[文摘]根据渗透破坏的形式和产生的原因，分析探讨了渗透破坏的各种加固措施，对渗透破坏的处理提供了对策。

[主题词]渗透破坏 加固措施 垂直防渗

1、堤防渗透破坏分析

现黄河中下游两岸堤防，是在历代堤防和民埝的基础上，由地方势力自发修筑，随意性较大，大部分靠河沿线布置，又有许多老口门，多是稻草堵复，对地基没做任何处理。修筑时，所填土质混杂，修筑质量差，没有精密的设计，没有严格的控制施工质量，堤身内存有鼠、獾等洞穴及坟墓、坑道等多种隐患。堤防受河势水流影响，冲淤变化，有些河段近临堤脚取土筑堤、抢险堵口或决口冲刷，不仅破坏了堤后的地面覆盖层，形成很多的坑塘、洼地。堤防位于中下游，基础多为第四纪冲积层，上部或成层为相对不透水层，下部或成层为透水层，形成单层砂性透水地基，一旦超过堤后表土层的抵抗能力，就会被顶穿，下部细沙颗粒被承层水流带出，形成渗漏，管涌等险情。

堤防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，由渗透破坏的险情占险情总数的70%，溃决、冲决几乎全部是渗透破坏所致。渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患。渗透产生的原因是堤防的临水侧和背水侧存在水头差，产生渗流引起。随着汛期水位的升高，堤身内的浸润线逐步形成并不断提高，堤基和堤身内的渗透比降也逐渐增大，当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降Jc时（见下式），土体将产生渗透破坏。堤防的内在隐患会加速渗透破坏的产生和发展。集中渗流对土体的冲刷，冒水翻砂，形成管中涌水（砂），即管涌。

J>Jc=Qc/（K*A）

Qc 断面承受最大流量（m3 ）

K 渗透系数

A 断面面积（m2 ）

1.1、堤身的渗透破坏

堤身的渗透破坏有渗水造成的堤坡冲刷、漏洞和集中渗流造成的接触冲刷。

堤坡冲刷系由背水堤坡渗水所致，对背水侧地下水位较高的情况，当发生持续高水位时易发生堤坡渗水，如不及时采取措施，易导致堤坡渗透破坏，产生滑坡。这多是堤身断面宽度不够，堤坡偏陡，堤身尤其是后加高的堤身透水性强，或填筑层面明显，导致堤身的水平向渗透系数偏大，即新老堤身、堤段施工接头处存在薄弱结合面导致。漏洞是堤防背水坡及堤脚附近出现横贯堤身的流水孔洞，对堤防的危害性极大，由堤身质量差，土料含砂量高，有机质多，有生物洞穴及其他旧或遗弃的建筑物所致。如不及时加固，可导致堤防溃决。当堤身发生集中渗流且冲刷力大于土体的抗渗强度时，在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。造成堤身集中渗流的主要原因有：穿堤建筑物与堤身间出现裂缝；新老堤身结合面未清基或清基不彻底；堤防分段建设的结合部填筑密度低等。由于接触冲刷的发展速度往往较快，因此对堤防的威胁很大，必须对其进行除险加固。

1.2、堤基的渗透破坏

堤基的渗透破坏常表现为渗水、土层隆起、膨胀、断裂等，通常统称为管涌。随着汛期水位的升高，背水侧堤基的渗透出逸比降增大，一旦超过堤基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。首先在堤基的薄弱环节出现，如表土层较薄的位置。堤基管涌，尤其是近堤脚的管涌，发展速度快，容易形成管涌洞，一旦抢险不及时或措施不得当，就有溃堤灾难发生的危险。

2、加固措施

为防止堤身、堤基渗流破坏，必采取防渗加固措施，目的一是要增强堤身、堤基本身的抵抗渗流破坏的能力，可采取提高堤身密实度、消除堤身堤基隐患，适当放缓堤坡和填塘固基，透水后戗等措施。二是改变渗流出口比降和降低浸润线，应遵循“前堵、后排、中间截”的原则。

