通常在防滲處理時運用土工膜進行。其次，若堤基有較高地下水位和施工場地存在較軟堤基時，導致施工設(shè)備的放置出現(xiàn)問題，或是在放置后進行帶負荷作業(yè)時堤基無法對其壓力進行承受，在運用土工膜進行垂直防滲時出現(xiàn)困難。

3.6減壓溝法

這種方法適用于覆蓋層較薄的情況。減壓溝應該深入透水層以下1米的地方。減壓溝填入透水性能較強的砂石料才能保證減壓效果，并且顆粒分布應下粗上細。減壓溝的布設(shè)形式最好為暗溝，因為明溝易受風沙和地表水的影響而發(fā)生堵塞，另外暗溝維護也比較方便。需要強調(diào)的是，由于粉細砂容易使排滲井和減壓溝發(fā)生淤堵，所以對于透水層為粉細砂的堤基，采用排滲井和減壓溝進行堤基防滲效果較差。

4.結(jié)語

綜上所述，在對水利工程中堤身地基進行防滲處理時，應嚴格按照工程的實際情況，促使防滲技術(shù)在工程建設(shè)中被合理應用。有效的措施不僅能為后期堤壩建設(shè)提供有效經(jīng)驗，而且對后期水庫修建的過程中對水庫的安全性提供保障。