论文部分内容阅读
摘要：文章主要是从工作原理、造价和施工等几个方面进行了比较，对垂直防渗技术与水平防渗技术进行分析，提出了防渗方案选用的方法。
关键词：堤防防渗；加固方案选用；方法
一、垂直防渗方案及适用条件
垂直防渗就是根据防渗原则“前堵后排”的原理，通过“前堵”的原理来达到防渗的目的，即通过置换、填充、挤密、冻结及化学作用等手段在土层中形成一个垂直的防渗帷幕墙体，从而达到截水、阻水的目的。防渗墙是堤防防渗处理中最为有效的一种垂直措施。
（1）防渗墙的形式。防渗墙既适用于堤身，也适用于堤基的防渗处理。防渗墙分为三种结构型式：悬挂式、半封闭式和全封闭式。悬挂式防渗墙的底面位于相对强透水层中。半封闭式防渗墙穿过相对强透水层进入相对弱透水层并与之一起形成统一的防渗结构体系，该相对弱透水层下面还有相对强透水层存在。全封闭式防渗墙是以基岩透水性较弱、或其强透水层位于深部而不会对堤后表层渗流状态发生影响作为前提条件的。如果基岩浅部为强透水层或存在强透水带，则只有将它与松散覆盖层一起截断的防渗墙才是全封闭式的。当堤身质量较差时，防渗墙可以从堤顶布置；当堤身质量较好，或对堤身采用其他措施時，防渗墙从堤外脚布置，但必须与堤身或堤身防渗设施可靠连接。
（2）防渗墙布设方案及防渗效果。对封闭式防渗墙，由于墙体裁断了渗流的途径，尤其是渗流出口处的坡降降低较多，堤身浸润线也有明显降低，防渗效果明显。封闭式防渗墙防渗效果固然好，但对于强透水层较厚、隔水层较深的双层地基，采用封闭式防渗墙的施工难度较大，且工程造价过高，工程质量难于保证。在堤基表土层夹有浅层粉细砂层时，一旦发生近堤管涌将是非常危险的。对于这种情况，悬挂式防渗墙深度不大，但可以截断浅砂层，应用起来还是比较合理的。
另外，对于防渗墙的位置选择，当堤基中无弱透水覆盖层时，或堤基为均质透水地基或浅砂层表露或覆盖层较薄且渗透性不够小时，防渗墙不能沿临水侧坡脚附近布置，而应布置在堤顶下方，否则河水容易从坡脚附近越过防渗墙进入堤基强透水层，从而使防渗墙失效。
以上防渗墙布置主要针对透水地基，即已假定堤身无渗透缺陷为前提。对于位于相对不透水堤基上的堤身渗流控制，既可在堤身采用垂直防渗墙、劈裂灌浆等措施，也可在临水坡设置防渗斜墙（如铺设土工防渗膜），还可在背水坡开设反滤导渗沟或在坡脚设排水暗管。对于堤基、堤身都存在渗透隐患的堤防工程，只要堤基透水层不太深厚，宜结合堤基、堤身的渗流控制建垂直防渗墙，并且防渗墙应从堤顶下方修建，墙顶高程应高出最高洪水水位所形成的浸润线。只有在临水坡堤身上设置防渗措施时，才可以在临水侧堤脚处设置堤基防渗墙，并做好两种防渗措施的连接。
二、水平防渗方案及应用条件
垂直防渗措施是利用不透水的防渗体来截断和阻断水流，水平的防渗措施则是利用平铺在临水侧堤基表面上的一层相对不透水的粘土、混凝土或土工膜等，或利用在背水侧地基上铺设的一层压盖土来延长堤基中渗透水流的流线长度，从而降低渗水的破坏能量，减小渗水的坡降，提高渗流出口的抵抗力，减小堤基发生渗透变形的可能性。这种水平措施可根据所在堤内外两侧地基上的不同，分别称为堤外临水侧地基上的铺盖和堤内背水侧地基上的盖重。
