透水堤基防渗加固技术及应用分析

严磊

郎溪县龙须湖水库管理处 安徽 宣城 242100

引言

透水堤基防渗工作是当前我国河道堤防工作的重要组成部分，我国的河道堤防一般都是依江河而建，其堤线受到附近江河地势的影响，堤基一般多为沙土堤基，是典型的透水堤基。倘若透水堤基没有进行防渗处理，那么就会导致堤基的沙土流失严重，堤基变薄，在洪水来临时，透水堤基就容易出现险情。因此，有关工程部门需要对透水堤基进行防渗加固处理，以此来有效地提升透水堤基的防渗性，充分发挥出堤防的防洪作用，切实保障江河沿线居民的生命财产安全。

1 老郎川河防洪工程案例综述

1.1 工程概况

郎溪县位于我国安徽省宣城市，古称建平。地处宣城市东南方，长江三角洲的西部边缘，北方毗邻南京市高淳县、溧阳市，东南方与广德市相接壤，西部紧邻宣州区。老郎川河位于郎溪县境内，其河道相对较为弯曲，且河床窄而浅。近几年郎溪县降雨相对较为集中，且暴雨频发，经常会形成规模相对较大的洪水，区内洪水灾害相对较为严重，对郎溪县的社会经济发展造成了严重的影响。

本次工程治理的位置为老郎川河的右岸涛城镇段，治理河段全长为4.614km，属于老郎川河左右岸堤防系统治理工程的一部分。工程建设主要内容为堤防工程，包含堤防加固、构建防渗墙、拆除穿堤建筑物、河道清障等工程项目。

1.2 地质概况

老郎川河是典型的平原河道，由东南向西北以蜿蜒形状流经工程区域，支流向其左右两侧进行发育，左岸支流为西支桐汭河，右岸支流为钟桥河河面宽度为60～360m，河床深度为1～4m。河道上游的河段存在一定的堆积物。

工程区域内地形相对较为平坦，堤基外侧有呈现不规则形状的外滩，有零星的高漫滩存在，滩面宽度约为30～120m。一些外滩周围有鱼塘分布，圩堤内的河流为I级阶地，阶地的高度与滩顶高度相一致、I级阶地的高度从上游至下游约为13.0m，并向河心进行倾斜，河床的高程一般为3～5m。

老郎川河工程区属于典型的扬子地层区下扬子分区，实地勘察揭露的地层主要被白垩系基岩以及第四系地层多覆盖[1]。

位于宣城中段的白垩系基岩的主要成分为长石以及一些黏土矿物质，遇水源会迅速的膨胀崩解，其钻孔揭露岩主要为粉砂岩以及泥质粉砂岩为主，局部存在砂砾岩以及泥质胶结，其埋深约为7.9～17.1m，揭露深度为1.3～22.3m之间。

而第四系地层主要包括第四系上更新统冲洪积层、人工填筑层以及第四系全新统冲积层。其中第四系上更新冲洪积层的上部为黏土层，下部为砂砾卵石层，其岩层从上自下分别为粉质黏土、细砂、中砂、粗砂、砂砾以及砂砾石。第四系全新冲积层与上述更新统冲洪积层的情况类似。人工填筑层主要是素填土为主，其厚度约为1.8～7.8m。

1.3 河流水系

郎溪县的地表径流水多来源于两大水系，分别为水阳江水系以及太湖水系，二者皆属于长江水系。郎川河是水阳江最大的支流，同时也是南漪湖最为重要的进水水源之一。1970年冬，当地开挖新郎川河，从合溪口以上3km的栗园村，截断并引流桐汭河水源经由新郎川河直接进入南漪湖。河道相对较为宽浅且顺直，与老郎川河的大致平行，全长23.3km。由此，桐汭河开始经由新郎川河直接进入南漪湖，无量溪由老郎川河进行南漪湖，并在二者之间开挖一条连接河道，全长5.5km，底宽30m，以此来调节二者。并在白茅岭农场的中斗村修建了中斗节制闸，以此来对无量溪流入老郎川河的下泄流量进行控制，强迫连接河进行分洪。

