第三章堤防工程加固施工

堤壩加固中防滲處理的重要性：在汛期高水位時(shí)，滲流是導(dǎo)致堤防出險(xiǎn)的主要因素。

據(jù)長(zhǎng)江中下游1998年洪水險(xiǎn)情統(tǒng)計(jì)，滲流險(xiǎn)情約占總險(xiǎn)情的80%以上，其中重大險(xiǎn)情乃至潰口也占有很大比例。3.1概述

堤防的滲流險(xiǎn)情類型較多，多數(shù)是以險(xiǎn)情的性狀形態(tài)來(lái)定名的。如發(fā)生在堤身的散浸、滲水、脫坡、漏洞、跌窩，發(fā)生在堤基的管涌、泡泉、泉眼、隆起、沙沸等。

需要特別指出的是，堤防工程中常說(shuō)的管涌較之學(xué)術(shù)名詞“管涌”有著本質(zhì)的差別。學(xué)術(shù)“管涌”的定義是滲流介質(zhì)中的細(xì)料隨滲透水流在粗料所形成骨架的孔隙中的移動(dòng)。而堤防工程中的管涌則基本涵蓋了所有學(xué)術(shù)定義的滲流破壞型式，又因堤防多建在沉積地層的河岸上，土層較均勻，因此更多皆為流土。

3.1.1滲流險(xiǎn)情型式3.1.2

防滲工程

防滲工程通常指的就是防止?jié)B流破壞的工程，亦為滲流控制工程。

滲流控制的定義：控制堤身、堤基內(nèi)的滲流狀態(tài)(滲流水頭、滲流坡降、滲流量)都在允許范圍內(nèi)，不發(fā)生滲流破壞，保證大堤安全。

滲流控制的總原則：前堵后排，保護(hù)滲流出口。

滲流控制措施的型式主要有：鋪蓋、防滲斜墻、垂直防滲墻、錐探灌漿、蓋重、淤背、填塘、減壓井(溝)、濾層等。

滲流控制措施大致可分為以下幾類：

1、前堵類，包括鋪蓋、防滲斜墻、垂直防滲墻等，其功能是截?cái)酀B流以達(dá)到保護(hù)堤身、堤基滲流安全的目的；

2、后排類，包括減壓井(溝)等，其功能是有控制地加快滲流的排出，降低堤基的滲透壓力，保證堤基安全；保護(hù)出口類，如濾層等；

3、其他類，視措施不同，其效果亦不同，如錐探灌漿可使堤身的物理力學(xué)性狀得到改善，而蓋重、淤背、填塘等措施則可擴(kuò)大堤身、堤基的邊界，并外延滲流出口，其目的均是保證滲流安全。3.1.2.1滲流控制

3.2.1滲透變形

滲透變形是堤防，尤其是中下游平原堤防最普遍、最主要的工程地質(zhì)問(wèn)題之一。

據(jù)有關(guān)資料顯示，1998年長(zhǎng)江大洪水期間，長(zhǎng)江中下游堤防發(fā)生險(xiǎn)情總數(shù)為73800余處，其中因滲透而出險(xiǎn)達(dá)65100余處，滲透險(xiǎn)情約占總險(xiǎn)情的88％；而影響較大的7處潰口中，有5處皆因滲透變形發(fā)展為滲透破壞而潰口。

由此可見(jiàn)，分析、研究滲透變形的類型、產(chǎn)生條件，對(duì)防止?jié)B透變形的產(chǎn)生、采取應(yīng)對(duì)滲控措施是非常重要的。3.2堤基主要病險(xiǎn)問(wèn)題3.2.1.1滲透變形的類型

通常在土力學(xué)或滲流力學(xué)中將滲透變形(破壞)細(xì)分為流土、管涌、接觸流土和接觸沖刷4種形式。1、流土。在上升滲透水流作用下，表層產(chǎn)生頂穿、隆起，或土體同時(shí)浮動(dòng)的現(xiàn)象稱之為流土。2、管涌。在滲流作用下，土體中的細(xì)顆粒在骨架孔隙中移動(dòng)并流失的現(xiàn)象稱之為管涌。3、接觸流土。在滲透性相差較大且界面清楚的兩層土中，當(dāng)滲流垂直界面將滲透性小的土體中細(xì)顆粒帶到滲透性大的粗顆粒土體中的現(xiàn)象稱之為接觸流土。4、接觸沖刷。當(dāng)滲流沿著兩種滲透性不同的土層接觸面或建筑物與土層接觸面流動(dòng)時(shí)，沿接觸面帶走細(xì)顆粒的現(xiàn)象稱之為接觸沖刷。3.2.1.2堤防工程中滲透變形的稱謂

在地基險(xiǎn)情的定名稱謂上，各地不盡統(tǒng)一，且多以險(xiǎn)情的表征現(xiàn)象定名，如：管涌、管涌群、冒水翻沙、泡泉、膿瘡、土層隆起、大面積沙沸等，一般均以管涌概之。