（1）堤外临水侧铺盖及应用条件。铺盖是利用堤外河床己有的粘土层或人工铺填的粘土、混凝土或土工膜等透水性很小的材料经压实形成的，当背水侧地形条件和土源允许时，盖重是砂基堤防防止渗透变形非常有效的防渗措施，尤其是对于强透水层深厚，采用垂直防渗措施不经济或根本不可行时，盖重压渗就可作为首选措施。当按照规范计算出的压盖宽度很大时，可以考虑和减压井相结合使用，以减小压盖宽度。应当指出，盖重的宽度除进行必要的计算外，还应重视对历史险情的实地调查。盖重通常应不小于历史险情出现的范围，并应根据具体地形、地质条件和堤防的重要程度选用，一般至少为50m，但也不应超过200m。
（2）排水减压方案及应用条件。受背水侧地形条件或建筑物等条件的制约，当不能采用垂直防渗措施，或压盖宽度长度较大等情况时，可以采用排水减压方案来解决堤基渗流的部分问题。这种措施就是通过排水管或导渗沟将地基中的压力水排出，释放出地下水的压力。单从渗流结果看，减压井几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是，工程实践表明，减压井的最大问题一是淤堵，二是排水带来一定程度的内涝。在竣工初期，减压井的运行效果一般都很好，但随着时间的增长，减压井的排水量逐渐减小，减压效果也越来越差。导渗沟是应用于涌砂等不良现象的多发地带的一种兼排渗、减压、导渗功能的一种小型水工建筑物，其分布形式是一种连通的线形分布，其效果、灵活性虽不如减压井，但其在清淤和造价方面却比减压井方便和经济得多。适用于地面建筑物稀少的开阔及上覆盖层较薄的（一般<4m）且透水层分布连续、稳定的地带。石料用量比较大，是一种对堤基内水流进行疏导的方法。
（3）放淤固堤方案及应用条件。放淤固堤方案一般是针对堤身防渗加固来说的，该方案就是利用水力充填法，将河道中泥沙利用机械输送到在背水侧的堤坡之上，排水固结后既形成淤背土体，加大了堤身的断面，也就是所说的“超级堤防”。这种方法与截渗墙的作用是一致的，但其工程措施却截然不同，截渗墙为临河截渗，放淤固堤是在背河侧加宽堤身，延长了堤身浸润线长度，提高了渗流逸出点的抵抗力。这种方法往往与堤基压盖相结合使用，在加固了堤防，降低了浸润线在堤坡上出逸点的同时，确保了大堤的安全，防止了堤基的管涌发生，同时也对河道起到了一定的清淤作用，改善了河道的生态环境，从长远来看放淤固堤是一种理想的防渗加固方案，对堤防来说有一种一劳永逸的安全感，近年来，得到了较广泛的应用。但这种方法占地较多，对近堤居民影响大，房屋拆迁等地面附着物补偿高，一次性投资大，工期长，施工中的渗水、排水问题对附近的农田影响大。所以放淤固堤方案适用在河道淤积严重，堤防厚度不足，近堤居民少，拆迁量少，堤内经济比较发达，保护对象比较重要的堤段。
三、防渗方案选用的基本原则
在堤防防渗除险工程中，其防渗措施的选用主要取决于以下几个方面。
（1）功能性。主要应考虑工程的性质和条件，尽可能符合“前堵后排”的原则，堤身和堤基渗流控制要统一考虑，确定出堤身和堤基几种不同的防渗方案和防渗墙的不同技术，满足工程防渗的目的和要求。
（2）实施性。方案的工程规模、有关参数和技术指标，在目前的技术水平条件下是可行的。
（3）经济性。方案通过技术经济比较和投入产出的分析后，在满足功能性要求的前提下，工程费用应较低，工程预算能够承受。
（4）长久性和维护费用少。防渗工程实施后，不能说一劳永逸，但其年维护费用应较低。
