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1、水利工程建设中防渗必要性以及防渗措施的分析摘要在水利工程中经常会遇到软土地基，由于其对地基的承载能力要求较高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求。依据得出的实验指标，通过分析采用必要的基础防渗流控制工程措施，排除影响坝基安全的因素，减少渗漏损失，解决渗漏变形， “上堵下排”，在建筑物基础底部，垂直向下做防渗水性能较好的防渗材料，使之完全贯穿透水覆盖层，以致完全阻断透水渠道或增加渗透阻力，也可通过延长渗径的方式，降低渗漏损失，减少坝基水力坡降。关键词 软基处理 防渗必要性 防渗措施（一）水利工程软基防渗措施概述在水利工程中经常会遇到软土地基，由于其对地基的承载能力要求
2、较高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求。我国对软土地基的处理按时间顺序分为几个不同的阶段，在20世纪70年代以前；受技术发展不成熟、经济条件贫乏的限制，大多是在设计中有意识地避开软土地段进行建设,以免加大工程投资，又给建筑物的使用带来不良后果；20世纪8090年代，由于人口膨胀土地资源日益紧张，同时软土地基加固的技术也有了长足的发展，经济条件有所改善，各种软土加固理论得到了充分的应用与验证，软基加固技术也得到长足发展，在不同的领域里均有涉猎；到20世纪90年代以后,各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种水利工程中。(二) 软基防渗的必要性软土地基及其特征。基中常
3、见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提出切实可行的技术措施。这种土质如在施工中出现在桥涵构造物基础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，在通车后，往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以
4、上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞产生很大的影响。为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据地基土的工程特性，选用适当的处理措施。依据得出的实验指标，通过分
5、析采用必要的基础防渗流控制工程措施，排除影响坝基安全的因素，减少渗漏损失，解决渗漏变形，以“上堵下排”为中心思想，在建筑物基础底部，垂直向下做防渗水性能较好的防渗材料，使之完全贯穿透水覆盖层，以致完全阻断透水渠道或增加渗透阻力，也可通过延长渗径的方式，降低渗漏损失，减少坝基水力坡降。（三）垂直防渗方法的选择1.垂直防渗方案的选择主要考虑适应工程性质、条件，可满足工程防渗目的和要求，有一定的防渗标准，工程费用较低等因素。防渗标准直接关系到堤防的安全性以及工程量、工程进度、造价等。一、防渗墙技术防渗墙可以作为堤身和地基的防渗体，也可用于挡土、防冲。根据施工工艺的不同，防渗墙可分为槽段式、桩柱式和预
6、制拼装式。特别是射水、锯槽、链斗、多头搅拌桩、插板等薄墙方法可较为经济有效地适用于堤防的垂直防渗。二、 帷幕灌浆工艺灌浆技术除作为加固地基外，也适合堤防工程透水地基的防渗处理，构筑防渗帷幕。1.帷幕的设置（1）帷幕的位置。防基础的灌浆帷幕应与堤防防渗体（多由粘土一类的不透水材料所构成）相连，因此帷幕宜设在堤防临水侧铺盖下或临水坡脚下，见图52（2）帷幕的形式1）均厚式帷幕 帷幕各排孔的深度均相同。称为均厚式帷幕。在砂砾石层厚度不大，灌浆帷幕不甚深的情况下，一般多采用这种形式。2）阶梯式帷幕 在深厚的砂砾石层中，因为渗流坡降随砂砾石层的加深（即随帷幕的加深）而逐渐减小，故设置深帷幕时，多采用上宽
7、下窄呈阶梯状的帷幕。幕宽的部位，灌浆孔的排数多；幕窄的部位，灌浆孔的排数少。灌浆孔距主要决定于地层的渗透性、灌浆压力、灌浆材料等有关因素，一般要通过试验确定，通常孔距为24m。如果在灌浆施工过程中，发现浆液扩散范围不足，则可采用缩小孔距，加密钻孔的办法来补救三、高压喷射灌浆技术高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。高喷法具有成本较