堤防工程中常說(shuō)的管涌實(shí)際上是滲透變形的總稱。上述管涌、管涌群、冒水翻沙、泡泉、膿瘡、土層隆起、大面積沙沸等險(xiǎn)情均發(fā)生在顆粒均勻的砂性土層中，按理論定義均屬流土類型，僅是規(guī)模、性狀略有差異而已。另外，有些接觸沖刷，例如堤身與堤基的接觸面產(chǎn)生的接觸沖刷，也同樣以管涌概之。3.2.1.3堤基滲透變形產(chǎn)生的條件滲透變形產(chǎn)生的條件有水力條件、地質(zhì)條件及邊界條件。1、水力條件。即汛期高水位產(chǎn)生大堤內(nèi)外水頭差。2、地質(zhì)條件。從土性考慮，粉細(xì)砂、砂壤土、軟壤土、砂卵石等抗?jié)B強(qiáng)度不高，易產(chǎn)生滲透變形；從地層結(jié)構(gòu)考慮，單層砂性土、雙層結(jié)構(gòu)上層為砂性土、雙層結(jié)構(gòu)上層為薄黏性土、多層結(jié)構(gòu)，也易發(fā)生滲透變形;還有一些局部地質(zhì)缺陷，如：人工開挖取土破壞表層土的原有結(jié)構(gòu)、人類活動(dòng)的歷史痕跡、生物洞穴以及歷史潰口等，也都是滲透變形的多發(fā)部位。3、邊界條件。堤防外灘的寬窄、堤身的寬窄、表層黏性土的厚薄及其是否完整等條件，對(duì)堤基的滲透穩(wěn)定同樣有著重要的影響。補(bǔ)充：滲漏隱患技術(shù)堤壩隱患主要有以下5種：⑴滲漏。砂土抗剪強(qiáng)度低，在高水位時(shí)形成管涌。⑵裂縫、滑坡。由于堤身砂土不均勻性使抗剪切性能降低，產(chǎn)生裂縫及滑坡；密實(shí)性差，產(chǎn)生不均勻堤身沉降。⑶孔洞、軟弱層。堤身內(nèi)存在蟻穴，施工質(zhì)量差，碾壓不密實(shí)。⑷坍塌、崩岸。堤岸根部淘刷，根石深度不夠，根石坍塌等。⑸涵管破裂等。其中滲漏是堤壩工程最主要的隱患。補(bǔ)充：滲漏隱患技術(shù)隱患探測(cè)的基本方法是檢測(cè)隱患與周圍巖土、混凝土等介質(zhì)存在明顯的物性（即電性、彈性、密度、溫度等）差異，或由此而引起的各種反應(yīng)，克服背景干擾，把隱患的物性異常檢測(cè)出來(lái)。探測(cè)的手段主要有基于電法、磁法、彈性波法的物探手段、放射性同位素測(cè)井探測(cè)、溫度探測(cè)等。以彈性波為基礎(chǔ)的物探方法探測(cè)堤身波速，地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁法、瞬態(tài)面波法；以電阻率為基礎(chǔ)的物探方法測(cè)試堤身各層視電阻率。（軟弱層為相對(duì)低阻）；高密度電阻率法補(bǔ)充：滲漏隱患技術(shù)河海大學(xué)、黃河物探總隊(duì)、重慶地質(zhì)儀器廠、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院等單位為代表，研制推出了綜合示蹤探測(cè)、時(shí)間域電磁法、自然電場(chǎng)法、電阻率法、地震波、雷達(dá)波等方法的堤壩隱患探測(cè)的儀器。補(bǔ)充：滲漏隱患技術(shù)堤壩滲漏探測(cè)綜合示蹤技術(shù)是河海大學(xué)巖土工程研究所針對(duì)堤壩等水工建筑滲流、滲漏以及深埋隱伏滲漏通道問(wèn)題而研究開發(fā)。技術(shù)主要是利用無(wú)損探測(cè)與鉆孔探測(cè)、人工示蹤與天然示蹤、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與理論分析相結(jié)合，研究堤壩等水工建筑物的滲流、滲漏以及滲透變形問(wèn)題，確定復(fù)雜地質(zhì)條件下隱伏滲漏通道的位置、埋深以及滲漏流量。補(bǔ)充：滲漏隱患技術(shù)堤壩滲漏探測(cè)綜合示蹤技術(shù)是河海大學(xué)巖土工程研究所針對(duì)堤壩等水工建筑滲流、滲漏以及深埋隱伏滲漏通道問(wèn)題而研究開發(fā)的。技術(shù)主要是利用無(wú)損探測(cè)與鉆孔探測(cè)、人工示蹤與天然示蹤、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與理論分析相結(jié)合，研究堤壩等水工建筑物的滲流、滲漏以及滲透變形問(wèn)題，確定復(fù)雜地質(zhì)條件下隱伏滲漏通道的位置、埋深以及滲漏流量。3.2.2岸坡不穩(wěn)定

影響岸坡穩(wěn)定的主要因素包括:岸坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、河勢(shì)、水流狀態(tài)、岸坡地下水以及風(fēng)、船浪沖刷等。堤防多建于Ⅰ級(jí)階地前緣及漫灘，其中，有壤土、砂壤土、粉細(xì)砂組成的河岸，在水流條件下極易產(chǎn)生崩岸。

不同河道的崩岸形態(tài)、性狀亦會(huì)有所不同，長(zhǎng)江中上游河道的崩岸按其形式特征分為3種類型：1、窩崩；崩岸發(fā)生時(shí)，灘面上首先出現(xiàn)弧形裂縫，然后整塊土體向下滑挫，最后形成較大尺度的窩崩。從平面上看，崩滑面呈圓弧形

2、條崩；在水流沖刷作用下，下層細(xì)砂不斷輸移，使上層土體失去支撐，在重力作用下，斷面上部土體平行于岸線開裂，繼而坍落或倒入水中。

3、洗崩。主要是長(zhǎng)期受水面風(fēng)浪或船行浪的沖蝕而成。其外形特征是沿岸呈小臺(tái)階狀，塊體很??；對(duì)岸坡侵蝕較輕3.2.3沉降變形及滑動(dòng)變形

引起地基沉降及滑動(dòng)的原因很多，主要有：地基存在淤泥或淤泥質(zhì)軟土層，地基土層不均勻或土的物理力學(xué)特征不同，地基存在有老潰口、雜填土、生活垃圾等隱患，上部荷載集中(如城市防洪墻、穿堤建筑物)等。此外，因滲流及地震的影響也可引起地基沉降及滑動(dòng)變形。3.2.4穿堤建筑物的滲透破壞和過(guò)大沉降

