第六章堤防除险加固的工程实例

第六章堤防除险加固的工程实例一、渗控：（一）截渗墙实例1.河南武陟县沁河大樊堤水泥粘土连续截渗墙实例2.湖北黄石市长江干堤青山湖堤段射水法截渗墙实例3.江西赣东大堤樟树市祖孙洲射水法截渗墙实例4.江西鄱阳县饶河联圩马墩高喷截渗墙实例5.江苏宿豫县骆马湖南堤垂直铺膜截渗墙（二）排渗沟和压浸：实例6.荆江大堤闵家潭排渗沟和填塘（三）减压井：实例7.山东东平湖围堤减压井和抽槽换土实例8.湖北黄冈市长孙堤减压井（四）防渗体—土工膜：实例9.河南武陟县沁河新右堤用土工膜处理堤身裂缝二、滑坡：实例10.山东历城黄河后张庄堤段滑坡处理实例11.河南黄河长垣县太行堤滑坡处理三、堤身护坡：实例12.江苏靖江市长江大堤堤坡防浪四、护岸：实例13.湖北鄂州市郑家湾护岸实例14.河南开封市黄河黑岗口崩岸处理实例15.山东济南历城区黄河王家梨行崩岸处理五、复堤：实例16.江西新建县朱港农场鄱阳湖堤复堤实例17.江西长江堤彭泽县马湖段退堤实例1渗控·截渗墙河南武陟县沁河大樊堤段水泥粘土连续截渗墙沁河系黄河一级支流。武陟县大樊堤段位于历史决口老口门处，该段堤防从乾隆二十二年（1757年）至1947年，共发生决口11次。该段堤防背河堤脚外常年渗水，堤坡潮湿。堤防临河堤高约7m，背河堤高约9m。1982年沁河小董站出现4280m3/s洪水期间，渗水更为严重。经地质勘探，该段老口门宽200m，堤身土质为粉质壤土。堤基为第四纪全新统冲积堆积，层状结构：第一层为粉沙，有腐烂秸料，层厚10m；第二层为细沙，层厚6.6m；第三层为中沙，含有少量姜石，层厚3.4m；第四层为壤土，含有姜石，层厚5m。见图1。经分析论证，对该段堤防采用水泥粘土混凝土墙垂直截渗技术进行加固处理。设计墙深26m，深入相对不透水层0.5~1.0m，墙体厚0.4~0.45m，墙体采用50号水泥土，渗透系数为10-7cm/s，并安设测压管、渗压计3组。工程施工所用钻孔设备为河南黄河河务局研制的GZQ-800型潜水组合钻机，由8台潜水钻组合而成，一次开槽长3.2m，槽宽0.4~0.45m，凿槽深度可达50m。该工程跳钻造孔施工，1987年5月开工，同年9月竣工，加固堤防长度200m。经黄委会物探大队用超声波测试仪检测，成墙效果良好。经取样试验，墙体抗压强度均在50MPa以上，平均强度5.95MPa，平均渗透系数K=2.48×10-7cm/s，符合设计要求。通过3年观测，而且墙后地下水位普遍降低，堤防背河堤脚附近未发现积水现象。图1沁河武陟大樊垂直截渗墙断面图实例2渗控·截渗墙湖北黄石市长江干堤青山湖堤段射水法截渗墙湖北省黄石市长江干堤青山湖堤段所处桩号为57＋980～57＋290m，长690m，外临长江，深泓逼岸，坡陡流急，大堤既无外滩，又无平台，堤内脚紧靠青山湖。两面受水，两水夹堤，堤基十分狭窄，只有60m宽，每年随江水位变化，大堤内外水相互渗透，汛期江水内渗，常发生管涌险情，汛后湖水外渗，曾多次发生江岸崩塌。该段地质结构自上而下依次为砖瓦碴、素填土、素壤土、壤土和粘土，通过对天然堤基进行渗控计算，渗透水流主要通过残存的砖瓦碴以及抽槽粘土未经压实的薄弱部位流动，产生水平渗透破坏。砖瓦碴层内许多架空孔洞的存在为细小颗粒带走提供了通道，形成了发生管涌的几何条件。1988年汛期，堤后砖孔碴层露头处发现浑水渗出。这一堤段前无外滩，后临湖泊，难以采用铺盖、吹填等防渗方案。湖北省水利水电勘测设计院通过技术经济比较，选取了堤基混凝土防渗墙方案，采取垂直防渗方式，大堤内外渗透破坏都能防止。混凝土防渗墙采用射水法浇筑地下混凝土连续墙，墙高12m，厚22cm，长690m，面积8280m2。通过开仓检查，密实度高，连续性好。采用该法施工后，该堤段防渗性能明显改善，经测试渗透系数k下降至2.36×107～1.23×105cm/s。经过1996年、1998年两次高水位考验，未再发生渗透险情，证明采用这一方案是成功的。见图2和图3。