8、低，施工速度较快，固结体强度大，可靠性高等优点，与普通灌浆法相比又具有以下特点：高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，在覆盖层中一般不存在可灌性问题；同时由于高速射流被限制在土体破碎范围内，因此浆液不易流失，能保证预期的加固范围和控制固结体的形状；能在钻孔中任何一段内施工，也可以在孔底或中部喷射，此外，也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工；高喷法通常采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，且耐久性较好；施工噪音较小，单管和二管法施工较简便。四、钻灌方法。砂砾石地层的钻孔灌浆方法有:打管灌浆、套管灌浆、循环钻灌、预埋花管灌浆等。（1）打花管灌浆法.在地层中打入一下部带尖头的花管，然后
9、冲洗进入管中的砂土，最后自下而上分段拨管灌浆。此法比较简单，但 遇卵石及块石时打管很困难，故只适用于较浅的砂土层。 打花管灌浆法 （2）套管护壁法.管护壁法的施工见图5 4所示，边钻孔边打入护壁套管，直至预定的灌浆深度（a），接着下入灌浆管（b），然后拔套管灌注第一灌浆段（c），再用同法灌注第二段（d）及其余各段，直至孔顶 （3）循环钻灌法.如图55，这种方法仅在地表埋设护壁管，而无需在孔中打入套管，自上而下钻完一段灌注一段，直至预定深度为止，钻孔时需用泥浆固壁或较稀的浆液固壁。如砂砾层表面有粘性土复盖，护壁管可埋设在土层中（a），如无粘土层则埋设在砂砾石层中（b）。 套管护壁灌浆法 五、在“
10、下排”方面.常用的方法有排水沟和减压井。1. 排水沟。工程标准，确定田间排水沟深度和间距，并分析计算各级排水沟道和建筑物的流量、水位、断面尺寸和工程量。 田间排水网排水沟间距和断面尺寸由排水要求和机耕要求确定。除涝排水沟的农沟间距一般为100一400米。沟深一般为l米左右。最末一级的地下水排水沟的深度和间距，可以用图1和下式表明: Z)=刁万+刁h+s式中D为排水农沟深度;刁H为作物要求的最小地下水埋藏深度，根据排水任务而定:防渍约为0 .8一1 .5米;防止土壤返盐，则为地下水临界深度;刁h为沟间中心点地下水位与排水沟水位之差，它取决于土质.含水层厚度和排水沟的间距L;s为排水沟水深，一般为
11、0 .10 .2米。土s丁胡一助 图l排水沟水位与沟深间距关系 当H一定时，排水农沟深度与农沟的间距有关。间距小，刻、，沟可浅些;否则，要求较大的沟深。一般首先根据作物要求的地下水埋藏深度H和施工条件，初步确定排水农沟的深度，再确定相应的排水沟间距。由于排水地区的水文地质条件复杂，排水沟的深度和间距，需要通过试验资料和相近地区的成功经验分析选定。 排水沟设计流量设计流量分排涝流量和排演流量两种。计算设计流量时，首先确定这两种情况的设计排水模数(见排涝模数和排演流t)，然后分别乘以与排水沟断面相应的汇流面积，即为排涝设计流量和排渍设计流量。 排水沟的水位和断面排水沟应具有足够的输水能力和适当的设
12、计水位。排水沟的设计水位分为排渍水位和排涝水位两种，排演水位是排水沟平时应维持的水位，主要满足控制地下水的要求。为了保证农沟水位不被奎高，斗、支、干沟的排渍水位要逐级降低，除了水流的纵向坡降外，各级沟道汇流处尚需有适当的水位落差，一般为0.1一0 .2米。排涝水位也称最高水位，是排水沟通过排涝设计流量时的水位。排涝时各级沟道的水位均不应高于沟道两侧的田面高程，以低于田面0.2一0.3米为宜。在抽水排涝情况下，承泄水泵排水的排水沟段，或通过小块洼地的排水沟段，允许筑堤束水，使沟内水位高于两侧田面高程。 排水沟的断面尺寸通过水力计算确定。先选择排水沟底的纵向坡降、横断面的边坡系数及沟床的糙率。排水
13、沟边坡由于有地下水逸出，容易坍塌，因而常采用较缓的边坡。由于排涝历时短，沟坡容易长草，沟床糙率大，因而耐冲能力强，可以选用较陡的纵向坡降。2. 用以降低作用在堤坝下游或是坝内覆盖层中的承压水头及渗透压力，以防止发生管涌与流土、沼泽化等现象的一种井管排渗设施。井距一般为15到30m或更小，建成后还要根据运行期间实际观测资料进行必要的补井调整。井的出口愈低排水效果好，但井口应高出排水沟或内涝水位0.1到0.3m，以免倒灌入井。井的结构可以采用透水或花孔混凝土管，采用小口径塑料管，效果较好。井管上部分为上升管，下部分为滤水管（俗称花管）。最下部1到2.5m作为沉淀管。滤水管部分在管壁上开凿小孔以进水，其开孔率一般为15到20%，花管外壁需包滤网或土工织物，再回填沙石料。减压井运行期间，要定期检查、冲洗、以防淤积。参考文献1. 叶书麟 叶观宝 编著.北京：中国建筑工业出版社，20042. 叶书麟等译校。软粘土工程学.北京：中国铁道出版社，19913. 简明建筑材料手册，中国建筑工业出版社，1986