穿堤建筑物包括分洪閘、引水閘、節(jié)制閘、水泵站、涵洞、交通洞等，大多是鋼筋混凝土建筑物，也有砌石污工建筑物。

應(yīng)該注意到：

1、混凝土與砂土的接觸沖刷允許比降小于砂土內(nèi)部的允許比降。砂土cu≤5屬于流土型滲透破壞，其內(nèi)部允許滲透比降為0.4~0.5，而水平接觸沖刷允許比降為0.05~0.1。2、

閘基的地基勘探要達(dá)到一定深度，宜為擋水最大水頭的5倍以上，以探明閘基深部是否存在強(qiáng)透水層或洞穴。3.2.5地震災(zāi)害地震災(zāi)害的機(jī)理：震級(jí)與烈度1、地震慣性力促使堤坡塌滑、裂縫。地震加速度乘以塊體質(zhì)量等于塊體的慣性力。地震加速度可指向各個(gè)方向，慣性力的方向與加速度的方向相同。2、中細(xì)砂地基震動(dòng)液化導(dǎo)致堤基噴沙冒水。發(fā)生液化的條件是：①上述中細(xì)砂很松，其相對(duì)密度Dr<0.55？？？。②上述中細(xì)砂含水量很高，處于飽和狀態(tài)。③上述中細(xì)砂層頂部沒(méi)有覆蓋？？？，或者覆蓋的黏性土層不足1.0~2.0m。④地震烈度越高，越易液化。如果中細(xì)砂表面有2m土層覆蓋，Ⅷ度地震不會(huì)液化；有1m土層覆蓋，Ⅶ度地震不會(huì)液化？？？。⑤強(qiáng)烈的、持續(xù)的、快速的震動(dòng)(例如持續(xù)的強(qiáng)夯、持續(xù)的爆破)，也會(huì)使上述飽和中細(xì)砂液化。3、地震加速度過(guò)程線是隨機(jī)的正負(fù)波動(dòng)的加速度曲線，地震波是向各個(gè)方向行進(jìn)的。如果行進(jìn)波沿著堤防軸線方向，就會(huì)使堤頂發(fā)生起伏蠕動(dòng)。4、軟土地基上的堤遇到地震時(shí)，軟基會(huì)發(fā)生大量沉降，地基軟土向堤的兩側(cè)擠出，導(dǎo)致堤防塌陷裂縫。靈敏性黏土地基上的堤，遇到地震時(shí)，堤基土?xí)l(fā)生觸變，完全失去承載能力，堤防整體下沉。很松的中細(xì)砂地基、軟土地基和靈敏性黏土地基如果位于Ⅵ度以上地震區(qū)，必須研究加固處理措施，才能在其上建造堤防。3.3土堤的破壞形式

土堤壩岸經(jīng)常發(fā)生的破壞形式，除漫頂溢流外，從剖面上看可歸納為下列的12種破壞形式。

圖

(a)是雙層地基中砂基承壓水頂穿表層弱透水黏性土覆蓋層的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)生局部集中滲流形成流土泉涌的地面管涌現(xiàn)象，若險(xiǎn)情發(fā)展將繼而由管涌出口沿堤底砂基面向上游沖蝕發(fā)展成連通的管道，此時(shí)如果管道擴(kuò)大失去拱的作用，堤壩即裂縫下沉而破壞，嚴(yán)重者還會(huì)在臨水側(cè)堤腳附近引起水流旋渦。圖

(b)是背水坡腳大面積發(fā)生小泉涌沙(土)沸現(xiàn)象，使坡腳軟化或受浮力后失去支承力而引起大滑坡，如圖(b)中的大圓弧所示。滲流來(lái)水可能是砂基的承壓水，也可能是沿覆蓋土層上面較透水薄層粉土滲過(guò)來(lái)的表層水，還可能是由于堤壩本身滲透造成的堤腳軟化而在浸潤(rùn)線出滲點(diǎn)以下形成局部小滑坡，如圖(b)中的虛線小圓弧所示。圖

(c)是由于堤壩本身或地基的滲流，在背水坡面出滲處發(fā)生管涌帶走細(xì)土粒堆積于坡腳，逐漸在坡面形成局部凹陷小溝，直至坡面沖蝕破壞。圖

(d)是由于洪水位下降時(shí)飽和堤身的孔隙水壓力來(lái)不及排出而在臨水坡發(fā)生滑坡，滑弧下邊緣多出現(xiàn)在下降水位的附近。若堤前受河水淘刷，就更易造成大滑坡。圖

(e)是降雨入滲造成的滑坡，多發(fā)生在陰雨連綿很久時(shí)，堤身全部處于飽和狀態(tài)，由于孔隙水壓力增大，土體抗剪強(qiáng)度降低而滑坍。圖

(f)是雨水對(duì)堤坡面的沖刷，由于排水不好，在暴雨時(shí)造成雨淋溝剝蝕坡面。圖

(g)是波浪(風(fēng)浪和船行波)襲擊坡面，如果沒(méi)有護(hù)坡面層或塊石面層下沒(méi)有墊層時(shí)，土坡細(xì)粒就會(huì)被波浪沖擊及其誘發(fā)滲流淘刷而流失，使坡面局部坍陷。圖

(h)是堤體內(nèi)有薄層粉細(xì)砂，會(huì)形成流沙通道，若埋設(shè)涵管漏水或管土接觸不緊密，也會(huì)形成滲流通道，危及堤體穩(wěn)定。圖

(i)是堤體內(nèi)有軟弱夾層或堤底有淤泥層，降低了堤體抗滑穩(wěn)定性，會(huì)發(fā)生小圓弧加大圓弧或直線的復(fù)合滑動(dòng)面或折線滑動(dòng)面的滑坡。圖

