引言
堤(di)防(fang)工(gong)程(cheng)是(shi)防(fang)洪(hong)工(gong)程(cheng)體(ti)係(xi)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen),對(dui)保(bao)障(zhang)大(da)江(jiang)大(da)河(he)中(zhong)下(xia)遊(you)及(ji)濱(bin)湖(hu)平(ping)原(yuan)地(di)區(qu)工(gong)農(nong)業(ye)生(sheng)產(chan)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)廣(guang)大(da)人(ren)民(min)群(qun)眾(zhong)的(de)生(sheng)命(ming)財(cai)產(chan)安(an)全(quan)起(qi)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。在(zai)我(wo)國(guo)大(da)江(jiang)大(da)河(he)的(de)中(zhong)下(xia)遊(you)地(di)區(qu)尤(you)其(qi)是(shi)濱(bin)水(shui)城(cheng)區(qu),堤(di)防(fang)是(shi)防(fang)禦(yu)洪(hong)水(shui)的(de)最(zui)後(hou)屏(ping)障(zhang)。目(mu)前(qian),我(wo)國(guo)建(jian)有(you)各(ge)類(lei)堤(di)防(fang)25萬km。但由於自然、社會和經濟條件的原因,目前我國大多堤防的防洪能力偏低,圩堤險工險段較多,隱患嚴重,當遭遇洪水時堤防經常發生管湧、滑坡、崩岸和漫溢等險情,嚴重者導致大堤潰決。在1998年大水中,僅長江中下遊幹堤就出現險6100多處,其中滲透破壞險情約占險情總數的70%,zaidifangchuxianxianqingzhongzhanyouxiangdangbizhong。shentoupohuaishidifanggongchengzhongzuipubianqienanyuzhiyudexinfuzhihuan,ruhegenjudifanggongchengdedixingdizhihejingjishehuitiaojiandengshijiqingkuang,yindizhiyidixuanyongjingjiheli、技術可行的堤基防滲技術,做好堤基的防滲處理,是堤防除險加固工程建設中的一項重要內容。
1、堤基滲透破壞的成因與分類
suizhexunqishuiweideshenggao,dishenneidejinrunxianzhubuxingchengbingbuduantaigao,beishuicedijideshentoupobijiangyezhujianzengda,yidanchaoguodijideshentoulinjiechujiangjiuhuichanshengshentoupohuai。
由於滲流條件和土體條件的不同,滲透破壞的機理、發展過程及破壞程度也不一樣。根據滲透破壞的形成機理,滲透破壞常有下列四種形式:流土、管湧、接觸衝刷和接觸流土。
流(liu)土(tu)為(wei)在(zai)滲(shen)透(tou)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia),土(tu)體(ti)中(zhong)的(de)顆(ke)粒(li)群(qun)同(tong)時(shi)起(qi)動(dong)而(er)流(liu)失(shi)的(de)現(xian)象(xiang),主(zhu)要(yao)在(zai)粘(zhan)性(xing)土(tu)和(he)無(wu)粘(zhan)性(xing)土(tu)中(zhong)發(fa)生(sheng)。管(guan)湧(yong)為(wei)在(zai)滲(shen)透(tou)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia),土(tu)體(ti)的(de)細(xi)顆(ke)粒(li)沿(yan)著(zhe)土(tu)體(ti)骨(gu)架(jia)顆(ke)粒(li)間(jian)的(de)孔(kong)道(dao)移(yi)動(dong)或(huo)被(bei)帶(dai)出(chu)土(tu)體(ti)的(de)現(xian)象(xiang),通(tong)常(chang)發(fa)生(sheng)在(zai)砂(sha)礫(li)石(shi)地(di)層(ceng)中(zhong)。