（5）环境和安全性。避免工程污染环境，或使污染最小，能保障堤防工程结构和相邻建筑物的安全，保证施工人员的安全，尽可能不妨碍堤内外地下水的循环。
关键词：堤防防渗；加固方案选用；方法
一、垂直防渗方案及适用条件
垂直防渗就是根据防渗原则“前堵后排”的原理，通过“前堵”的原理来达到防渗的目的，即通过置换、填充、挤密、冻结及化学作用等手段在土层中形成一个垂直的防渗帷幕墙体，从而达到截水、阻水的目的。防渗墙是堤防防渗处理中最为有效的一种垂直措施。
（1）防渗墙的形式。防渗墙既适用于堤身，也适用于堤基的防渗处理。防渗墙分为三种结构型式：悬挂式、半封闭式和全封闭式。悬挂式防渗墙的底面位于相对强透水层中。半封闭式防渗墙穿过相对强透水层进入相对弱透水层并与之一起形成统一的防渗结构体系，该相对弱透水层下面还有相对强透水层存在。全封闭式防渗墙是以基岩透水性较弱、或其强透水层位于深部而不会对堤后表层渗流状态发生影响作为前提条件的。如果基岩浅部为强透水层或存在强透水带，则只有将它与松散覆盖层一起截断的防渗墙才是全封闭式的。当堤身质量较差时，防渗墙可以从堤顶布置；当堤身质量较好，或对堤身采用其他措施時，防渗墙从堤外脚布置，但必须与堤身或堤身防渗设施可靠连接。
（2）防渗墙布设方案及防渗效果。对封闭式防渗墙，由于墙体裁断了渗流的途径，尤其是渗流出口处的坡降降低较多，堤身浸润线也有明显降低，防渗效果明显。封闭式防渗墙防渗效果固然好，但对于强透水层较厚、隔水层较深的双层地基，采用封闭式防渗墙的施工难度较大，且工程造价过高，工程质量难于保证。在堤基表土层夹有浅层粉细砂层时，一旦发生近堤管涌将是非常危险的。对于这种情况，悬挂式防渗墙深度不大，但可以截断浅砂层，应用起来还是比较合理的。
另外，对于防渗墙的位置选择，当堤基中无弱透水覆盖层时，或堤基为均质透水地基或浅砂层表露或覆盖层较薄且渗透性不够小时，防渗墙不能沿临水侧坡脚附近布置，而应布置在堤顶下方，否则河水容易从坡脚附近越过防渗墙进入堤基强透水层，从而使防渗墙失效。
以上防渗墙布置主要针对透水地基，即已假定堤身无渗透缺陷为前提。对于位于相对不透水堤基上的堤身渗流控制，既可在堤身采用垂直防渗墙、劈裂灌浆等措施，也可在临水坡设置防渗斜墙（如铺设土工防渗膜），还可在背水坡开设反滤导渗沟或在坡脚设排水暗管。对于堤基、堤身都存在渗透隐患的堤防工程，只要堤基透水层不太深厚，宜结合堤基、堤身的渗流控制建垂直防渗墙，并且防渗墙应从堤顶下方修建，墙顶高程应高出最高洪水水位所形成的浸润线。只有在临水坡堤身上设置防渗措施时，才可以在临水侧堤脚处设置堤基防渗墙，并做好两种防渗措施的连接。
二、水平防渗方案及应用条件
垂直防渗措施是利用不透水的防渗体来截断和阻断水流，水平的防渗措施则是利用平铺在临水侧堤基表面上的一层相对不透水的粘土、混凝土或土工膜等，或利用在背水侧地基上铺设的一层压盖土来延长堤基中渗透水流的流线长度，从而降低渗水的破坏能量，减小渗水的坡降，提高渗流出口的抵抗力，减小堤基发生渗透变形的可能性。这种水平措施可根据所在堤内外两侧地基上的不同，分别称为堤外临水侧地基上的铺盖和堤内背水侧地基上的盖重。