(j)是堤壩肩堆積靜荷載，將助長(zhǎng)堤坡滑動(dòng)或造成堤肩的局部滑坍破壞。圖(k)是堤壩肩的活荷載振動(dòng)將使坡頂局部破壞，同樣在地震的作用下，也將造成順堤壩方向的裂縫及大滑坡。圖

(l)是坡腳下挖危及邊坡的穩(wěn)定性。

以上描繪堤壩岸坡的破壞形式，圖

(a)~圖

(d)是明顯的滲流破壞，圖(e)~圖

(i)也是與滲流孔隙水壓力密切相關(guān)的，說(shuō)明滲流對(duì)邊坡土體破壞的重要性?？偫ㄒ陨贤恋贪镀碌?2種破壞形式，大致可將滲流破壞性分為：1、個(gè)別部位的集中滲流沖刷。由于大的滲壓或出滲坡降使地基或坡面發(fā)生管涌或流土的沖蝕或滲透變形，繼而沿著滲流阻力小的薄弱環(huán)節(jié)向上游發(fā)展。例如夾砂層或不同土層的接觸面等會(huì)被滲流沖蝕，形成管涌通道，甚至堤破潰決。2、整個(gè)滲流范圍內(nèi)的滑坡。由于普遍存在的孔隙水壓力或滲透力所造成的大體積土體滑動(dòng)，多發(fā)生在浸潤(rùn)線高、孔隙水壓力消散慢的較陡黏性土坡。常見(jiàn)的護(hù)坡面層破壞形式（除整體滑動(dòng)使面層破壞外）圖

(a)為波浪沖擊局部壞；圖

(b)為水流沖刷局部壞；圖

(c)為護(hù)坡塊體被滲流承壓水頂出；圖

(d)為塊體下基土沖蝕下滑；圖

(e)為拋石護(hù)坡下基土流失；圖

(f)為護(hù)坡面層浪擊或沉陷變形。滲透破壞的除險(xiǎn)加固應(yīng)從兩方面入手：一方面是提高堤身和堤基本身抵抗?jié)B透破壞的能力，如采取提高堤身密實(shí)度、消除堤身堤基隱患、放緩邊坡、貼坡排水、透水后戧或蓋重等措施；另一方面是降低滲流的破壞能力，即降低滲流出口比降和堤身的浸潤(rùn)線，這方面應(yīng)遵循“前堵后排、反濾料保護(hù)滲流出口”的滲流控制原則，并根據(jù)工程地質(zhì)條件、出險(xiǎn)情況和堤防的重要程度選擇合理的滲流控制措施?！扒岸隆本褪窃谂R水側(cè)采取防（截）滲措施，如防滲鋪蓋、防滲斜墻和垂直防滲幕（墻）等，“后排”即在背水側(cè)采取導(dǎo)滲和排水減壓措施，如導(dǎo)滲溝、排水褥墊、排水減壓溝、減壓井等。“后壓”

一、堤身滲透破壞除險(xiǎn)方案的選擇

堤身滲透破壞包括滲水（散浸）、漏洞和集中滲流三種類型。根據(jù)其不同特點(diǎn)，應(yīng)選擇各自適宜的除險(xiǎn)加固措施。

（一）滲水除險(xiǎn)方案的選擇

滲水往往會(huì)導(dǎo)致背水坡的脫坡、沖刷、流土甚至形成漏洞和陷坑，應(yīng)根據(jù)其產(chǎn)生的原因和危害程度，采取相應(yīng)的工程措施進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

1.對(duì)威脅背水坡抗滑穩(wěn)定的嚴(yán)重有害滲水，可采用填筑壓實(shí)法、機(jī)械吹填法或放淤固堤法加寬培厚堤身或做透水后戧，也可以在臨水坡外邦或增建防滲斜墻，或采用劈裂灌漿、錐探灌漿、垂直鋪塑等做垂直防滲。

2.對(duì)不至于威脅堤坡抗滑穩(wěn)定，但可能產(chǎn)生堤坡沖刷、流土破壞的滲水，可采用貼坡反濾、透水后戧的方法進(jìn)行除險(xiǎn)。（二）漏洞和跌窩除險(xiǎn)方案的選擇

堤身漏洞和跌窩往往由生物洞穴產(chǎn)生，汛前較難發(fā)現(xiàn)，但這種險(xiǎn)情在汛期往往發(fā)展很快，加之堤身斷面有限，對(duì)堤身的危害很大，汛期搶險(xiǎn)困難，釀成潰口者有之。為防患于未然，汛前應(yīng)首先對(duì)漏洞和跌窩隱患進(jìn)行巡視、探查。對(duì)洞穴應(yīng)采取開挖回填的方法進(jìn)行除險(xiǎn)，如果開挖回填困難可以采取充填灌漿的辦法進(jìn)行處理。（三）集中滲流除險(xiǎn)方案的選擇

1.對(duì)堤身與穿堤建筑物基礎(chǔ)接觸面的集中滲流，可采用高噴或靜壓注漿在臨水側(cè)做垂直防滲，也可以在接觸面采用靜壓注漿的辦法進(jìn)行處理，必要時(shí)在背水側(cè)做反濾保護(hù)。對(duì)堤身與穿堤建筑物側(cè)墻間的集中滲流，可以采用接觸面靜壓注漿的方法進(jìn)行處理。

2.對(duì)新老堤身結(jié)合的水平層面產(chǎn)生的集中滲流，可采用臨水側(cè)開挖回填封堵或接觸面充填灌漿的方法進(jìn)行處理。

3.對(duì)堤防分段建設(shè)的結(jié)合部產(chǎn)生的集中滲流，可采用臨水坡截滲或結(jié)合部擠密灌漿的方法進(jìn)行處理，必要時(shí)在背水坡采取反濾保護(hù)措施。二、堤基滲透破壞除險(xiǎn)方案的選擇

