堤防渗透变形成因分析及加固处理措施

何艳华

（安徽省水利水电勘测设计院勘测分院，安徽蚌埠233000)）

堤防渗透变形成因分析及加固处理措施

何艳华*

（安徽省水利水电勘测设计院勘测分院，安徽蚌埠233000)）

对堤防所发生的渗透破坏成因进行了较为系统的分析，对堤防渗透破坏进行了分类，并对不同渗透破坏类型提出了相应的加固处理措施。

堤防渗透变形成因；分类；加固处理措施

1　概述

1991年淮河流域发生百年一遇大洪水，1998年长江、松花江发生特大洪水，长江干流九江段发生决堤险情，2008年安徽滁河发生历史第二大洪水，2010年6月江西抚河干流右岸唱凯堤段发生溃堤，2010年7月11日安徽桐城大沙河青草段发生崩岸、溃堤，损失十分惨重。在“98大洪水”过后，我国掀起了一轮治理江河、湖泊、大中型水库的新高潮。根据这些年来的汛期抗洪抢险资料统计结果，发现堤防由于渗透变形而导致的险情约占据了60%～70%，可见堤防渗透变形破坏是非常普遍的，而且此类险情形成原因复杂，治愈难度较大。本文就此针对堤防渗透变形成因进行分析、分类，并针对不同的渗透破坏提出了加固处理措施。

2　堤防渗透变形的成因分析和分类

2.1堤身渗透变形的成因分析和分类

堤身的渗透变形类型主要有渗水（散浸）造成的堤坡冲刷、堤身漏洞以及堤身接触冲刷。

（1）堤坡冲刷就是背水侧堤坡的出逸坡降大于允许比降而产生的渗透破坏或由于渗水集中造成对出水点以下的坡面产生水流冲刷。主要成因在于：①堤身断面宽度不足，堤坡偏陡；②堤身透水性强，或填筑层面未处理好，导致堤身水平向渗透系数偏大；③新老堤身、堤段施工接头处存在薄弱结合面，如清基不彻底或根本未清基以及堤段结合部未进行压实等。

（2）堤身漏洞就是堤防背水坡或堤脚附近出现横贯堤身的流水孔洞。由于漏水洞中集中水流对土体的冲刷力很强，往往险情发展很快，因此危害性很大，俗话说“千里长堤，溃于蚁穴”就是这个道理。产生堤身漏洞的主要原因有：①堤身填筑质量差，土料含砂量高，有机质多；②有生物洞穴或其它易腐烂的物料以及其它隐患如存在未清理的旧涵洞、坑窖、棺木等。

（3）集中渗流产生的堤身接触冲刷。主要成因有；①堤身以及穿堤建筑物与堤身间出现横向贯穿裂缝；②新老堤身结合面未清基或清基不彻底；③堤防分段建设的结合部填筑密度低等。

2.2堤基渗透变形的成因分析和分类

堤基渗透破坏产生的成因主要为：随着汛期水位的逐渐升高，背水侧堤基的渗透出逸比降增大，当出逸比降超过堤基的抗渗临界比降时，产生渗透破坏。渗透破坏首先在堤基的薄弱位置出现，如背水侧的坑塘或表土层较薄的部位。堤基的渗透破坏常表现为泡泉、沙沸、土层隆起、浮动、膨胀、断裂等。

根据《水利水电工程地质勘察规范》GB50487-2008附录G，堤基渗透破坏主要有4种类型，即流土、管涌、接触冲刷以及接触流失。粘性土一般发生流土、接触冲刷、接触流失3种破坏形式、而无粘性土除以上3种破坏形式外，还发生管涌破坏。堤基发生渗透破坏的类型判别参见表1，从表1中可见，管涌和流土发生在单一结构堤基中，在堤防的渗透破坏中最为常见，而接触冲刷以及接触流失发生在双层或多层结构堤基中，当无法判别渗透破坏类型时，可以通过室内或室外渗透变形试验来确定。

3　堤防渗透变形的加固处理措施

3.1堤身渗透变形的加固处理措施

根据以上叙述可知，堤身渗透变形存在堤坡冲刷、堤身漏洞以及堤身接触冲刷，以下针对不同的堤身渗透变形类型提出加固处理措施。

表1　堤基渗透变形判别表

（1）堤坡冲刷：加固处理措施分2种情况：对威胁背水坡抗滑稳定的严重有害渗水，可采用填筑压实法、机械吹填法或放淤固堤法加宽培厚堤身或做透水后戗，亦可以在临水坡外帮或增建防渗斜墙，或采用做坝身垂直防渗；对不至于威胁堤坡抗滑稳定，但可能产生堤坡冲刷、流土破坏的渗水，可采用贴坡反滤、透水后戗的方法进行处理。