（1）堤外临水侧铺盖及应用条件。铺盖是利用堤外河床己有的粘土层或人工铺填的粘土、混凝土或土工膜等透水性很小的材料经压实形成的，当背水侧地形条件和土源允许时，盖重是砂基堤防防止渗透变形非常有效的防渗措施，尤其是对于强透水层深厚，采用垂直防渗措施不经济或根本不可行时，盖重压渗就可作为首选措施。当按照规范计算出的压盖宽度很大时，可以考虑和减压井相结合使用，以减小压盖宽度。应当指出，盖重的宽度除进行必要的计算外，还应重视对历史险情的实地调查。盖重通常应不小于历史险情出现的范围，并应根据具体地形、地质条件和堤防的重要程度选用，一般至少为50m，但也不应超过200m。
（2）排水减压方案及应用条件。受背水侧地形条件或建筑物等条件的制约，当不能采用垂直防渗措施，或压盖宽度长度较大等情况时，可以采用排水减压方案来解决堤基渗流的部分问题。这种措施就是通过排水管或导渗沟将地基中的压力水排出，释放出地下水的压力。单从渗流结果看，减压井几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是，工程实践表明，减压井的最大问题一是淤堵，二是排水带来一定程度的内涝。在竣工初期，减压井的运行效果一般都很好，但随着时间的增长，减压井的排水量逐渐减小，减压效果也越来越差。导渗沟是应用于涌砂等不良现象的多发地带的一种兼排渗、减压、导渗功能的一种小型水工建筑物，其分布形式是一种连通的线形分布，其效果、灵活性虽不如减压井，但其在清淤和造价方面却比减压井方便和经济得多。适用于地面建筑物稀少的开阔及上覆盖层较薄的（一般<4m）且透水层分布连续、稳定的地带。石料用量比较大，是一种对堤基内水流进行疏导的方法。
（3）放淤固堤方案及应用条件。放淤固堤方案一般是针对堤身防渗加固来说的，该方案就是利用水力充填法，将河道中泥沙利用机械输送到在背水侧的堤坡之上，排水固结后既形成淤背土体，加大了堤身的断面，也就是所说的“超级堤防”。这种方法与截渗墙的作用是一致的，但其工程措施却截然不同，截渗墙为临河截渗，放淤固堤是在背河侧加宽堤身，延长了堤身浸润线长度，提高了渗流逸出点的抵抗力。这种方法往往与堤基压盖相结合使用，在加固了堤防，降低了浸润线在堤坡上出逸点的同时，确保了大堤的安全，防止了堤基的管涌发生，同时也对河道起到了一定的清淤作用，改善了河道的生态环境，从长远来看放淤固堤是一种理想的防渗加固方案，对堤防来说有一种一劳永逸的安全感，近年来，得到了较广泛的应用。但这种方法占地较多，对近堤居民影响大，房屋拆迁等地面附着物补偿高，一次性投资大，工期长，施工中的渗水、排水问题对附近的农田影响大。所以放淤固堤方案适用在河道淤积严重，堤防厚度不足，近堤居民少，拆迁量少，堤内经济比较发达，保护对象比较重要的堤段。
三、防渗方案选用的基本原则
在堤防防渗除险工程中，其防渗措施的选用主要取决于以下几个方面。
（1）功能性。主要应考虑工程的性质和条件，尽可能符合“前堵后排”的原则，堤身和堤基渗流控制要统一考虑，确定出堤身和堤基几种不同的防渗方案和防渗墙的不同技术，满足工程防渗的目的和要求。
（2）实施性。方案的工程规模、有关参数和技术指标，在目前的技术水平条件下是可行的。
（3）经济性。方案通过技术经济比较和投入产出的分析后，在满足功能性要求的前提下，工程费用应较低，工程预算能够承受。
（4）长久性和维护费用少。防渗工程实施后，不能说一劳永逸，但其年维护费用应较低。
（5）环境和安全性。避免工程污染环境，或使污染最小，能保障堤防工程结构和相邻建筑物的安全，保证施工人员的安全，尽可能不妨碍堤内外地下水的循环。