修建于雙層和多層地基、透水地基、巖石地基上的堤防，所用措施包括：填塘固堤、臨水側(cè)防滲鋪蓋、地基垂直防滲、背水側(cè)壓滲蓋重、排水減壓溝井、水平排水褥墊等。應(yīng)根據(jù)具體情況選擇一種或多種措施來(lái)達(dá)到除險(xiǎn)加固的目的。應(yīng)該指出的是，防汛搶險(xiǎn)的實(shí)踐表明，堤基管涌大部分發(fā)生在坑塘等薄弱環(huán)節(jié)，因此，應(yīng)首先考慮填塘措施進(jìn)行除險(xiǎn)。

三、崩岸除險(xiǎn)加固應(yīng)根據(jù)崩岸產(chǎn)生的原因、施工條件、運(yùn)用要求等因素，綜合選用。主要的措施有：拋石護(hù)腳、丁壩導(dǎo)流、還灘退堤等。3.4

防滲工程設(shè)計(jì)3.4.1設(shè)計(jì)原則和要點(diǎn)

防滲工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：1、工程措施應(yīng)有較高的安全度且有利于施工和維護(hù)。2、工程措施的選擇應(yīng)因地制宜、截導(dǎo)壓兼施。3、盡量減少對(duì)水環(huán)境的影響。4、推廣新技術(shù)、新工藝和新材料。

防滲工程設(shè)計(jì)首先是依據(jù)險(xiǎn)情、地質(zhì)條件及滲流穩(wěn)定計(jì)算成果確定治理范圍。其次是在上述原則的指導(dǎo)下，在確定的范圍內(nèi)，在流域防洪規(guī)劃制定的防洪標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì)洪水位)條件下，結(jié)合堤防險(xiǎn)情的類型、地質(zhì)條件、外灘寬窄、堤內(nèi)居住及耕作情況，綜合考慮、分析比較，選擇治理措施。3.4.2垂直防滲措施

堤防工程的垂直防滲包括混凝土防滲墻、垂直鋪塑及劈裂灌漿等措施。垂直防滲方案確定后，其主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)是墻深、墻厚及墻體材料。截至目前，堤防中常用的薄防滲墻(墻厚不大于30cm)、垂直鋪塑等技術(shù)均無(wú)規(guī)范可循。施工組織設(shè)計(jì)？3.4.2.1墻體深度

墻體大致有3種類型：全封閉、半封閉和懸掛式。1、全封閉墻體。穿過(guò)所有透水層直達(dá)相對(duì)不透水層，其防滲效果可靠，但可能對(duì)地下水環(huán)境帶來(lái)一定的影響。使用時(shí)建議軸向長(zhǎng)度不宜超過(guò)2km。2、半封閉墻體。穿過(guò)淺層主要透水層并坐落在一可靠相對(duì)不透水層，由于該相對(duì)不透水層下通常都有深厚強(qiáng)透水層，越流排泄能力較好，因此對(duì)地下水環(huán)境影響較小。3、懸掛式防滲墻。在堤基防滲中，這種型式的防滲效果甚微，僅對(duì)延緩滲透破壞的發(fā)展是有幫助的。造成這一結(jié)果的主要原因是：堤基多為二元結(jié)構(gòu)，表層為相對(duì)弱透水層，河床深切透水層，滲透水流由河床近于水平流向兩岸透水層，以致堤后數(shù)百米遠(yuǎn)處都有管涌發(fā)生，且表層透水性越小，發(fā)生險(xiǎn)情的位置距離堤腳就越遠(yuǎn)。3.4.2.2

墻體厚度

目前通用的墻體厚度計(jì)算式為：

D=h/J允式中：D為墻厚；h為全水頭；J允為墻體的滲流允許坡降。

目前，堤防防滲墻的成墻方法有五大類：

1、置換法(開槽法)，墻厚一般可控制在25~30cm；

2、深攪法，墻厚亦在25~30cm(以上兩類占防滲工程的絕大部分)；

3、高噴法，墻的最小厚度為12~15cm，這主要用在一些不易施工的連接部位；

4、擠壓法(振動(dòng)沉樁法)，墻厚不大于15cm，最小為7.5cm，數(shù)量極少；

5、劈裂灌漿法，厚度為5~l0cm。3.4.2.3墻體材料及材料參數(shù)

根據(jù)成墻工法不同，墻體材料主要有3種：

1、塑性混凝土，主要采用置換法形成墻體；

2、水泥土，采用深攪法形成墻體，要求水泥摻入量大于1500，水灰比控制在0.5~1之間；

3、水泥砂漿，采用高噴法形成墻體，由水泥漿高壓噴射攪動(dòng)砂(土)所形成，黏土泥漿，采用劈裂灌漿法形成防滲泥墻及其所形成的約3~5m的防滲帶。

允許坡降的定義：即當(dāng)實(shí)際滲流坡降小于允許坡降時(shí)，該土體的滲流狀態(tài)是安全的。長(zhǎng)江中下游防滲墻的技術(shù)指標(biāo)如表所示，可供參考使用。3.5置換法防滲技術(shù)

3.5.1概述

置換法也稱為開槽法，是利用機(jī)械在松散土層中開槽，并填充具有防滲能力的材料，從而形成一道連續(xù)的防滲墻。其施工工序主要為開槽、固壁、澆注防滲材料和槽段連接等4道工序。

在堤防防滲加固工程中，置換法所用的防滲材料主要是塑性混凝土和土工膜，開槽機(jī)具和方法主要有薄型液壓抓斗法、射水法、鋸槽法以及導(dǎo)管(氣舉)反循環(huán)法等。

