强透水基础防渗补救措施的探讨

熊钦平

湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙 410000

强透水基础防渗补救是个重要的过程，在整个阶段需要对项目概况分析。如果出现险情后，需要及时进行补救和处理。为了避免出现防渗不到位或者异常现象，明确补救管理的注意事项，合理实施。

1 工程概况

在本次研究中以《澧县澧州实验学校运动场防洪补救补偿措施项目》作为基础，该学校为新建项目，平面上呈南北向布置，其南侧距东西向澧水河大堤堤顶120m左右，校区中心点至西侧乔家河路澧水大桥左岸端（大桥跟一线大堤结点）567m、至艳洲水电站大坝左岸端（大坝跟一线大堤结点）1.19km。

2 基础地质情况

工程区属河流冲积～河湖相冲积堆积地貌单元。区内地层单一，基岩露头甚少，第四系河流冲积松散堆积层广布，且深厚。第四系松散层主要为河流冲积和河湖相冲积层为主，厚度20～50m 不等。

实验学校运动场位于淞澧大垸一线大堤桩号27+400～27+700位置，该堤段堤基地层结构具明显的二元结构，其上部粘性土层（Q4al粉质粘土或砂质粘土、可塑～软塑状）厚度1.9～3.6m，下部为厚度大于40m的砂卵砾石层。

3 强透水基础防渗补救措施方案比较

堤基渗流控制工程设计以防渗和排渗结合，前堵后排、堤身和堤基渗控措施统一考虑为原则。根据《堤防工程设计规范》和工程实践经验，堤基除险加固的工程措施常用的有临水侧防渗铺盖、垂直铺膜、多头小口径水泥土防渗墙、机械开槽或射水法成槽技术砼截渗墙、背水侧压浸平台、排水减压沟、减压井及高喷灌浆形成的截水帷幕等多种型式，各种型式有各自的适用性，且各项措施本身的造价相差较大。

根据该堤段地质纵剖面图，澧州实验学校段堤防均为典型的双层地基结构，下部粉细砂和砂砾石的强透水层深度较厚，垂直防渗措施截断强透水层形成封闭式垂直防渗墙有一定施工难度；通过双层地基渗流计算，处理堤段堤基承压水头较大，考虑检修方便、维护费用低（离护堤房较近）、汛期险情易发现等因素，排水减压井尽量在背水侧近堤脚设置；本次防洪补救措施三种方案对比。

方案一：减压井+固结灌浆。整个运动场和进行固结灌浆，灌浆孔距2×2m，本次渗漏地区孔距1.5×1.5m，钻孔深度4.5m，灌浆深度3.5m。施工方法简单，不需要移民占地，灌浆方案经济合理，施工过程中需加强监测，控制施工质量。

方案二：减压井+粘土回填（深度4.3m）。本方案离运动场边线2m开挖，开挖坡比1：2，开挖深度4.3m，再用粘土回填，每1m分层碾压，压实度不小于0.92。在回填接触面用固结灌浆，灌浆间距2×2m，钻孔深度5m，灌浆深度4.3m。本方案开挖回填土方比较大，工程区在县城内，附近没有料场和弃渣场，征地困难。运动场开挖深度4.3m，施工是可能对周围的建筑物的结构安全产生破坏。施工期间影响学生安全及学校正常教学秩序。

方案三：减压井+粘土换填。本方案用粘土直接回填覆盖运动场（运动场的高36.7m），回填至高程38.55m，每1m分层碾压，压实度不小于0.92。每个方案都在运动场前设置减压井，根据计算固结灌浆深度3.5m、换填深度4.3m、回填深度3.1m。本方案直接回填施工方案简单。回填直接破坏了现有运动场建设，恢复运动场费用多。并对整个学校的布局和社会影响较大。

4 补救措施设计

澧州实验学校段堤基渗漏多为散浸和管涌，采用固结灌浆一种较简易而有效的措施，其作用是，可加大基础压重，延长渗径，减小渗流出逸坡降，改善学校运动场的渗流条件，满足学校运动场下卧土层的渗透稳定。

