华阴市长涧河右堤退建段堤基防渗措施

王运峰（华阴市防汛抗旱指挥部办公室陕西华阴714200）

华阴市长涧河右堤退建段堤基防渗措施

王运峰
（华阴市防汛抗旱指挥部办公室陕西华阴714200）

堤防渗漏问题直接威胁堤防工程的安全，因此在河道治理中对堤防防渗处理是很有必要的。本文主要分析了华阴市长涧河右岸退建新堤防堤基渗漏问题及其渗漏愿因，通过防渗方案比较合理选用防渗处理措施，以彻底解决堤防渗漏问题，确保长涧河行洪安全。

堤防；渗透破坏；防渗措施

1　工程概况

华阴市地处黄河流域渭河下游。境内南山支流众多，皆发源于秦岭北麓，由南向北注入渭河。长涧河属渭河南山支流之一，上游由华山峪、黄甫峪、杜峪三条支流汇流而成，主流黄甫峪发源于华山之东，出峪后流经华山镇、华阴市区西部、岳庙、五合、北社等乡镇，在五合村东北汇入渭河，全长29.4km，入渭口断面以上流域面积76.8km2。长涧河源头高程2000m～2640m左右，出峪后降至500m～600m，穿越山前洪积扇群后，高程降低到340m～350m，此后以平缓比降汇入渭河。上游河段比降较大，发生洪水时，常挟带大量砾、卵石推移质，多堆积于峪口；下游河段受渭河倒灌淤塞，尾闾河段形成地上“悬河”，堤防临背差2m～4m。枯水季节流量小，汛期多集中于6月～10月。

长涧河堤防堤基多为砂层、壤土、砂壤土、中砂，现状堤身存在大量洞穴，尾闾河段河床较窄，河床被淤塞抬高，堤防达不到十年一遇防洪标准。在渭河“2003.8”和“2005.10”洪水中险情频发，给华阴北社乡、太华办、华西镇10万群众的生命财产安全造成极大威胁。长涧河作为华阴市的东大门，是华阴防汛工作的重中之重，对长涧河的彻底治理，为华阴市乃至渭南市的整个防汛起到至关重要的作用。

按照省市水利部门有关文件安排，对长涧河老西潼公路以北1+500至河口段进行河床拓宽，退建右岸堤防范围为1+500～7+463，长度5963m，拓宽退建后设计河底宽度≥55m。

由于长涧河拓宽退建段位于渭河洪水倒灌河段，考虑渭河洪水倒灌时洪水下泄不畅，滞留时间较长，易形成稳定渗流，因而对该段堤防堤基应进行渗透稳定分析，并实施必要的防渗措施。本文主要以2+000～3+800段堤基为代表段进行防渗设计。

2　退建右堤堤基地质条件

长涧河拓宽退建段堤防设计高度为3m～7m，堤基位于渭河一、二级阶地上，堤基岩性以砂壤土、粗中砂、中细砂、壤土为主，属弱～强透水地基。其中右堤2+000～3+800段堤基为厚度大于3.0m的细砂层，其下为壤土。上层细砂层渗透系数K=4.6×10-1cm/s，允许水力比降J允=0.2，内摩擦角φ=29°，承载力特征值fak=160kPa；壤土层渗透系数K=1.32×10-4cm/s，允许水力比降J允=0.56，内摩擦角φ=11°，承载力特征值fak=120kPa。堤身填筑土料采用的渭河滩土料击实试验后渗透系数在10-5cm/s量级，为相对不透水层。

3　退建右堤基防渗方案

3.1右堤2+000～3+800段堤基渗透稳定分析

该段堤防级别为4级。堤身高度7m～10m，堤顶宽度8m，临水侧边坡1∶2.5，背水侧边坡1∶2.0。堤身为均质土堤，堤基为相对强透水堤基。选取3+500断面作为计算代表断面，进行渗流稳定分析。

依据《堤防工程设计规范》（GB50286-2014），在临水侧设计洪水位+背水侧无水工况时，分别计算沿背水坡渗出段渗透坡降、沿堤基渗流出口段渗透坡降。经分析，堤防背水侧出逸点高度为1.79m；沿背水坡渗出段计算渗透坡降J=0.37～0.76，允许渗透比降［J允］=0.86，J＜［J允］；沿地基段渗透坡降为J=0.13～1.34，允许渗透比降［J允］=0.2，J＞［J允］。因此，堤身不会发生渗透破坏，但堤基渗流出口有可能产生渗透破坏，应采取防渗措施。