图2黄石大堤青山湖堤段典型横剖面图图3黄石大堤地质纵剖面图实例3渗控·截渗墙江西省赣东大堤樟树市祖孙洲射水法截渗墙赣东大堤祖孙洲堤段0＋000～0＋414m压浸台后，离堤脚30m～50m范围内出现大面积渗漏，形成沼泽，在渗漏出露区内出现大面积软泡，地面抬起，局部地方出现泡泉，泡泉把泥土带出，出现浑水现象。产生的原因是：堤内侧离堤脚30m以外，由于取土筑堤，壤土覆盖层很薄甚至缺失，因而在无壤土覆盖层的部位产生大面积渗漏，在有壤土覆盖层的地方，当覆盖层厚度不够，不能与底部承压水头平衡时，就会抬起形成软泡，局部地方可能顶破上部松土盖重层，出现地下水集中渗流或直接涌出地表现象，由于渗透压力和溢出流速均较大，从而夹带出粉细砂及泥质，产生冒水、冒砂及管涌现象。1998年汛前，在该堤段250米内，采用宜春地区水电设计院提供的射水造孔浇筑混凝土防渗墙及堤后设透水盖重、反滤排渗沟的综合方案，进行了加固处理。堤基射水造墙钻孔布置在堤外侧河漫滩上，防渗墙位于堤轴线上游24.0m处，布单孔，墙高15.35～16.7m，深入基岩0.5m，墙厚0.22m，设计总长750m，98年讯前实施造墙长度250m。1998年汛期出现最高洪水位33.64m，堤内原有泡泉未见出水，初见效果。见图4。横剖面图图4江西省赣东大堤祖孙洲堤段射水法混凝土防渗墙实例4渗控·截渗墙江西鄱阳县饶河联圩马墩高喷截渗墙1996年7月24日，当鄱阳镇外河水位达到21.18m时，位于饶河联圩10＋320～10＋380桩号处，有7栋民房地基发生裂缝、沉陷，距堤脚最近处36m，最远处达80m。其中有三栋房子的墙发生裂缝，缝宽为5～25mm，宅基地裂缝宽5～10mm。1996年8月4日，当鄱阳镇水位下降到20.52m时，在桩号10＋350附近，距堤脚80m处一民房大门右侧前檐下出现直径达1.2m，深为1.0m左右缺窝，并有少量积水。其后当鄱阳镇水位达20.99m时，隔壁民房正屋西南脚发生面积为1.0m×1.2m，深度0.8m的缺窝。马墩堤段墙堤持力层为粉质壤土、粉质粘土，厚度一般在4m以上，其下伏粉细砂、砂砾（卵）石层，透水性强，粉细砂层具松散饱和状，该层与外河河床分布的砂砾（卵）石层在同一层位，汛期外河水侧向渗入堤内。堤内分布有鱼塘、水沟，天然覆盖遭到破坏。当外河水位高时，渗入堤内的具有承压性质的地下水突破堤内粘性土层薄弱处，产生泡泉。汛期堤内土层受承压地下水顶托，造成堤内地基产生裂缝及鼓包，汛后地下水位下降的卸荷作用，又使得松散或掏空的局部地基产生跌窝或沉陷。1996年江西省水利规划设计院进行了加固除险设计，选用高压定喷灌浆防渗墙方案。高喷灌浆防渗墙形式为：双喷嘴、扇形，单墙前后连接方式。灌浆材料为水泥浆液。防渗墙轴线布置于堤顶，且与堤轴线方向一致，距上游3.0m处。防渗墙厚不小于20cm，灌浆孔距2m，浆液压力20MPa。高喷灌浆从基岩顶面以下1.0m开始不断向上灌至隔水层底面以上1.0m。隔水层距层底面1.0m以上则采用粘土回填钻孔。经过1997年、1998年两个汛期高洪水位的考验，此堤段未发生险情，运行情况良好。见图5和图6。图5马墩定喷混凝土防渗墙横剖面图图6马墩定喷混凝土防渗墙形式实例5渗控·截渗墙江苏宿豫县骆马湖南堤垂直铺膜截渗墙骆马湖是沂沭泗洪水的重要调蓄水库之一。50年代初修建18.3km南堤，高5～6m，堤身为轻亚粘土并夹杂有亚粘土，透水性大（k=1×103～1×105cm/s），加上突击施工，工程质量差。1971年曾在堤身单薄段流土溃塌99m长的大缺口。1983年检查，在水位差不超过3.5m时，全线背水坡脚渗漏点出现48处，堤身渗漏是一个严重的隐患。该堤加固经多次研究比较采用垂直铺膜方案，既避免了在9度地震区建刚性心墙，又可减少投资、缩短工期。结合当地挡水要求和土质情况，选用了LDFS－3厚度0.45mm的防渗土工膜，于1995～1996年，历时218天，采用垂直铺膜，其步骤为：平整场地和人工开引沟——焊膜和备土——控制刀杆角度、开沟达设计深度——形成沟槽——铺设土工膜——反循环系统——回填沟槽——形成土工膜防渗帷幕。