（1）根据地勘提供的成果，取用以下允许渗透坡降作为设计的渗控条件，堤身填土0.40、粉质粘土为0.50、粉细砂为0.20、砂砾石为0.18，地基情况同前。

（2）计算工况：堤外临水侧采用外河洪水位，堤内背水侧地面无水（地面高程）。

（3）根据《堤防工程设计规范（GB 50286—2013）》A.3中计算公式计算，根据理正软件渗流计算有限元法计算承压水头结合A.3.计算公式推导公式求水平盖重宽度和厚度。

当铺盖厚度为1m，根据《堤防工程设计规范（GB 50286—2013）》A.3公式通过试算弱透水层厚度，当K＞1.5时满足防渗要求。计算表层弱透水层为3.3m时（灌浆固化后砂卵石层），K大于1.5且应同时满足渗透比降小于粘土允许值0.5，综合考虑计算得铺盖厚度如表1所示。

表1 场地铺盖厚度、承压水头、渗透坡降参数值

从计算成果可以看出，在运动场范围中，渗透坡降均小于0.5，小于允许渗透坡降0.5，不会发生渗透破坏，险情处理后渗流计算成果满足要求，不会在运动场范围中发生渗透破坏。

5 补救措施施工工艺

5.1 固结灌浆施工工艺

5.1.1 灌浆处理流程

结合施工情况可知，在界面处理的过程中需要结合作业面进行预设，根据设计钻孔位置，拟在运动场搭建钻孔及灌浆施工工作平台，搭建面积约4×1.5m2；制浆站及灌浆设备安置在压力钢管旁空余位置。此外在操作过程中对施工组织形式有一定的要求，根据预设管理概况和要求等，施工用水取自河水，距施工工作面的最远距离约500m；施工用电负荷90kW，采用电缆连接。

覆盖层固结灌浆宜采用沉管灌浆法或孔口封闭灌浆法，沉管灌浆适用于松散覆盖层孔深15m以内、压力较低的灌浆。根据工程要求和地层结构可采用打管灌浆法进行沉管和灌浆。固结灌浆就是采用YT28风钻，孔径为不小于φ50mm造孔，把按比例拌制好的水泥浆，由泥浆泵加压后，经输浆管顺预先打好的孔口注入。

灌浆顺序：本工程覆盖层固结灌浆采用沉管灌浆法施工。施工时宜先灌注周边孔，后灌注中间孔，各灌浆孔按排间分序、排内加密的原则进行。

封孔采用压力封孔法，待灌浆结束后采用0.5∶1的水泥浆进行封孔，当注入率小于0.4L/min持续20min后结束封孔，并将孔口抹平。

5.1.2 灌浆材料及要求

固结灌浆采用纯水泥浆，制浆的水泥用普通硅酸盐水泥，标号不低于PO.42.5。浆液密度、黏度等参数应通过灌浆试验确定。

5.1.3 灌浆压力

灌浆方式采用纯压式进行, 覆盖层固结灌浆的压力应根据地质条件和现场试验成果，按建筑物的允许变形确定，一般情况下可采用0.1～1.0MPa。必要时应进行变形监测。

5.1.4 特殊情况处理

（1）灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。

（2）在灌浆过程中，发现临孔窜浆、冒浆处，则封闭该孔，继续进行灌浆，直至达到灌浆结束标准，然后封闭该孔，打开窜、冒浆的临孔，继续灌注，同样要求达到灌浆结束标准。

5.2 减压井施工工艺

减压井根据建筑物的布置形式，主要分布在基坑外侧，每相邻的两个减压井的间距15m布置，孔径为600mm，减压井滤管段10m均置于土方深层内，井管采用直径315双壁波纹管制作而成。减压井施工过程可分为测量，D60冲击钻造孔，清孔，下井管，回填反滤料和洗井等多项工序的具体流程。

6 补救效果

在本次研究中对澧县澧州实验学校运动场防洪补救补偿措施项目进行对比后可知，按照流程要求进行补救后，能避免出现异常现象，能保证项目顺利实施。

7 结语

针对当前深度较厚强透水层基础防渗措施，垂直防渗措施截断强透水层形成封闭式垂直防渗墙有一定施工难度。在不破坏整个学校的布局和减少移民占地的前提下，采用固结灌浆改变基础为弱透水层是一种较经济、简易而有效的措施。