滲(shen)流(liu)沿(yan)著(zhe)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)介(jie)質(zhi)的(de)接(jie)觸(chu)麵(mian)流(liu)動(dong)並(bing)帶(dai)走(zou)細(xi)顆(ke)粒(li)的(de)現(xian)象(xiang)稱(cheng)為(wei)接(jie)觸(chu)衝(chong)刷(shua),主(zhu)要(yao)發(fa)生(sheng)於(yu)結(jie)合(he)麵(mian)及(ji)裂(lie)縫(feng)處(chu)。滲(shen)流(liu)垂(chui)直(zhi)於(yu)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)介(jie)質(zhi)的(de)接(jie)觸(chu)麵(mian)運(yun)動(dong),並(bing)把(ba)一(yi)層(ceng)土(tu)的(de)顆(ke)粒(li)帶(dai)入(ru)另(ling)一(yi)層(ceng)土(tu)的(de)現(xian)象(xiang)稱(cheng)為(wei)接(jie)觸(chu)流(liu)土(tu),主(zhu)要(yao)發(fa)生(sheng)在(zai)顆(ke)粒(li)粗(cu)細(xi)相(xiang)差(cha)較(jiao)大(da)的(de)兩(liang)種(zhong)土(tu)層(ceng)的(de)接(jie)觸(chu)帶(dai)。
2、堤基防滲的工程措施
依據堤基滲透破壞的成因,結合當地地形地質等條件及工程經驗,堤基防滲主要工程措施有:前堵型防滲、後排型防滲和中截型防滲。
1) 前堵型防滲
前堵,即在臨水側設防滲鋪蓋、前截、防滲斜牆及鋪設土工膜等,但因堤防臨水側一般受到河勢水流的影響,這些措施常會受到一定的限製。
鋪pu蓋gai防fang滲shen,它ta並bing不bu能neng完wan全quan截jie斷duan水shui流liu,但dan可ke以yi增zeng加jia滲shen透tou途tu徑jing,或huo減jian少shao壩ba基ji滲shen流liu的de水shui力li坡po降jiang和he滲shen流liu量liang至zhi允yun許xu的de安an全quan值zhi範fan圍wei內nei。當dang利li用yong天tian然ran弱ruo透tou水shui層ceng作zuo為wei防fang滲shen鋪pu蓋gai時shi,應ying驗yan查zha天tian然ran弱ruo透tou水shui層ceng及ji下xia臥wo透tou水shui層ceng的de分fen布bu、顆粒級配、滲透係數和允許滲透坡降等,在天然鋪蓋不足的部位采取人工鋪蓋補強措施、確保鋪蓋達到設計要求。
dishenlinshuiceqiandu。zaidishenlinshuicetianzhutupingtai,yaoqiuxuanzeshentouxishuxiaodetianliao,yijiangdibeishuicedechuyibijiang,shiqijifuheqiandudeyuanze,youduidishenboruoqidaobuqiangzuoyong。zaidifangyingshuimianpushetugongmoshiyizhongbijiaoguangfandefangshencuoshi,qijuyouzhengtixinghao、產品規格化、鋪設簡單、適應堤身變形的優點。
2) 後排型防滲
後排,主要指在堤防背水側采取壓滲導滲溝、減壓溝和減壓井等措施。
dishenbeishuicehouqiang。zaidishenbeishuicejiadadishenduanmian,kongzhijinrunxianbuzaidiposhangchuyi,yaoqiuhouqiangtianzhudetuliaotoushuixingbiyuandishenda,yifuhehoupaiyuanze。
堤防吹填法。用吸泥船、泥漿泵等機械設備,吸取江河泥沙,輸送到堤身背水側沉淤,此為防止基礎滲透破壞的有效措施之一。
減(jian)壓(ya)井(jing),適(shi)用(yong)於(yu)所(suo)有(you)滲(shen)透(tou)破(po)壞(huai)堤(di)基(ji)的(de)除(chu)險(xian),但(dan)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)表(biao)明(ming),減(jian)壓(ya)井(jing)的(de)最(zui)大(da)問(wen)題(ti)是(shi)易(yi)淤(yu)堵(du),減(jian)壓(ya)井(jing)的(de)排(pai)水(shui)量(liang)往(wang)往(wang)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi),逐(zhu)漸(jian)減(jian)少(shao),減(jian)壓(ya)效(xiao)果(guo)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)差(cha)。
