浅谈双层堤基渗透稳定处理措施

□谷珊珊

堤防工程的设计质量直接关系人民生命财产安全，渗透稳定分析处理是堤防设计中极其重要的内容。双层堤基在堤防工程设计中非常普遍，双层堤基对渗透稳定十分不利，需对双层堤基的渗透稳定进行处理，保证堤防稳定安全。

双层堤基定义：堤基表层土透水性较弱，下部透水层较强，表层渗透系数小于下层透水系数100 倍及以上。经渗透计算，双层堤基的堤基或背水坡坡脚出逸比降不能满足规范要求，对堤防造成威胁。故应对双层堤基采取渗透破坏处理措施，保证堤防的安全、稳定。

1.渗透破坏类型

渗透变形是一种十分复杂的地质现象，渗透变形取决于土质的渗透系数、不均匀系数、颗粒级配等。渗透变形为渗透削弱土体内部结构，带走土体较细颗粒的现象。渗透破坏类型分为流土、管涌、接触流土、接触冲刷。

流土：在渗流作用下，土体中的颗粒同时启动而发生流失的现象。

管涌:在渗流作用下，土体中的颗粒沿土体颗粒之间的通道被带出土体的现象。

接触流土:渗流沿两种渗透系数不同的土层接触面流动时，沿接触面被带走细颗粒的现象。

接触冲刷:将渗透系数较小的土体颗粒带入渗透系数较大的土层的现象。

2.临界水力比降的计算方法

式中：

Jcr—土的临界水力坡降；

Gs—土的比重；

n—空隙率。

式中：

d5、d20—土的颗粒直径（mm），小于该粒径土的质量占总质量的5% 和20%。

3.双层堤基渗透稳定处理原则

渗流控制的总原则是“前堵后排，保护渗流出口”，渗流控制措施的型式大致可分为4 大类：一是前堵类，即阻断堤防的渗流从而可以保护堤基渗流稳定，具体措施包括铺盖、防渗墙、防渗斜墙等；二是后排类，即可以有控制的使堤防渗流从背水侧排出，降低堤基渗透压力及堤基渗流出口处渗透比降，保证堤基的稳定及安全，具体措施包括在堤防的背水坡设置减压井（沟）等；三是保护出口类，即对渗流出口进行设计，防止地基渗流时带走土体颗粒形成渗流通道影响堤基的稳定及安全，具体措施如滤层等；四是其他类，即延长渗径，向外延伸渗流出口保证堤脚处的安全，具体措施如填塘、压重、淤背等。以上四种型式目的均是保证渗流安全，从而保证堤防的安全。

防渗工程设计应遵循的原则：安全方面，采取的工程措施应该具有较高的安全性，有利于工程施工以及后期的工程维护，提高工程措施的可实施性。适用性方面，根据堤基的地质情况选择合适的渗流处理措施，保证工程的适用性。环境保护方面，在工程施工过程中尽量减少对水环境的污染，保护生态环境。

4.双层堤基渗透稳定处理措施

对于覆盖层较薄、透水层较深的双层堤基，采用垂直防渗效果不佳，且工程造价高，施工难度大，不能有效地解决堤基渗流稳定的问题。可采用水平防渗即堤后采用压重，压盖采用的土料应采用渗透性好的砂石料，采用透水性的砂石料不增加原有的承压水头，节约压土料，有利于渗流稳定。盖重厚度计算采用《堤防工程设计规范》附录A 中公式（A.3.1）、附录E 中的（E.7.1-1）计算。压土台宽度设计采用无害管涌设计宽度即B=(5～10)H。压重对比防渗墙防渗效果显著，能够有效地保护堤脚，且造价低，施工容易，有安全感。

对于下卧透水层不深，隔水层较浅的双层堤基，选用防渗墙一般推荐采用全封闭式墙体，穿过所有透水层，能够有效地阻渗和延长渗径，防渗墙一般设置于堤防迎水侧，其防渗效果可靠。防渗墙包括：混凝土防渗墙、高喷防渗墙、水泥土搅拌防渗墙。混凝土防渗墙可用于风化破碎岩石地基和碎石土、砂土等覆盖层地基。封闭式防渗墙应伸入到基岩或相对不透水层0.5 m～1.0 m。高喷防渗墙可用于粉土、砂土、砾石和卵（碎）石地层。封闭式高喷防渗墙的钻孔宜伸入基岩或者相对不透水层0.5 m～2.0 m。水泥土搅拌桩可用于淤泥质土、粉质黏土、粉土、砂土等覆盖层地基。封闭式水泥土搅拌桩宜伸入到相对不透水土层一定深度。

对于弱透水层不厚的双层堤基，可挖排水沟伸入砂层从而削减承压水头减小发生砂沸管涌的现象，挖沟位置位于堤防背水侧坡脚处。此措施对挖沟伸入砂层的控制以及回填料的控制要求严格，若有一方面质量控制不严格，对排渗减压的效果影响很大。

对于弱透水覆盖层较厚，厚度为3 m～4 m 以上的双层堤基，虽然弱透水覆盖层较厚但是厚度不均匀，仍然会出现渗水冒砂管涌险情，可采用减压井削减砂层中的承压水头。减压井的优点是施工简单补打方便，缺点是容易淤堵，减压效果减弱，后期维护困难。

5.结语

本文介绍了双层地基渗透破坏处理措施，针对堤基不同的土层分别提出了相应的渗透稳定处理措施。在堤防设计中堤防的渗透稳定是十分重要的，故采取合适的堤基处理措施是在设计过程中最重要的环节。在渗透处理设计中，首先判别渗透变形的类型，分析原因，依据地质资料及渗流处理原则“前堵后排，保护渗流出口”进行方案比选，选择最经济最安全的是渗透破坏处理措施。