河道堤防防渗设计研究

苏焰伟

摘 要：河道溃堤等险情的发生很多时候与河道堤防渗透破坏存在直接联系，因此河道堤防防渗设计向来受到业界的高度重视，相关研究的大量涌现也能够证明这一认知，基于此，本文简单探讨了河道堤防防渗常用技术措施，并结合实例围绕河道堤防防渗设计开展了更深入探讨，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：河道 堤防 防渗

如境内河道堤防防洪标准无法满足保障群众生命安全的要求，因此发生的洪涝灾害便会造成严重的经济损失和人员伤亡。由于河道地基的土壤存在孔隙率大、结构松散、透水性强的特点，堤防安全往往会受到管涌、流土等危害的影响，而为了尽可能保证堤防安全性，正是本文围绕河道堤防防渗设计开展具体研究的原因所在。

1.河道堤防防渗常用技术措施

1.1垂直防渗

为达到阻水截水目的，通过置换、填充、挤密、冻结和化学作用在岩层中形成垂直防渗墙的技术措施被称为垂直防渗，置换法、喷射法、搅拌法均属于垂直防渗的典型应用形式，具体技术如下：（1）置换法。通过将原有土体材料置换为防渗材料，即可形成不透水防渗墙，该技术措施具备施工成本高、成墙连续性好特点，施工步骤主要包括开槽、填充、成墙等。（2）喷射法。通过应用钻机钻孔、喷射设备切割破坏土体、喷射高压水泥浆，即可形成防渗墙，该技术措施可细分为定喷、摆喷、旋喷三类，粉土、砂土一般选择定喷，砂卵石层、砂土、粘性土以及存在地下障碍物的地层则适合应用摆喷和旋喷。喷射法具备防渗效果优良、成墙连续性好、成本较高等特点，但同时可能造成的环境污染必须得到重视。（3）搅拌法。通过深层搅拌机制成由水泥浆与松散土体构成的水泥土桩，配合相互搭接的方式即可形成防渗水泥墙，该技术措施具备成墙方法简单、适用于各类土壤、施工效率高、设备移动简便等优势。

1.2水平防渗

为提高水资源利用率、减少水资源渗漏、改善生态环境，使用黏土、土工织物等水平防渗材料的水平防渗技术措施应用必须得到重视，阻断防渗、粘土防渗、复合土工膜防渗均属于典型的水平防渗技术措施，具体技术内容如下：（1）阻断防渗。为减少水量损失问题，利用混凝土等材料的阻挡防渗技术措施在河道堤防防渗领域有着较为广泛应用，但由于地下水与河道关系会因该技术措施的应用完全阻断，因此阻断防渗属于不可持续的防渗方式。（2）粘土防渗。该技术措施不会阻断地下水与河道关系，但有机物很容易造成防渗层的污染，因此粘土防渗的应用必须关注有机土处理。（3）复合土工膜防渗。复合土工膜具备便于运输、抗渗性能好、延展性好、抗变质、抗拉、质轻、造价低等特点，这使得应用该材料的水平防渗能够更好满足河道堤防防渗需要，后文研究的工程实例也采用了复合土工膜用于防渗。

2.实例分析

2.1工程概况

为提升研究的实践价值，本文选择了位于我国广东省韶关地区某河道作为研究对象，当地具有明显的中亚热带湿润型季风气候区特征，一年四季均受季风影响，冬季盛行东北季风，夏季盛行西南和东南季风，冬季寒冷，夏季偏热，北部乡镇冬季每年均有降雪，因此该河道的堤防防渗设计必须考虑防冻需要。

2.2防渗材料比选

为保证河道堤防防渗设计较好满足实际需求，设计人员开展了防渗材料的比选，比选对象包括水泥土、浆砌石、粘土、复合土工膜、混凝土，比选项目包括渗水量、抗冻性、经济性、使用寿命。

2.2.1渗水量比选

为进行不同防渗材料的渗水量比选，研究开展了针对性试验，试验内容为选取单位面积的防渗材料，测定不同水头条件下24h的渗透量，由此得出了表1所示的不同防渗材料的渗透水量表，结合表格进行分析不难发现，复合土工膜的防渗效果最为优秀，最少的渗透量便能够证明这一认知。

2.2.2抗冻性比选

考虑到研究河道所在地区冬季气温较低，因此防渗材料的选择需考虑抗冻性指标。结合相关实践与研究可以发现，粘土、水泥土、浆砌石均不适合在有结冰期的河流中应用，这是由于粘土会在较低温度下出现裂纹，水泥土仅适用于无冻害地区，浆砌石会因低温产生微小裂缝。复合土工膜与混凝土均可用于有结冰期的河流，但考虑到混凝土在其中的应用需配合其他防渗材料，且适应变形能力差，本文认为适应变形能力强且对温度并不敏感的复合土工膜更适合应用于本文研究对象河道。

2.2.3经济性比选

防渗材料的经济性比选需围绕河道堤防防渗效益进行衡量，结合市场调查可得到表2所示的不同防渗型式单价比较表。

结合表2与各类防渗材料应用特点不难发现，复合土工膜相较于厚粘土防渗具备更低的成本，这是由于复合土工膜无需额外成本投资，较大的粘土总量使用则会加大运输成本。对比浆砌石防渗和混凝土防渗可以发现，二者的使用寿命基本一致，混凝土防渗的防渗效果较优秀，但浆砌石防渗在经济性层面优势明显。

2.2.4使用寿命比选

表3为各类防渗材料的使用寿命，由此可直观了解复合土工膜在使用寿命层面具备的优势，因此研究对象河道堤防防渗设计最终选择了复合土工膜作为防渗材料。

2.3防渗设计

由于研究对象河道的地基以砂砾石为主，且河道内垃圾众多、杂草丛生，因此需首先清理直径在2cm以上的树枝、树根、铁丝、杂草、石块等杂物，以此避免复合土工膜防渗效果受到影响，同时利用清理平整的河床开挖料回填河道内存在的砂坑。为保证砂土填筑区、砂土原基、粘性土河床密实度满足设计要求，采用分层碾压、大水自然沉降的处理方式，图1为复合土工膜防渗方案设计图。

因地制宜采用压实的20cm厚原状土为过渡层；应用防渗材料复合土工膜作为防水层，复合土工膜需侧搭在下游侧上面，采用平行搭接方式进行底面铺设，采用沿坡顶底方向铺设、平行搭接方式的斜坡铺设，铺设过程布面不得出现褶皱或张拉过紧情况；保护层设计采用局部防护与一般性防护相结合方式，一般性防护需保证复合土工膜所处位置在50年一遇洪水冲刷线以下，因此采用回填河床沙的防护方式，并采用2.50m厚原状河砂作为防冲保护层。河道两侧坡脚部分采用格宾石笼作为保护层，厚度为30cm，复合土工膜与格宾石笼间铺设20cm厚中砂保护层，采用混凝土框格作为分区控制措施。

3.结论

综上所述，河道堤防防滲设计需考虑多方面因素影响，而为了保证河道堤防防渗设计质量，本文研究围绕防渗材料比选，以及过渡层、防水层、保护层设计等内容开展了深入探讨，这类内容均具备较高实践价值。但值得注意的是，为进一步提升河道堤防防渗设计实用性，洪水带来的不可避免区域性冲刷影响同样需要得到重点关注。

参考文献：

[1]罗晓军.垂直铺塑防渗技术在河道堤防除险加固中的应用[J].吉林水利，2018（02）： 49-50+59.

[2]王蕊.多孔介质模型在河道堤防防渗数值计算中的应用研究[J].水利技术监督， 2017， 25 （02）： 135-137+142.