2.1、前堵

“前堵”即在临水侧采用防渗铺盖、前戗、防渗斜墙和铺设土工膜等。但因堤防临水侧往往受到河势水流的影响，这些措施会受到一定的限制。

2.1.1、防渗铺盖。

当堤基相对不透水层埋藏较深，透水层较厚，同时临水侧有稳定滩地的堤基宜采用铺盖防渗，见图1。铺盖的长度和厚度通过计算确定。当利用天然弱透水层作为防渗铺盖时，应查天然弱透水层及下卧透水层的分布、厚度、级配、渗透系数和允许的渗透坡降等情况，在天然铺盖不足的部位应采用人工铺盖补强措施，确保铺盖起到设计的作用。

2.1.2、前戗。

在堤身临水侧填筑土平台，一般称为前戗。要求选择渗透系数小的土料进行填筑，以降低背水侧出逸比降，符合渗流控制“前堵”的原则。同时，也对堤身隐患起到补强作用。前戗的顶面高程应高出设计洪水位1m左右，临河坡度采用1：3。

2.1.3、铺设土工膜。

在堤防迎水面铺设土工膜是一种发展比较迅速的防渗措施，见图2。

这种材料的使用，发展比较迅速，主要在于它有很多优点：整体性好，产品规格化；铺设简便，施工进度快；抗拉强度高，适应堤身变形；质地柔软，能与土料密切结合，重量轻，运输方便；经过处理后，其抗老化性能较好。在堤防迎水面堤身、堤基防渗，可按防渗和铺盖计算其长度，在堤坡上铺设应高于设计洪水位1m。在整修后的坡面上，由于土工膜与沙土间的摩擦系数小于土石料摩擦系数，为了堤坡稳定，防止土工膜与堤坡接触面滑动，常采用锯齿、齿槽、台阶等形式，将土工膜平置于基面上，四周边缘要展平，保持整齐。铺膜不应拉得太紧，要均匀地留有小褶皱，以保证膜本身良好的伸缩性。要从下向上，从一端向另一端平铺，铺放面积应是计算面积的110%。土工膜的接缝有搭接、粘接和焊接。以粘接和焊接效果好。铺好后，膜上要加保护层，不单是保护土工膜不受损坏，同时还要考虑水位下降时的反向渗压力。保护层一般使用沙壤土，其厚度不少于0.5m，并加以夯实。如需护坡，其上再铺砌垫层和块石。

2.2、后排

后排主要指在堤防背水侧采用压渗、导渗沟、减压沟和减压井等措施。

2.2.1、后戗。

在堤身背水侧加大堤身断面，增强堤身抗渗断面，

控制浸润线不在堤坡上出逸。要求后戗填筑的土料透水性比原堤身大，以符合“后排”的原则。但随着放淤固堤措施的实施，淤背已代替了后戗。

2.2.2、堤防淤背。

淤背，即在堤身背水侧压渗，见图3。

它是防止基础管涌破坏的有效控制渗流措施之一，是长治久安的一项措施。淤背的厚度根据黄河出现险情的情况调查，基本上集中在背水坡脚以外100m的范围以内，但也有一小部分发生在100m以外的。所以淤背的宽度淤为100m，高度与2000年设防水位平。淤背可以避免在压重范围内发生管涌破坏，即使在淤背范围外发生管涌破坏，也加大了管涌距堤脚的距离，可以降低管涌的发展速度和危害程度；淤背可以填盖取土坑、水塘和洼地等，提高抵抗承压水头能力，减少管涌破坏；淤背在江河吸取的泥沙多为沙性土，渗透系数较大，淤积在堤身背水侧，有利于导渗；淤背较宽，可有效地加固堤防，提高堤防整体稳定性；淤背利用吸泥船或挖塘机组泥浆泵水力冲填施工，可以连续作业，减少两工接合部，保证冲填质量。

