河道堤坝除险加固措施介绍

靳长亮，王 倩，白露芳

（天津市引滦工程潮白河管理处，天津 301800）

天津市引滦工程潮白河管理处管辖引滦输水明渠长度为34.2 km，沿线共有5座倒虹吸，其中3座是引滦明渠穿越其他河道、2座为其他河道穿越引滦明渠。在明渠一级保护范围（距外堤脚30 m）内与明渠平行的河道有1条。这些外水河道大多为排污河，河水基本上属于Ⅳ～Ⅴ类或劣Ⅴ类。若堤坝出现险情，不仅影响正常输水，而且会严重污染明渠水。下面，就堤坝除险加固方法进行分析。

1 河道堤坝破坏的类型及成因

河道堤坝病害一般表现为渗透破坏和变形破坏。其中，渗透破坏产生的原因是由于渗流产生的实际渗透比降大于土的临界渗透比降，坝后出流部位残留过大的剩余水头、浸蚀土体，土体产生渗透破坏，分为流土、管涌、接触冲刷、接触流土4种类型；变形破坏是由于渗流作用下堤坝土体抗剪强度降低，某些部位产生不均匀变形、裂缝、下滑，分为滑坡、崩岸几种形式。

2 河道堤坝除险加固措施

河道堤坝除险加固就要控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归结为三点：一是尽量减少渗漏量；二是提早释放渗透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性；三是防止渗透破坏，保证渗透稳定性。在实际中，可以采取以下6种措施，防治河道堤坝破坏。

2.1 打减压井

单从渗流计算结果看，减压井减压效果非常显著，是管涌除险的一种非常有效的措施，几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是，传统减压的最大的问题是淤堵。减压井的淤堵，与减压井过滤器的位置、结构、材料以及地下水质等密切相关。减压井系统应尽量布置在背水堤脚附近，以便有效控制堤基渗流。但从堤防抢险的安全性考虑，减压井一般是布置在背水侧压渗盖重端部，并与明沟相通，渗水通过明沟排走。减压井的间距一般为15～20 m。减压井的透水管段应设在主要的透水层，在堤基为分层结构时更是如此。透水段的长度应大于主要透水层厚度的25%，一般多采用50%～75%。井口高程越低，减压效果越好，但井口高程应高于井不排水时排水沟中可能出现的最高水位，以防泥水倒灌。减压井的内涝问题，在设计中应引起重视。减压井结构，如图1所示。

2.2 垂直防渗处理

垂直防渗特别适用于地基透水层较薄、隔水层较浅的情况，此时可以作成封闭式防渗幕墙，堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制，从而可以达到根治堤基渗透破坏的目的（如图2所示）。我国先后研究开发了射水法、锯槽法、两钻一抓等薄墙施工技术。封闭式防渗墙，由于墙体截断渗流途径，除险效果非常明显，但也一定程度上破坏了原来地下水的自然平衡关系，产生一些不良的水环境后果。对透水层较厚、隔水层较深的双层堤基，采用封闭式垂直防渗墙，施工难度大且造价太高，必须在勘察资料充分并经渗流计算充分论证后方可采用。垂直防渗墙应布置在临水堤脚或堤顶临水侧。垂直防渗幕墙可以采用射水法、锯槽法、轮铣法、高喷灌浆等成墙技术进行施工。

窝头河穿越引滦明渠处就是按照这种方法，分别在倒虹吸上、下游明渠坝体外侧建立一道连续封闭的防渗墙，既达到了防止渗透对明渠水的污染，又达到了增加明渠坝体安全的双重效果。菜芽庄倒虹吸与窝头河倒虹吸结构形式基本相同，亦可采用此方法。

2.3 滑坡体清除

堤坝滑坡又称脱坡，一般是由于水流淘刷、内部渗水作用或上部压载等造成的。滑坡的抢护原则是“削坡减载，固脚压重”，设法减少滑动力并增加阻力。对因渗透作用引起的滑动，必须采取“前截后导”的措施，加强防渗与排水。

浅层滑坡可将滑动体全部挖除，重新回填。深层滑动，首先挖除滑动体中主滑体并重新填筑；其次经稳定计算增加阻滑体的重量即增大阻滑力，提高堤坡稳定性。

2.4 背水侧压渗盖重

当背水侧地形条件允许且设立封闭式垂直防渗幕墙造价高时，采用背水侧压渗盖重，可以避免在压盖范围内出现管涌。计算出的后盖宽度很长时，可在后盖末端设减压沟（井）以缩短后盖宽度。压盖在实际应用上比较广，施工简单，堤防稳固性好，工程投资少。压渗盖重的形式很多，可以由不透水的变换到完全自由排水的，实践中应根据各自情况采取不同形式，以达到渗水不渗土的目的。一般而言，要与排水沟联合使用，此时排水沟应布置在盖重的端部。

2.5 劈裂灌浆

劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身、防止堤身渗漏有较好效果，比较适合施工土质差、碾压不密实的堤防防渗加固。

劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成垂直连续的防渗泥墙，并堵塞漏洞裂缝或切断软弱层，以提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体的稳定性。造孔深度应大于隐患深度2～3 m。泥墙的设计厚度一般可采用5～20 cm，应根据堤坝土质、碾压质量、隐患性质和坝高等情况合理确定。

劈裂灌浆这一方法不仅可形成垂直连续的防渗帷幕，解决坝体的渗透问题，而且还能够通过浆坝互压和温化变形调整坝体内部的应力，使浆脉两边3～5 m土体得到密实，扩大了防渗帷幕带。近几年来土坝坝体劈裂灌浆已由原来的中低土坝向高土坝发展，在某些地基条件下还可以使坝体和地基同时劈裂，形成坝体和地基统一的防渗帷幕。

劈裂灌浆对解决以下6种隐患有较明显效果：坝体碾压不实，密实度普遍较差的松堆土坝；坝体内有渗漏通道，软弱层，坝体浸润线过高，坝坡发生湿润区或“牛皮胀”或渗透破坏（管涌、流土）现象；坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝 （不包括滑坡裂缝）；分期施工的土坝，分层和接头处有软弱带和透水层；坝体和其他建筑物（如放水涵管、闸墙等）接合不好，存在空隙和接触冲刷；坝体内存在生物洞穴和腐烂树根等隐患。

2.6 崩岸治理

目前，崩岸抢险和治理普遍采用抛石防护法。在抛石护岸工程中，抛石与堤基之间需要铺设土工织物反滤层。治理崩岸的形式，还有沉排、木桩、钢板桩、丁坝、顺坝、石笼、四面六边透水框架等。

[1]崔宗培.中国水利百科全书[M].北京：水利电力出版社，1991.

[2]金术英.几种平原河道护岸控导整治措施 [J].吉林水利，2007（1）.

[3]余咸宁，潘恕，谢志刚，等.黄河堤防堵口护底技术研究[J].人民黄河，2003（3）.