共铺设了22段，总长14017m，深度7.2～10.7m，一般要插入弱透水层0.5m，共计12.8万m2帷幕。在开槽和回填过程中，沟槽两侧土体密实度有所提高，经开挖检查铺膜基本平顺完整、无折皱，工程质量优良。通过测压管观测、铺膜前后帷幕上下游水位差削减了54％～77％。经过实际运行观测，尤其是1996年11月以来，南堤经受了接近设计水位的考验（设计水头差5.0m，实际水头差达到4.98m），效果十分显著，一些过去渗水严重的堤段，下游坡脚潮湿，青坎上的洼地、水塘常年积水沼泽化，现在干涸可行人，芦苇、青苔相继干枯死亡，表明铺膜截渗效果明显。见图7。图7骆马湖南堤垂直铺膜剖面图实例6渗控·排渗沟和压浸荆江大堤闵家潭排渗沟和填塘闵家潭位于荆州市荆州区，荆江大堤桩号783＋700～786＋000，长2300m，水域面积26.4万m2，系历史上二次溃口冲刷而成。本段距堤外800m～1000m处筑有民垸谢古垸围堤，大洪水时要分洪。本堤段历史上有许多险情发生。1968年、1984年谢古垸行洪时，翻砂涌水险情十分严重，1972年谢古垸未行洪，大堤并未挡水，但在潭边浅水区进行摸探时仍发现冒水孔23个，孔径0.2m～0.5m。该段地层结构系双层堤基，上部为粉质壤土（k2.74×105cm/s）一般厚2m；下部为强透水层，厚约90m，由粉细砂、砂砾石组成（k＝1×103～1×102cm/s）。通过天然状态渗流分析，设计洪水位时，潭边坡砂层出逸比降0.124～0.15，大于允许坡降0.1，因而引起渗透变形与破坏。这是历年来产生险情的主要原因。湖北省设计院通过技术经济比较，选用了排渗沟和局部填塘方案。靠内堤脚设50m一级平台和40m二级平台，在离堤脚90m处设置底宽1m左右，坐落于砂层或深入砂0.5m的排渗沟，距排渗沟中心45m内以透水料填塘。通过渗控计算，当沟内水位控制在31.0m～31.5m时，潭边砂坡水平出逸坡降小于0.1，满足要求。经过96年、98年外江高水位长时间浸泡考验，潭内没有再发现冒泡现象，处理方法是切实有效的。见图8和图9。图8闵家潭平面图图9闵家潭堤基处理横剖面图实例7渗控·减压井山东东平湖围堤减压井和抽槽换土东平湖水库位于黄河与汶河下游冲积平原相接的洼地上，原为黄河、汶河的自然滞洪区。1958年黄河大水后，改建为能控制运用的滞洪区。1960年进行蓄水试运用时，围堤发生管涌、流土、堤身裂缝、沉陷、漏洞、石护坡坍塌等严重险情。据统计，围堤背水坡严重渗水段长48.6m，较大管涌12922个，纵横裂缝总长11088m，石护坡坍塌4842m2，其中东平湖东坝段堤防险情尤为严重。经地质勘探，查明该堤段地面下6m~40m范围，分布着6条古河道（见图10），地层为河流冲积层、湖积层、湖积层以下的冲积层和埋藏于下部的太古界花岗片麻岩。为控制该堤段的渗透破坏，根据各堤段的不同特点，采用了截、压、排的措施，取得了教好的加固效果。现仅就抽槽换土和减压井措施介绍如下：1.抽槽换土。1976-1979年采取抽槽换土措施，完成6段堤防加固，共长3426m。挖槽深至湖积层，一般4-6m，最深7m，开挖边线距堤脚3m左右，底宽4-5m，边坡1:1.5-1:3，回填粘土水平厚2m，顶高程41.5m左右，干容重1.55t/m3，粘土墙两侧回填一般土，地面以上加盖0.5m的壤土保护层。抽槽换土具有施工简便，质量容易掌握，投资少，防渗效果好的优点。适合地基砂层埋深比较浅的坝段。图10东平湖东坝段堤基古河道位置图2.减压井。先后修做了沙石减压井、竹管减压井，后来失效。1968年在分析减压井失败原因的基础上，在武家漫、杨成坝等处修做陶管减压井、塑料管减压井共208眼，处理堤线长度2280m。井滤管采用筛网式，滤网用塑料玻璃丝网布制成，滤管开孔率13%，陶管直径10cm，塑料管直径8cm。武家漫堤段自减压井1969年建成后，每年汛期均未出现渗透变形和背