1.4 堤基现状分析

老郎川河的左右两岸的堤基已经运行近百年，经郎溪县政府历年的修缮以及加固，最终形成现在的规模。堤基从罗家村方向至保丰闸方向其建设高度在逐渐变低，堤基断面呈现不规则的梯形，堤基顶部的路面多为沥青混凝土路面，还有一定数量的土路面以及碎石路面。由于其堤基的下方分布着一定的沙壤土以及一些透水性相对较强的土层，其土层在高水位的水力压力下，江水会沿着其透水通道向堤内进行渗透，并将其内部的内盖层进行破坏，导致其堤基出现流土现象。倘若其堤内存在沟渠渊塘，则会导致其险情变得更为严重，其堤基的土体会随着水流进行流动，从而导致当前堤基的决堤。

郎川河工作区属于典型的湖沼沉积区，堤基为粉质黏土，岩石性质相对较软，在加高其堤防的过程中，其堤基土质会在自身质量的影响下，出现沉降变形，从而造成导致堤基土层坍塌，对其需要施工人员对其堤基进行抗滑稳定计算，在一定程度上对堤坡比进行放缓，并对其堤脚的填塘进行处理。

在洪水汛期来临时，由于一部分的堤基的透水性相对较好，从而导致堤基内坡或是堤基的堤脚位置存在浸水的情况。该浸水现象会由坡脚向堤身进行漫延，从而导致堤身边坡脱落。并且在其堤基内部还存有一些生物构筑的巢穴，这些巢穴与堤基的接触面会有很多的浸水，进而导致其形成浑水漏洞，堤基的外坡出现脱坡是因为其临水面受到水的浸泡后，土体软化所导致的。在河水下降时，容易出现脱坡。或是堤基被水流常年的冲刷，导致上方堤基失去下方堤基的支持，从而形成外脱坡。而堤身出现裂缝，一般的裂缝多为垂直向，这是由于堤身的土体的密实性不一致所导致的，在水流长期的浸泡下，容易产生了裂缝透水。出现堤身溃口的主要原因是，老郎川河左右岸的堤身相对较为单薄，在洪水的冲击下，容易出现塌方，进而形成溃口。同时老郎川河的堤基中存有一定的白蚁洞穴，使得堤基的内部稳定性存在问题。在汛期时被洪水冲刷以及浸泡，使得其堤基稳定性下降，进而出现溃口。根据水利部门的调查显示，老郎河左右两岸的堤身险情主要发生在20世纪，主要以溃口、内外侧脱坡及堤基裂缝为主。

2 透水堤基防渗加固技术及应用分析

2.1 土工薄膜防渗加固技术

在选择土工薄膜进行防渗加固时，需要切实考虑工程作业条件以及施工条件，并对所要使用的膜料性能进行综合的分析。可以使用复合柔毡，来作为防渗加固材料。施工技术人员可以在塑料薄膜与防水布之间增添一些复合防水建材，例如复合柔毡，复合毛毡具备质轻、塑性好，施工简易等特点，在节约工程预算，加速施工进度等方面具有明显优势。土工薄膜防渗加固技术一般适用于水库防渗，特别是上游护坡防渗加固时，利用土工薄膜防渗往往是经济、合理、可靠的。但用于堤防防渗处理较少，且土工薄膜防渗加固技术不能在存有白蚁的堤防上进行使用[2]。

2.2 地下连续墙技术

地下连续墙技术与纵向防渗造墙技术相比较而言，地下连续墙技术要优于后者。首先，地下连续墙技术所应用的墙体要比纵向防渗造墙技术的墙体要薄，振动锤的功率也要比后者大，其控制系统的自动化程度也要高于后者，成墙的速度相对快一些，效率也要高于纵向防渗造墙技术。特别是其墙体的柔性相对较高，能够很好地适应堤基的形变与位移，在透水堤基防渗加固施工中的应用前景十分广阔。地下连续墙技术的注浆压力以及注浆的配方都相对较为合理，成墙的连续性也可以得到有效的保证，地下连续墙的力学性能以及抗渗性都切实满足当前老郎川河堤基加固施工的基本要求，在防渗加固工程中使用国产建材，可以极大地降低地下连续墙的施工成本。同时，地下连续墙技术可以在透水堤基的内部对其浅部砂层进行中断，从而最大限度地降低管涌险情发生的概率，从而有效的提升堤基的防渗性能[3]。