3) 中截型防滲
中截,指在使堤身中進行黏土灌漿、劈裂灌漿、鋪設土工膜、混凝土截滲牆,以及高壓噴射灌漿等。
堤身鑽探、錐探、灌guan漿jiang加jia固gu,漿jiang液ye材cai料liao一yi般ban為wei黏nian性xing土tu或huo砂sha壤rang土tu,視shi需xu要yao也ye可ke摻chan用yong少shao量liang水shui泥ni,攪jiao攔lan成cheng泥ni漿jiang。鑽zuan孔kong的de布bu置zhi根gen據ju堤di身shen隱yin患huan部bu位wei確que定ding,多duo為wei梅mei花hua形xing布bu置zhi,孔kong深shen應ying大da於yu隱yin患huan深shen度du。灌guan漿jiang壓ya力li可ke在zai一yi現xian場chang試shi驗yan確que定ding黏nian土tu截jie水shui槽cao,截jie水shui槽cao底di部bu應ying達da到dao相xiang對dui不bu透tou水shui層ceng或huo基ji岩yan,采cai用yong與yu堤di身shen防fang滲shen體ti相xiang同tong的de土tu料liao填tian築zhu,基ji壓ya實shi度du不bu應ying小xiao於yu堤di身shen的de同tong類lei土tu料liao。截jie水shui槽cao的de底di寬kuan,應ying根gen據ju回hui填tian填tian料liao,下xia臥wo的de相xiang對dui的de不bu透tou水shui層ceng的de允yun許xu滲shen透tou坡po降jiang及ji施shi工gong條tiao件jian而er定ding。
劈裂灌漿,沿堤身軸線最小主應力麵布鑽孔,用一定的壓力灌注泥漿,人為劈開堤身,並利用漿堤互壓、泥漿析水固結和堤身陷密實等作用,使所有與漿脈連通的裂縫,洞穴、砂層等隱患得到充填擠壓實心密實,形成垂直連續的泥漿體防滲牆。
對堤身、dijijinxingchuizhifangshen,tashitongguojianzaofengbishidechuizhifangshenqiang,jieduanshentoupohuailujing,shiyizhongxiangduigenzhishentoupohuaidefangshencuoshi。anshigongfangfafenweinijiangcaofangshenqiang、薄壁抓鬥成槽防滲牆、射水法成槽防滲牆、鋸槽防滲牆、高壓灌漿防滲牆、多頭小直徑深層攪拌樁防滲牆、板樁灌注防滲牆、液壓開槽防滲牆等。垂直防滲在長江重要堤防隱蔽工程中得到了比較廣泛的應用。
3、堤基防滲技術特點與合理選用
前堵防滲也叫水平防滲。水平的防滲措施是利用平鋪在臨水側堤基表麵上的一層相對不透水的粘土、混凝土或土工膜等,或利用在背水側地基上鋪設的一層壓蓋土來延長堤基中滲透水流的流線長度,從而降低滲水的破壞能量,減小滲水坡po降jiang,提ti高gao滲shen流liu出chu口kou的de抵di抗kang力li,減jian小xiao堤di基ji發fa生sheng滲shen透tou變bian形xing的de可ke能neng性xing。這zhe種zhong水shui平ping措cuo施shi可ke根gen據ju所suo在zai堤di內nei外wai兩liang側ce地di基ji上shang的de不bu同tong,分fen別bie叫jiao堤di外wai臨lin水shui側ce地di基ji上shang的de鋪pu蓋gai和he堤di內nei側ce地di基ji上shang的de蓋gai重zhong。
後排,主要指在堤防背水側采取壓滲導滲溝、減壓溝和減壓井等措施。
中截防滲也叫垂直防滲。垂直防滲是根據“前堵後排”的防滲原則原理,通過“前堵”的原理來達到防滲的目的,即通過置換、填充、擠密、凍結及化學作用等手段在土層中形成一個垂直的防滲帷幕牆體,從而達到截水、阻水的目的。防滲牆是堤防防滲處理中最為有效的一種垂直措施。設計合理的防滲牆能夠有效地改善堤身、堤基的滲流狀態,滿足滲透穩定和抗浮穩定,並可明顯地降低滲流的自由麵和出逸段的高度。
采用何種堤基防滲加固措施應根據堤基地質條件、地形條件以及滲透破壞危害程度進行綜合考慮,然後通過經濟技術比較,選取單一或幾種措施來綜合治理。視具體情況可選擇填塘固基、臨水側防滲鋪蓋、堤基垂直防滲、背水側壓滲蓋重、排不減壓溝井、水平排水褥墊等措施或幾種措施的組合。
