堤防渗漏处理措施分析与探讨

堤防渗漏处理措施分析与探讨

杨 铎

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司  天津市300220 

摘要：本文对堤防渗漏处理措施进行分析探讨，对堤防渗漏采取劈裂灌浆处理。

关键词：堤防渗漏

1工程概况

河道堤防为土堤，堤身高度为5～7m，堤顶宽度4～6m。堤防自修建以来，未进行过大规模的整修及综合整治，经过多年运用，部分堤段渗漏严重。经现场调查，发现渗漏处多发生在堤身断面比较单薄，堤外地势低洼处，即渗漏出逸点低。根据勘察资料，堤身素填土以粉质粘土为主，土质均匀，渗透系数3.2×10-5cm/s，属弱透水；堤基存在粉土和粉砂层，渗透系数分别为2.5×10-3cm/s和3.5～5.6×10-2cm/s。在堤外地势低洼处，渗径短，盖重小，造成河水沿堤基粉土、粉砂层渗漏外溢，应对堤防进行防渗处理。

2设计方案

防渗处理一般有水平防渗和竖直防渗两种处理方法，水平防渗一般是在河床铺设水平防渗材料，垂直防渗一般有垂直混凝土防渗体、灌注防渗浆液等。结合本工程情况，拟对渗漏严重堤段进行劈裂灌浆处理。

（1）布孔

劈裂灌浆宜采用单排布孔，多排布孔易使堤身产生横向劈裂。考虑施工不影响堤顶行人通过，在据内堤顶线外侧1.5m处平行于堤顶线单排布孔。根据《土坝灌浆技术规范》“灌浆孔的孔距，孔深小于20m时可采用3m～5m”，确定本工程灌浆孔孔距为3.0m。

（2）孔深

根据《土坝灌浆技术规范》 “灌浆孔深度应超过隐患深度不小于2m”的要求，灌浆孔深应穿透堤基粉土、粉砂层。单孔造孔深度设计为15m。

（3）浆液选择

浆液应满足流动性好、排水固结快、稳定性好、固结后强度高、防渗性能好、充分利用当地材料和造价低等要求。天然土料很难满足上述要求，常用的浆液材料是粘土，其优点为：取材方便、费用低、流动性及稳定性好；其缺点为：固结时间长、强度较低、自凝性差。在粘土中掺入适量的水泥有助于加快固结时间，提高强度，减小渗透系数。因此本设计浆液选取水泥粘土浆，水泥掺量为干土质量的15%。

（4）灌浆压力确定

劈裂灌浆是通过浆压力使疏松的堤身得到增强，当灌浆压力大于起裂压力和裂缝扩展压力时，孔就随着裂缝扩展，浆液进入堤身而形成防渗幕墙。灌浆压力控制的好，对于堤身压密和回弹，浆体的压密和补充堤身小应力不足、保证防渗幕墙的作用等，都能起到好的效果，否则有可能破坏堤身结构，甚至出现险情，因此控制灌浆压力是劈裂灌浆的关键。灌浆压力不仅与堤身质量有关，而且还与堤的断面尺寸、灌浆部位、泥浆浓度及浆量有关，很难用一个公式准确计算。灌浆过程中压力不是恒定不变的，初始阶段表现压力上升，一旦形成劈裂，泥浆便在压力的作用下迅速进入缝隙中，此时孔口压力迅速下降，当缝隙内泥浆充满时，孔口压力又开始回升，达到一定数值后，又出现新的劈裂，这就出现了孔口压力周而复始波动。

灌浆压力要从两方面提出极限压力，一是堤防土体被劈开极限状态时的孔口压力，二是最大控制灌浆孔口压力。设计很难有效的提出劈裂灌浆压力，根据经验，砂土层中P=0.2～0.5Mpa，粘土层中P=0.2～0.3Mpa。最大控制灌浆孔口压力目前尚无计算公式，有效的确定办法是在工程现场根据具体情况试验确定。

（5）帷幕厚度

帷幕厚度必须满足允许渗流坡降、弱应力破坏条件、浆液固结速度和帷幕耐久性的需要。根据《土坝坝体灌浆技术规范》和《土坝灌浆技术规范》“泥墙设计厚度可为5cm～20cm”，本工程设计帷幕厚度取为15cm。

3工程施工

（1）灌浆材料

浆液采用水泥粘土浆，水泥掺量为干土质量的15%。水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5。粘土建议外购。制浆应采用专用机械，搅拌成浆后先筛除大颗粒和杂物，灌浆前再通过35孔/cm2的过滤筛。

（2）灌浆压力

灌浆压力由现场灌浆试验确定。选择有代表性的堤段，按灌浆设计进行布孔、造孔、制浆、灌浆。观测灌浆压力、吃浆量及泥浆容量、坝体位移和裂缝等。试验孔不少于3个。试验结束后应分析资料，确定合理可行的灌浆压力，再全面施灌。

（3）钻孔

钻孔采用泥浆护壁成孔，堤身内应下设套管，防止堤顶过早开裂，影响灌浆效果。钻孔孔位偏差不宜大于10cm。钻孔应保证铅直，偏斜率不大于2％。施工单位应采取可靠的防斜措施，如发现钻孔偏斜超过规定值时，应及时纠偏，或采取其它补救措施。纠偏无效时，应报废原孔，重新钻孔。钻孔结束，应进行检查验收，检查合格，方可进行下一步操作。

（4）灌浆

灌浆施灌原则是“稀浆开始，浓浆灌注，少灌多复，控制质量”，即应先用稀浆（密度1.2～1.4g/cm3）开始灌注，灌浆压力由小到大缓慢提升，直至达到起裂压力，发生劈裂，孔口压力出现下降或负值，及时调整至正常压力，并改为浓浆（密度不小于1.4 g/cm3）灌注。具体灌浆过程中，操作和控制应遵循以下原则：

①注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处实施灌注，先灌注堤基部分，待灌注到设计要求时，再提升套管及灌浆管，进行堤身部分灌浆。每次灌浆结束前应灌注3

～5min纯粘土浆，防止灌浆管堵塞。

②少灌多复，一般每孔复灌次数为3～5次。

③复灌与初灌间隔时间不少于48h，复灌间隔时间不少于24h。

④堤顶裂缝宽度宜小于3cm，灌浆停止后裂缝应能基本闭合。

⑤当浆液升至孔口，经连续复灌3次不再吃浆时，终止灌浆。当长期达不到结束标准时，应共同研究处理措施。

⑥每个灌浆孔灌浆结束后，应及时进行验收，验收合格的灌浆孔才能进行封孔。方法为将灌浆管拔出，向孔内注满密度不小于1.5g/cm3的稠浆，如果浆面下降，可继续灌注稠浆，直至浆面升至堤顶不再下降为止。

⑦全部灌浆过程中，灌浆压力不得大于灌浆控制压力。

4 工程检查

劈裂灌浆不宜采用压水试验的方法来进行其质量检查，一般采用综合检查法。检查方法应以分析灌浆过程资料和施工监测成果为主，并配合钻孔取样测定（检查孔）。检查孔应在该部位灌浆结束7天后进行。

检查孔在两个灌浆孔之间进行，观察芯样浆脉的形成情况，并进行室内渗透试验，要求渗透系数应小于1×10-4cm/s。

芯样应满足渗透试验要求，一般为直径100±0.2mm，高60～80mm的圆柱体，以便加工成试验所需尺寸试件。取样深度应位于地基隐患层。检查孔的位置及取样数量由相关单位根据浆液灌注情况现场确定。