(1)開槽要求置換法開槽的3個(gè)主要控制指標(biāo)為開槽寬度、開槽深度和槽孔垂直度。1)開槽寬度的確定主要是以設(shè)計(jì)墻厚為控制目標(biāo)，在實(shí)際施工中適當(dāng)考慮施工超挖影響。常用挖槽機(jī)的寬度比設(shè)計(jì)墻厚小1~2cm，再計(jì)入挖槽時(shí)的超挖量，實(shí)際槽孔寬度(墻厚)一般會(huì)大于設(shè)計(jì)墻厚。

2)開槽深度應(yīng)滿足墻底高程達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的深度。對(duì)于堤防防滲墻而言，一般要求墻體深入相對(duì)不透水層頂板以下0.5~1m。

3.5.1.1開槽

3)槽孔垂直度是保證墻體有效厚度和墻體連續(xù)不開叉的重要指標(biāo)。在置換法成墻工藝中，一般要求槽孔壁面平整垂直，孔斜率不大于3‰。

(2)開槽方法

開槽設(shè)備有抓斗、射水、鋸槽及氣舉反循環(huán)4類，灌注混凝土設(shè)備基本相同。置換法的成墻深度和工效依開槽工法的不同而異。1)抓斗法成墻按工作原理抓斗斗體可分液壓式和機(jī)械式兩種。液壓式在土、砂地層中工效較高，而機(jī)械式可進(jìn)行沖抓作業(yè)，較適用卵石和軟巖地層。

2)射水法通常適用于砂層及含礫較少且粒徑不大的砂礫石層。射水技術(shù)建造槽孔厚為22~45cm，造墻深度最大可達(dá)30m。3.5.1.1開槽3)鋸槽法可實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)開槽，成槽質(zhì)量好，但澆筑混凝土?xí)r仍需進(jìn)行隔離以分割槽段。鋸槽法造價(jià)和射水法基本一致，但工效較低，對(duì)黏性較大的土層工效更低；若遇砂卵石層或潰口段等部位，鋸槽甚至難以進(jìn)行。據(jù)資料介紹鋸槽法在黃河大堤試驗(yàn)極限深度可達(dá)40m，但在長(zhǎng)江堤防實(shí)際施工中一般控制在25m以內(nèi)，墻厚0.22~0.4m。

4)氣舉反循環(huán)工法所用設(shè)備的主要部分由噴導(dǎo)管及以該管為導(dǎo)向滑道的一對(duì)潛水鉆(或沖擊鉆)組成。其成槽深度與抓斗同，工效略高。3.5.1.1開槽3.5.1.2泥漿護(hù)壁

在天然地基條件下，堤身或堤基開槽后，土體原平衡狀態(tài)被破壞，槽壁往往有發(fā)生坍塌的危險(xiǎn)。在槽孔中注入泥漿可防止坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。保持槽壁穩(wěn)定是泥漿最重要的一個(gè)功能，除此之外，泥漿還有多種作用：

①泥漿有懸浮土渣的功能，在成槽過(guò)程中土渣混于泥漿中，成槽之后，逐漸沉積在槽底，對(duì)泥漿性能作適當(dāng)調(diào)整可防止或避免這種沉淀物的產(chǎn)生；

②泥漿可將成槽過(guò)程中產(chǎn)生的土渣帶出地面；

④泥漿還可以冷卻和潤(rùn)滑鉆具。

③工程泥漿有良好的抗混凝土和地下水污染的能力，可以長(zhǎng)時(shí)間保持流動(dòng)狀態(tài)，在澆筑過(guò)程中能被混凝土順利地置換到槽外；3.5.2抓斗法成墻

3.5.2.1主要原理根據(jù)抓斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致可分為機(jī)械(鋼絲繩)式抓斗和液壓式抓斗。機(jī)械式抓斗是用鋼絲繩借助斗體自重作用，打開和關(guān)閉斗門，進(jìn)行沖抓作業(yè)，挖取土體并將其帶出孔外，特別適合在卵石或軟巖地基中開槽。液壓式抓斗是用高壓膠管的液壓傳至斗體，作為完成抓斗開啟和關(guān)閉的動(dòng)力源。液壓抓斗閉斗力大，開槽能力強(qiáng)，且多設(shè)有糾偏裝置，開槽效率高、質(zhì)量好。3.5.2.2施工工藝及工序抓斗法成墻槽孔有純抓法和鉆抓法。純抓法適用于松軟或松散地層，多采用兩主孔一副孔的三抓成槽。如果地層較密實(shí)，為提高成槽效率，就需采用鉆抓法，即先用回轉(zhuǎn)鉆或沖擊鉆鉆導(dǎo)孔(主孔)，然后用抓斗抓取導(dǎo)孔之間的土體(副孔)，多采用二鉆一抓、三鉆兩抓或四鉆三抓成槽。

(1)純抓成槽建造塑性混凝土防滲墻施工工藝

1)施工工藝流程?！凹冏シā笔┕ぞ褪敲總€(gè)槽孔均采用抓斗分3次直接抓取成槽，其施工工藝流程見(jiàn)圖3.3。圖3.3純抓成槽建造塑性混凝土防滲墻施工工藝流程圖4)墻體材料制備。塑性混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的配合比在拌和樓集中拌制，制備好的塑性混凝土通過(guò)混凝土攪拌車運(yùn)送至澆筑槽孔。5)槽孔澆筑。采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑。按標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求布置澆筑導(dǎo)管，即導(dǎo)管間距不大于3.5m，Ⅰ期槽孔導(dǎo)管距接頭1.0~1.5m，Ⅱ期槽孔距接頭0.5~1.0m，塑性混凝土面上升速度不小于2m/h。