3.2右堤2+000～3+800段堤基防渗设计

结合上述渗透稳定分析，对该段右堤退建新堤堤基进行防渗处理。依据《土石（堤）坝的设计与计算》［1］及《堤防工程设计规范》（GB50286-2014），对于透水堤基防渗加固措施一般为粘性土截水槽、临水侧防渗铺盖、背水侧加盖重、地下截渗墙、灌浆帷幕等。粘性土截水槽适用于浅层透水地基；防渗铺盖抗冲刷较差；帷幕灌浆应通过室内及现场试验确定堤基的可灌性，对于松散砂层，可灌性较差；地下截渗墙所用材料多为砼、土工膜、固化灰浆等，其造价较高，但防渗效果显著；背水侧加盖重更适用于多层堤基处理。

该段堤基主要为中细砂层，厚度大于3m。根据《堤防工程手册》［2］防渗分别拟定两种方案如下所述。

方案一：沿堤基垂直铺塑防渗

该方案即采用专用机械在堤中线左侧垂直开槽，深4.5m～5.5m，然后铺设复合土工膜，起到延长渗径、截断渗流的作用。

①土工膜规格

借鉴近年来南山支流堤防垂直铺塑施工经验，设计采用PE土工膜，本工程设计最大水头＜10m，根据国产土工膜规格并结合施工经验，便于施工中焊接，选用膜厚0.5mm，土工膜渗透系数1×10-10cm/s。

②土工膜铺设位置

土工膜铺设位置宜在堤防上游侧，由于强透水地基的内部最大渗透坡降与堤身浸润线的最大坡降同处于水位边线入渗点的垂线上。故确定垂直铺塑的位置在堤防中心线偏上游侧8.0m处。

③垂直铺塑深度

当地基下部有相对不透水层时，垂直铺塑宜深入相对不透水层。

依据地勘资料，该段堤基砂层埋深3m～4.3m，垂直防渗应深入相对不透水层以下1.5m。故确定垂直铺塑深5.5m。

④垂直铺塑施工

用水冲、链斗或往复式锯槽机在地基需防渗的土体中垂直开槽，并以泥浆护壁，然后将与槽深相当的整卷土工膜下入槽内，倒卷轴卷，使土工膜展开，相邻两幅之间用搭接的方式连接，最后进行膜两侧的填土，即形成防渗帷幕。

工艺流程：开挖施工导沟→设备安装调试→启动开槽设备→开槽→铺塑→回填土。

⑤垂直铺塑后地基渗透坡降

经计算，垂直铺塑后该段段地基渗透坡降为0.10～0.12，小于地基允许渗透坡降。

方案2：堤坡脚戗台压重

在退建堤防外坡脚设计压重戗台，起到延长渗径、减少渗透坡降的作用。

①压重戗台尺寸的确定

该措施多用于增加上层覆盖土层重量，以平衡下层的水压力，用作压重的土料的厚度按下式确定：

式中，K——安全系数，K=2.0；

γ——压重土体密度，γ=1.6g/cm3；

γ0——水的密度，γ=1g/cm3；

Hγ——压重底面上测压管水位与下游水位差（m），Hγ=0.71m。

经计算，t=1.4m，设计取t=2.0m。

压重长度应满足地基中平均水力坡降小于或等于允许水力坡降。

根据上述渗透稳定分析，该段堤防背水侧外0m～10m范围渗透比降大于允许比降，故确定压重长度10m。

②压重设计控制指标

压重材料利用现状堤身拆除土方填筑，要求戗台具有相对透水性，故对其填土仅平整即可，渗透系数10-3cm/s～10-4cm/s。

上述两个方案比较见下表1。

经方案比较，考虑垂直铺塑近年来在南山支流各堤防加固中应用广泛，施工经验已具备，且造价偏低，防渗效果可靠，因此本设计推荐选用垂直铺塑方案。

表1　堤基防渗方案比较表

4　结语

长涧河堤防退建段施工已于2009年底结束，经过近6年来的行洪检验，该河道右堤基防渗处理效果达到预期目的，说明防渗处理方案是可行的。长涧河治理后，彻底消除了堤防渗透出逸险情，提高了堤防抗御洪水的能力，确保了当地1.8万返迁移民的生命财产安全，保护耕地9.3万亩，为华阴市社会经济发展提供了防洪安全保障。陕西水利

［1］顾慰慈，土石（堤）坝的设计与计算［M］.中国建材工业出版社，2006.7.

［2］毛昶熙，堤防工程手册［M］.中国水利水电出版社，2009.9.

（责任编辑:畅妮）

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