2.3 堤防固化技术

堤防固化剂是当前我国土木工程领域中的一种新型加固材料。因为其适用性相对较强，所以在建筑施工中广受欢迎。特别是在透水堤基的防渗加固施工中，其优势更为明显，可以有效截断或延长渗径，以此来有效降低渗漏。但堤坡以及堤脚的防渗加固成本相对较高，使得施工建设成本难以支撑。因此，需要使用经济适用性相对较强的土壤固化剂，并且堤防固化技术可以就地取材，成为行之有效的护坡以及护脚，最大限度地平衡好透水堤基防渗加固工程的质量、经济与效率的三者关系。

2.4 堤身断面防渗加固技术

根据当前的施工建设要求，根据老郎川河堤防等级，综合老郎川河堤基的建设经验，对内外边坡进行防渗加固设计。本工程为土堤，边坡比需要综合考量当前堤防抗滑稳定的复核计算结果。堤基顶部的宽度为6m，堤防内坡坡比为1∶2.5，通常情况下，外坡坡比与内坡坡比一致，险情段外的坡比为3.0，针对相对较为陡峭的坡比，施工人员可以对其进行一定的削坡并给予加固，针对一些相对较为平缓的边坡，且边坡坡度不高于坡比数值时，一般是不对其进行加固的。内平台与外平台之间的高程以及宽度都是基于堤基的抗滑稳定性，并将工程管理以及工程运行的需求进行结合。根据老郎川河的堤基抗滑稳定结果而言，堤身高程高于6m时，内侧堤基要在其距离顶部约3m处修建2m宽的戗台，戗台与上方边坡的坡比为1∶2.5，与下方的坡比为1∶3.0，且堤身的外围不设置平台。

涛城镇段的堤防断面相对较为薄弱，圩区的主要道路就是堤基堤顶，大多是沥青混凝土路面。按照当前的堤防防洪需求，堤基顶部的高度达到标准时，堤顶的高程要始终保持不变。在工程范围中，老郎川河流经的断面相对较为充足，若是堤基内侧的房屋相对较多，则要使用外培来对其进行加固，便可以形成斜墙坝的结构。因此，需要对堤基的内侧进行削坡，并在外侧进行培厚，从而使得达到堤基断面的标准[4]。

在处理过程中，要求进行防渗加固的填充材料系数与当前堤基土体的系数相一致，施工人员可以使用黏土作为填充材料，优先选择粉质黏土。同时，黏土的颗粒含量要在15～35%之间，塑料系数为10～20，不能存在任何植物的根茎以及生活垃圾，其设计干密度不能高于1.51g/cm3，工程人员将土压实后，其压实度不能低于0.91。工程人员需要对堤基的原始地面以及边坡的原始草皮、树根等杂物进行清理，通常情况下，清理厚度约为10～20cm，若是房屋相对较多，其堤基的清理厚度便不能低于50cm，施工人员要切实保证堤基填充土壤的含水量，并对其进行分层压实。针对所要加固的堤基，要对新旧堤基连接部位的杂物进行清除，将边坡修整成台阶状，之后施工人员便可以对其进行分层式的填筑。加固堤基与以往的堤基连接部位要设有过渡段，从而确保其可以顺利地进行连接。根据上文所述，对老郎川河右岸涛城镇堤基进行加固，堤基加固总长度为4.61km，外培加固约为4.30km，内培加固0.31km。

3 结束语

综上所述，堤基防渗加固施工是河道堤防工程的重要组成部分，也是我国防洪工程体系中的重要基础工程，通常情况下，在堤防防渗处理中要根据堤防所处的不同位置、地质条件及堤轴线布局等选用不同防渗处理方法。本文以郎溪县的老郎川河右岸涛城镇段的堤基防渗加固施工为例，对当前的透水堤基防渗加固技术进行了解析。进而表明，透水堤基防渗加固工程是保证江河沿线居民生命财产安全的重要红线，也是抵御洪水的最后一道屏障。因此，需要有关水利部门给予其高度的关注与重视，对防渗加固技术进行定期的优化与创新，以此来充分地提升我国防洪工程的建设质量，行之有效地保证我国社会的和谐与稳定。