2.2.3、 减压井。

适用于所有渗透破坏堤基的除险。但工程实践表明，减压井的最大问题是易淤堵，减压井的排水量往往随着时间推移，逐渐减少，减压效果也越来越差。

2.3、中间截

“中间截”指在堤身中进行粘土灌浆、劈裂灌浆、铺设土工膜、混凝土截渗墙和高压喷射灌浆等。一般都属于垂直防渗的范畴。对堤身、堤基进行垂直防渗。它是通过建造封闭式的垂直防渗墙，截断渗透破坏路径，是一种相对来说根治渗透破坏的防渗措施。

2.3.1、钻探(锥探)灌浆加固。

此属于堤身垂直防渗，是较常用的方法。浆液材料一般就地选用粘土或沙壤土，视需要也可掺用少量水泥，搅拌成泥浆。钻孔的布置，视堤身隐患位置而确定，一般尽量靠近临水侧，按梅花形布置。孔深应穿过隐患的部位。灌浆压力视孔深而定，一般在现场试验确定。此方法是处理堤身隐患的一个比较有效的方法，已取得较好效果，但由于钻孔数量多，往往造价较高。

2.3.2、粘土截水槽。

当堤基透水层较浅时，在迎水侧堤脚宜采用粘土截水槽或其他垂直防渗措施截渗。截水槽底部应达到相对不透水层或基岩．采用与堤身防渗体相同的土料填筑，其压实密度不应小于堤身的同类土料。截水槽的底宽，应根据回填土料、下卧的相对不透水层的允许渗透坡降及施工条件而定。

2.3.3、劈裂灌浆。

沿堤身轴线小主应力面单排布孔，利用灌注压力，人为地劈开堤身并灌浆，在堤身内形成一道厚度0.1-0.2m的连续防渗心墙，见图4。

并利用浆堤互压，泥浆析水固结和堤身湿陷密实等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、砂层等隐患得到充填挤压密实，形成垂直连续的泥浆体防渗墙。该方法造价低廉，功效高，但应注意浆体材料及配比，以防浆体长期不能固化。另外，还应采取优化的灌浆工艺，保证灌浆效果。该方法比传统的锥探灌浆造价低、效果好。

2.3.4、垂直铺塑。

垂直铺塑是用土工防渗膜做为防渗材料的一种垂直防渗技术，对解决堤身散浸、集中渗流、堤脚附近的渗透破坏等效果显著。包括机械开槽、铺膜和沟槽回填三个工序。目前有刮板式、旋转式、往复式、高压水冲式等多种开槽铺塑机械。该项技术已在黄河、长江等堤防工程中得到成功应用，铺设面积总计约100万m2，垂直铺塑工程造价约每平方米70元，且施工速度快，是一项值得推广的新技术。

2.3.5、液压开槽机成墙技术。

YK90液压开槽机连续槽法修建防渗墙技术由河南省黄河河河务局研制成功。工作原理是：液压系统提供动力，使液压缸的活塞杆垂直运动，带动工作装置刀杆做上下往复运动，刀杆上的刀排紧贴工作面切削和剥离土体，被切削和剥离的土体由反循环排渣系统排出槽孔，开槽机沿墙体轴线方向全断面连续切削，不断前进，从而形成一个连续规则的长形槽孔，作业中用泥浆固壁。开槽到一定长度，用隔离体进行隔离，分段用导管法进行水下浇筑混凝土或水泥土，逐段浇筑，最后形成连续墙。该方法可以连续开槽，连续浇筑，无接头，保证了墙体的完整性和连续性。另外，该套设备还可以用于垂直铺塑。该方法仅适用于土层和砂层，墙体厚度0.18～0.40m，工程造价约每平方米150元，施工速度为160m2/d。该项技术已在黄河上得到成功应用。

3、结束语

采用何种防渗加固措施应根据堤身的土质、建筑层，堤基地质条件、地形条件以及渗透破坏危害程度等进行综合考虑，然后通过经济技术比较，选取单一或几种措施来综合治理。

(作者单位：德州市黄河河务局)