當堤防為砂基,下臥強透水的砂層、砂礫石層、且與江水相通,選取防滲加固措施應著重考慮以下幾點:
1) 當堤基相對不透水層埋藏較深,透水層較厚,同時臨水側有穩定灘地的堤基宜采用鋪蓋防滲。
2) dangdijitoushuicengjiaoqianshi,zaiyingshuicedijiaoyicaiyongzhantujieshuicaohuoqitafengbishichuizhifangshencuoshijieliu,bingyudishenfangshentilianchengtongyidefangshentixi。yekeyicaiyonggaizhonghuogaizhongjiehejianyagou、井的方法。
3) 當(dang)堤(di)基(ji)覆(fu)蓋(gai)層(ceng)較(jiao)薄(bo),透(tou)水(shui)層(ceng)埋(mai)藏(zang)深(shen)且(qie)厚(hou)度(du)大(da)時(shi),可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)背(bei)水(shui)側(ce)壓(ya)實(shi)填(tian)築(zhu)壓(ya)滲(shen)蓋(gai)重(zhong)法(fa)或(huo)吹(chui)填(tian)法(fa)增(zeng)加(jia)蓋(gai)重(zhong),也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)在(zai)背(bei)水(shui)堤(di)腳(jiao)處(chu)適(shi)當(dang)位(wei)置(zhi)設(she)置(zhi)減(jian)壓(ya)溝(gou)、井的方法。同時也可以考慮蓋重和排水壓溝、井聯合使用的形式,以達到根治地基滲透破壞的目的。若臨水側有穩定灘地,可在臨水側加設鋪蓋進行防滲處理。
4) dangdijifugaicengjiaohouqiexiawoqiangtoushuicengjiaoshenshi,yicaiyonggaizhongcuoshijinxingchuli。gaizhongshentouxishuyingbifugaicengda。yekezaibeishuidijiaowaishidangweizhishezhijianyajing,dadaojianxiaoyangyalihechuxiandekuangmude。
5) dangduocengdijiqiecunzaiqiancengruotoushuicengshi,yicaiyongyashengaizhonghuojiehejianyacuoshijinxingchuxian。yekeyicaiyongbanfengbishichuizhifangshencuoshi,danxukanchabanjingshenliujisuanlunzheng。
6) dangdijiweiqiangfenghuajiyanqiejiyanhuodishenfashengshentoupohuaishi,kecaiyongdijiweimuguanjiang。duilinshuiceyouwaitandeqingkuangyekeyishiyongpugaifangshen,biyaoshikezaibeishuijiaofujincaiqufanlvbaohucuoshi。
總之,對采用的除險加固方案,必須進行效果論證,以達到技術上可靠,經濟上合理的目的。
4、結束語
堤防除險加固的實踐表明,滲透破壞是堤防工程中最普遍而且難以治愈的問題,選擇有效、合理、經濟的除險加固方案是一項技術性很強的工作,是堤防滲透破壞除險加固工作的關鍵環節。
滲透破壞的除險加固應從兩方麵入手:一方麵是提高堤防本身抵抗滲透破壞的能力,另一方麵是降低湧透破壞的能力,即降低滲流出口的比降和堤身的浸潤線,這方麵應遵循“前堵後排、反濾料保護滲流出口的滲流控製原則”。
在堤防防滲除險加固工程中,其防滲措施的選用主要取決以下幾個方麵:
1) 功能性。主要應考慮工程的性質和條件,盡可能符合“前堵後排”的原則,確定出幾種不同的防滲方案和防滲牆的不同技術,滿足工程防滲的目的和要求。
2) 實施性。方案的工程規模、有關參數和技術指標,在目前的技術水平條件下是可行的。
3) 經濟性。方案通過技術經濟比較和投入產出分析後,在滿足功能性要求的前提下,工程費用應較低,工程預算能夠承受。
4) 長久性和維護費用少。防滲工程實施後,不能說一勞永逸;能保障堤防工程結構和相信建築物的安全,保證施工人員的安全,盡可能不妨礙堤內外地下水的循環。
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