(2)鉆抓法成槽建造塑性混凝土防滲墻施工工藝防滲墻施工前，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘探工作，采用工程地質(zhì)鉆機(jī)沿防滲墻軸線每50m鉆打一地質(zhì)先導(dǎo)孔，用以確定槽孔深度?，F(xiàn)以二鉆一抓為例簡(jiǎn)述：1)成槽方法。采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆打?qū)Э?，?dǎo)孔位于每一個(gè)槽段的主孔位置，導(dǎo)孔直徑?30cm。槽孔劃分、槽段連接、槽孔深度等同純抓法。2)泥漿固壁、墻體材料制備、槽孔澆筑方法與純抓法相同。3.5.3鋸槽法

3.5.3.1主要原理

鋸槽法造防滲墻技術(shù)的主要設(shè)備是鋸槽機(jī)，主要由近乎垂直的鋸管在功率較大的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)下做上下往返運(yùn)動(dòng)。鋸管上設(shè)置的一種類似于鋸條的“刀桿”模仿拉鋸的動(dòng)作對(duì)地層進(jìn)行上下切削，根據(jù)地層狀況以0.1~40cm/min的速度向前移動(dòng)開槽。采用泥漿護(hù)壁，正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽孔成型后，根據(jù)需要采用導(dǎo)管法澆筑混凝土或塑性混凝土形成防滲墻，但需要采用隔離體將開槽區(qū)和澆筑區(qū)分開。從成槽工藝來(lái)說(shuō)，鋸槽法實(shí)現(xiàn)了墻體真正的連續(xù)。采用鋸槽法施工成墻深度一般為25~30m。3.5.4射水法成墻

射水法建造防滲墻技術(shù)是利用水泵及成型器中射水裝置形成高速射流的沖擊力破壞土層結(jié)構(gòu)，水砂土混合回流溢出地面，同時(shí)利用卷?yè)P(yáng)機(jī)操縱成形器不斷上、下沖擊，進(jìn)一步破壞土層并切割修整孔壁，形成有規(guī)格的槽孔，用泥漿固壁。成孔后采用常規(guī)的水下混凝土導(dǎo)管澆筑法，造成混凝土單槽板，并利用成型器側(cè)向3個(gè)噴嘴的特殊裝置將單槽板連接成連續(xù)的防滲墻。射水法自1988年以來(lái)已在堤防、水庫(kù)、工民建和金礦等地下墻工程中推廣應(yīng)用。1998年長(zhǎng)江、松花江發(fā)生特大洪水后，射水法造墻技術(shù)在堤防防滲工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。3.5.4.1工作原理

(1)造槽原理

通過(guò)正循環(huán)泵抽吸泥漿池內(nèi)的泥漿，經(jīng)正循環(huán)管至成型器底部噴嘴射出而產(chǎn)生的泥漿射流作用，及主卷?yè)P(yáng)提落成型器產(chǎn)生的重力沖擊作用，聯(lián)合沖切、破碎地層；由于正循環(huán)流量大，槽孔內(nèi)的泥漿射流隨成型器作往復(fù)沖擊式運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生劇烈紊動(dòng)，使槽孔底部渣漿呈翻滾狀態(tài)，加上成型器底口呈倒三角形具有聚渣作用，因此，攜帶粗顆粒的渣漿或濃度較大的渣漿因比重較大而聚向槽底中心，可經(jīng)反循環(huán)管、砂石泵(反循環(huán)泵)抽排至排渣池；3.5.5導(dǎo)管(氣舉)反循環(huán)3.5.5.1主要原理

導(dǎo)管反循環(huán)法也叫氣舉反循環(huán)法，其成槽是由附著在導(dǎo)管上的潛水鉆機(jī)(或沖擊錘)鉆削土體并落入槽孔底部，再用空氣壓縮機(jī)向?qū)Ч艿纵斔透邏嚎諝猓箤?dǎo)管底部入口與導(dǎo)管頂部出口產(chǎn)生巨大壓差，將鉆落的土體(或砂礫)隨循環(huán)泥漿一起噴出地面，泥漿經(jīng)沉渣池沉淀排渣后再補(bǔ)充到槽內(nèi)。在潛水鉆完成一個(gè)鉆位鉆進(jìn)后，導(dǎo)管平移至下一個(gè)鉆位，再鉆進(jìn)、噴渣，如此循環(huán)，完成槽孔的成槽作業(yè)。同鋸槽法一樣，氣舉反循環(huán)法也可形成連續(xù)槽孔，澆筑塑性混凝土?xí)r仍需隔離分段，所成墻體能保證連續(xù)完整。3.5.5.2施工方法及過(guò)程(1)鋪設(shè)軌道及設(shè)備就位。沿防滲墻軸線方向鋪設(shè)軌道，并使軌道在同一水平面上，這時(shí)方能固定軌道，用升降機(jī)將成槽設(shè)備安裝到位。圖3.7導(dǎo)管反循環(huán)法施工工藝流程

利用空壓機(jī)向管底輸送高壓空氣，導(dǎo)管內(nèi)形成由底向上的強(qiáng)大氣流。槽底的鉆渣隨泥漿被吸至噴導(dǎo)管出口，噴到泥漿池，經(jīng)沉淀后合格泥漿再流回槽內(nèi)。一鉆到底后，移動(dòng)噴導(dǎo)管和鉆機(jī)，緊挨上一鉆位置再次從地面下鉆鉆至終孔。如此進(jìn)行鉆進(jìn)移動(dòng)，直到槽的另一端，即完鉆成槽。圖3.8導(dǎo)管反循環(huán)鉆機(jī)成槽示意圖1-泥漿池；2-電動(dòng)機(jī)；3-空壓機(jī)；4-堤身；5-槽孔；6-潛水泵；7-導(dǎo)管3.6高壓噴射灌漿防滲技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)是由日本于20世紀(jì)60年代末研制出來(lái)的一種新的施工方法。