（2）堤身漏洞：堤身漏洞往往由生物洞穴产生，汛前很难发现，但这种险情在汛期一般发展很快，对堤身危害很大。为防患于未然，汛前应首先对漏洞和跌窝隐患进行巡视、探查。对洞穴应采取开挖回填的方法进行加固处理，若开挖回填困难，则可以采取充填灌浆的办法进行处理。

（3）集中渗流产生的接触冲刷：可以采取以下3种措施：①对堤身与穿堤建筑物基础接触面的集中渗流，可采用高喷或静压注浆在临水侧做垂直防渗，也可以在接触面采用静压注浆的办法进行处理，必要时在背水侧做反滤保护。对堤身与穿堤建筑物侧墙间的集中渗流，可以采用接触面静压注浆的方法进行处理。②对堤身横向贯穿性裂缝以及新老堤身结合的水平层面产生的接触冲刷，可采用临水侧开挖回填封堵或裂缝及接触面充填灌浆的方法进行处理。③对堤防分段建设的结合部产生的接触冲刷，可采用临水坡截渗或结合部挤密灌浆的方法进行处理，必要时在背水坡采取反滤保护措施。

3.2堤基渗透变形的处理措施

堤基地质结构类型不同，堤基渗透变形破坏的加固处理措施亦不一样，根据不同地质条件可以将堤基分为3种地质结构，即单一地质结构、双层地质结构及多层地质结构类型，以下分单一地质结构和双层或多层地质结构类型进行分析。

（1）单一透水堤基：浅层透水堤基宜采用封闭式垂直防渗措施进行处理，并应与堤身防渗体连成统一的防渗体系；当相对不透水层埋藏较深、透水层很厚时，可以采用半封闭帷幕进行垂直防渗，在背水坡脚采用压渗盖重进行处理。当临水侧有稳定滩地时，也可以采用临水侧铺盖进行防渗处理。

（2）双层或多层堤基：这种堤基在堤防工程中非常普遍，发生渗透破坏险情多，而且治愈较为困难。一般采取以下措施进行处理。

①对临水侧铺盖、背水侧表土层或压渗盖重缺陷（池塘、人为挖坑、天然缺失等）造成的险情，应首先采取回填的方法恢复铺盖和表土层的完整性。临水侧铺盖回填的范围在铺盖的有效长度以内，背水侧表土层或盖重的回填范围应根据险情和地形地质条件、渗流计算以及堤防的重要程度等确定，可在距堤脚50～200m之间选择。临水侧用粘性土材料，背水侧用渗透系数比原土层大的材料进行回填，但应满足反滤要求。

②对背水侧堤基覆盖层较薄且透水层较深的情况，可以采用压实填筑法或吹填法增加盖重；也可以采用在背水堤脚外适当位置设置减压沟或减压井的方法；同时也可以考虑盖重和排水减压沟井联合使用的形式，以达到根治地基渗透破坏的目的。

③对覆盖层较厚且下卧强透水层较深的地基，宜采用盖重的措施进行处理，盖重宜采用比覆盖层渗透系数大的透水材料；也可以在背水堤脚外适当位置设置减压井，达到减小扬压力和除险的目的。

④对堤基下卧透水层不深、隔水层较浅的情况，应首先考虑采用垂直封闭式防渗措施；也可以采用盖重或盖重结合减压沟井的方法。

⑤对多层地基且存在浅层弱透水层的情况，宜采用压渗盖重或结合减压措施进行除险；也可以考虑半封闭式垂直防渗措施，但必须有充分的勘察资料，并经渗流计算充分论证后方可采用。

（3）岩石堤基：有些堤段基岩埋藏浅，堤身以下即为基岩地层，对于强风化造成岩基或堤基渗透变形破坏的情况，可以采用地基帷幕灌浆的方法进行处理。对临水侧有外滩的情况，也可以使用铺盖防渗，必要时可在背水侧堤脚附近采取反滤保护措施。当岩溶或其他原因使岩基渗水量过大，以致威胁堤防安全时，可采用模袋灌浆或充填灌浆堵塞漏水通道，必要时可以加设防渗铺盖。

4　结语

（1）本文分别针对堤防的堤身以及堤基渗透变形类型、成因进行了较全面的阐述、分析，并对各种渗透变形类型提出了处理加固措施。

（2）渗透变形而导致的破坏在堤防工程中是非常普遍的，形成原因复杂，治愈困难，在堤防的除险加固中，针对渗透变形的加固处理，首先需要判别渗透变形类型，分析其形成原因，其次根据渗流控制原则和具体的地质条件，进行渗流计算，通过比选选择经济合理的除险措施，最后对所选择的工程除险措施应进行精心设计和施工，最终才能达到根除渗透变形破坏的目的。

TV543

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1004-5716(2015)07-0182-03

2014-07-27

何艳华（1972-），男（汉族），安徽蚌埠人，工程师，现从事水利水电工程地质勘察工作。