堤防工程渗流控制浅析

【摘要】淮淠堤防全长130余公里，主要堤防为正南淮堤、张马淠堤、寿西淮堤、牛尾岗堤、寿县城墙、城南圈堤及二里坝拦洪堤。这些堤防工程沿河修筑，防线长，基础差，堤身质量参差不齐，一旦失事，影响面广，对堤坝的渗流控制应予以特别关注。现结合我县实际，就堤防管理工作中出现的渗流控制问题进行简要阐述。

【关键词】堤防工程；渗流控制 ；措施

一、渗流控制的重要性

渗流控制是关系到水利工程安全、人民生命财产、工农业生产的大事。在水利工程中，地表水的冲刷破坏常会引人注意，也比较容易发现和挽救；而地下水的冲刷由于隐蔽性强，不能被人直观看见，常被忽视，有时问题一经发现，会立即导致工程的破坏，难以补救。因此，一般水利工程受地下水渗流冲刷破坏常比地表水冲刷破坏较多且严重，而堤坝渗流问题尤为突出。

二、堤防工程渗流控制的特点

堤防轴线位置多系历史形成和河势控制决定，不能随意选定防渗条件好的部位，且多修建在含有深厚透水层或软土层的冲积平原上；由于堤身长期不挡水，容易产生干缩裂缝，粘性土堤身易出现蚁穴、兽洞；堤防工程的堤基多为沉积的沙质壤土、或层沙土，渗流稳定条件较差；堤身经历年培修、养护，堤身填料及结构复杂，特别是防汛抢险加固，接缝多，就近取土，碾压不实，质量较差，取土破坏了近堤地面的天然防渗作用；临河堤侧，受水流冲刷，淤冲无常，并受河床演变影响，难以布设防渗工程，或防渗工程造价高，效果不明显，不经济合理。堤防的特点导致堤防渗流控制措施必须截排结合，以排为主，既使是压渗工程，也必须在排渗的基础上进行压渗。我县淮淠堤防自确权划界后大多都有护堤地，堤外滩地植树造林，消减风浪，减缓流速，增加淤积，起到一定的铺盖防渗作用；堤内护堤地完整，部分堤防减压设施完好，在汛期起到了较大的作用。

三、堤坝渗流破坏机理及类型

土坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足，原因不同，发生的现象也有不同。

1、砂层地基的承压水顶穿表层弱透水粉质壤土或淤泥的薄弱环节，发生局部集中渗流形成流土泉涌现象，并继而向地基的上游发展成连通的管道。此时如果大管涌道失去拱的作用，堤坝即裂缝下沉而破坏，严重者还会在临水侧坝脚附近引起水流旋涡。对于土坝上游黏土铺盖的裂缝失效以及河堤临水侧的河水淘刷等不利因素，均能加速破坏。

2、背水坡脚大面积发生小泉涌的砂土沸现象，使坡脚软化或受浮力后失去支承力而引起大滑坡。由于堤坝本身或地基的渗流，外部出口处的管涌开始逐渐将细粒带走，直至坡面破坏。浸润线渗点处的土粒首先被冲蚀沿坡面向下移动堆积于坡脚，逐渐在坡面形成局部凹陷和小沟；或沿坝底接触面、坝体内的透水层形成集中渗流通道造成冲蚀破坏。

3、由于汛期水位骤降堤坝内孔隙水压力变化而发生滑坡，多在下降水位的附近坍滑，如果临水侧受河水淘刷，则更容易造成滑坡。

渗流破坏是一种渐进的侵蚀破坏过程，发展过程取决于汛期洪水位和土体的渗透特性，研究渗透破坏机理时，必须综合考虑土体结构特性及地下水流运动规律。

四、渗流控制的基本内容

渗流问题主要是建筑物及其地基与侧岸的破坏和漏水，重点是土的渗透破坏或渗透变形，而引起破坏的内在因素则是渗流水的作用。因此需要通过探测来查明渗流的分布，或结合不同建筑物类型和发生渗流问题的部位，着重探明以下因素：渗流水头线、渗流量、渗流位置、渗流类型。通过现场查看，确定制定渗流控制的措施。

五、堤防工程渗流控制措施

堤坝渗流控制的目的是减少坝基渗流压力，保证坝基稳定。这里主要介绍根据我县堤坝的特点而进行的渗流控制措施。

1、水平防渗与垂直防渗相结合。

水平防渗一般采用水平防渗铺盖，多由不透水的粘性土经碾压而成，有的在重点部位铺设土工布，以增强其防渗性能。垂直防渗主要有截水槽、混凝土防渗墙和帷幕灌浆三种形式，其作用是为了截断透水层，实践来看，垂直防渗比水平防渗效果要好。在具体的实施过程中应根据现场具体情况、经济合理性分析、工后效果将水平防渗与垂直防渗相结合，使渗流控制更彻底。

2、上游防渗必须与下游排渗相结合。

我县具体措施可在上游河床设铺盖或水平防渗，如黏土铺盖、混凝土护坡等；在中上游切断强透水地基的垂直防渗，如截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等；也可考虑向下游延伸渗径长度或压坡增厚，如加宽堤坝压渗平台的厚度和宽度。总的措施就是上游堵、中间截、下游排的原则。排渗可分水平和垂直，即水平排渗层与排渗沟、管、井相结合措施。

3、控制措施与地质条件相结合。

渗流控制方案的选择，依赖于工程地质和水文地质条件，针对不同地质条件采用相对的控制措施。透水层深小于10-15m时，宜采用垂直防渗；透水层很深大于10-15m时，当漏水量不重要可以用水平防渗；透水层超过20m，采用混凝土防渗墙等措施防渗。双层地基应尽量利用和整修上游的天然覆盖层，如果深河槽局部覆盖层已被冲刷，尚应以人工铺盖填补足够长度。下粗上细的冲积层，在透水性显著加大时，下游排水设备也宜设置竖井，竖井应通至强透水的下层。

4、反滤层保护

反滤层作用是滤土、排水，以增加渗流出口处土体的抵抗渗透变形的能力，反滤层一般是由二至三层不同粒径的砂石料组成。层次与渗流方向正交，粒径顺水流方向由细到粗排列，材料分层粒径级配具有严格的要求。在土坝土质防渗体（包括心墙、斜墙、铺盖、截水槽等）与坝壳或坝基透水层之间以及下游渗流出处，均需设置反滤层。反滤层的材料应为耐久、抗风化的砂石料。我县正南淮堤加固工程中采用土工织物做反滤料，在日后的工程运用中及汛期亦收到了较好的效果。

在考虑使用何种渗流控制措施的同时，应对渗流控制措施进行经济比選分析，确定最佳施工方案。

六、结语

从以上对渗流的分析可以看出，渗流问题是决定堤防安全与否的关键所在，因此在设计与施工中都必须对防渗措施予以充分重视。

作者简介：张友奇，（1977、08），男，汉族，安徽省淮南市寿县人，本科，现任安徽省淮南市寿县淮河河道管理局工程股股长，研究方向水利工程。