我國(guó)是在日本之后，對(duì)高噴技術(shù)研究開發(fā)較早和應(yīng)用范圍較廣的國(guó)家。鐵道部科學(xué)研究院于1972年率先開始試驗(yàn)旋噴樁并獲得成功。20世紀(jì)80年代初，山東省水利科學(xué)研究所運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)原理，經(jīng)過(guò)研制改進(jìn)和多年的實(shí)踐探索，提出了一整套較為完善的高噴灌漿防滲技術(shù)。特別是近年來(lái)，為適應(yīng)眾多防滲工程的需要，我國(guó)的高噴技術(shù)有了很大進(jìn)展，尤其是在堤壩防滲加固方面成績(jī)更為突出。3.6.1概述

高壓噴射灌漿是利用鉆機(jī)造孔，然后把帶有噴頭的灌漿管下至土層的預(yù)定位置，以高壓漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái)，形成噴射流沖擊破壞土層，土粒從土體上剝落下來(lái)后，一部分細(xì)小土粒隨著漿液冒出地面，其余部分與灌入的漿液混合摻攪，在土體中形成凝結(jié)體。其基本原理是利用射流作用切割摻攪地層，改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成，同時(shí)灌入水泥漿或混合漿形成凝結(jié)體，以達(dá)到加固地基和防滲的目的。3.6.1.1高噴灌漿技術(shù)的特點(diǎn)

(1)可灌性好。高壓噴射灌漿是強(qiáng)制破壞原土層結(jié)構(gòu)，不存在一般注漿的可灌性問(wèn)題。只要高壓射流能破壞的地層均可灌入漿液并與原土層土粒混合攪拌成防滲墻體。

(2)連接可靠。高壓噴射灌漿板墻自身只要灌漿孔距設(shè)計(jì)合理，連接即可得到保證，且高噴墻體與原土體亦能很好結(jié)合。不僅如此，高噴灌漿板墻與地下各種原有構(gòu)筑物之間，亦可借助新噴射流將原構(gòu)筑物表面沖刷干凈并與其凝結(jié)，牢固地溶為一體。

(3)適用于地層廣、深度較大。高壓噴射灌漿所適應(yīng)的地層，從20世紀(jì)80年代中細(xì)砂擴(kuò)展到目前包括塊球體在內(nèi)的所有第四系地層，均可構(gòu)筑高壓噴射灌漿板墻或樁?；A(chǔ)處理的深度，在1992年處理深度達(dá)63m，目前已達(dá)80余米。關(guān)鍵是鉆孔垂直度問(wèn)題，現(xiàn)在可控制在3‰左右。

(4)機(jī)動(dòng)靈活、對(duì)施工場(chǎng)地要求不高。高壓噴射灌漿的設(shè)備較為簡(jiǎn)單，占地面積小，易于搬遷；在縱向上可在鉆孔內(nèi)的任何高度、不同方向進(jìn)行高壓噴射灌漿，對(duì)堤壩加固處理。3.6.2高壓噴射灌漿作用機(jī)理

高壓噴射灌漿與靜壓充填灌漿相比，其作用原理是根本不同的。靜壓充填灌漿是借助于漿壓力使?jié){液沿孔隙或孔洞進(jìn)入被灌地層。高壓噴射灌漿則是借助于高壓射流沖切摻攪地層，漿液只是在高壓射流作用范圍內(nèi)擴(kuò)散充填，有著較好的可灌性和可控性。

3.6.2.1高壓射流對(duì)土體的破壞作用

高壓噴射水(漿液)流破壞土體的機(jī)理是比較復(fù)雜的，主要是通過(guò)高噴射流的動(dòng)壓沖切作用、脈動(dòng)效應(yīng)、水楔破碎效應(yīng)、錘擊破碎效應(yīng)及氣穴效應(yīng)來(lái)破壞土體。

各種因素通常不是單獨(dú)作用，而是在噴射過(guò)程中由幾種因素共同作用的。但不論何種情況，用高壓射流破碎土層時(shí)，射流軸向的動(dòng)壓愈大，噴嘴距土層愈近，其破碎土層的效果就愈好；反之亦然。3.7深層攪拌法

深層攪拌法防滲技術(shù)是在深層攪拌樁原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新方法。3.7.1

概述

深層攪拌法是利用水泥作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械，在堤基(身)內(nèi)部將軟土強(qiáng)制攪拌后，由水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理--化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬化改性成具有整體性、低滲透性和一定強(qiáng)度的水泥土攪拌樁。

水泥土攪拌防滲墻體是由水泥土攪拌樁多樁切割搭接而成的連續(xù)密實(shí)墻體。在堤基透水層中設(shè)置水泥土攪拌樁截滲墻到相對(duì)不透水層，截?cái)酀B流途徑，達(dá)到延長(zhǎng)滲徑、降低滲流流速和出逸比降，起到加固堤防的作用。按照固化劑狀態(tài)的不同，主要分為噴水泥漿深層攪拌法(CDM法)和粉體噴射攪拌法(DJM法)。在堤防防滲工程中基本都只使用水泥漿深層攪拌法。3.7.1.1適用土質(zhì)

深層攪拌法適用于加固黏土、砂土、粉質(zhì)黏土、含礫直徑小于0.05m的砂礫層、淤泥等土層。主要用于處理堤身、堤基和堤身的接觸面以及堤基淺層滲漏通道。當(dāng)用于泥炭土或土中有機(jī)質(zhì)含量較高、酸堿度較低(pH<7)及地下水有侵蝕性時(shí)，宜通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。

(1)含灰量(水泥摻入比/摻入量)。摻入比是指單位重量地基土中所加入的外加劑量，一般以百分比表示。水泥摻入量決定了水泥土的滲透系數(shù)、破壞比降、抗壓強(qiáng)度、變形模量等力學(xué)參數(shù)。一般而言，水泥摻入量可取10％~18％，長(zhǎng)江堤防均要求水泥摻入量不小于15％。

(2)水灰比。水泥漿的水灰比與被加固土體的含水量、性能、機(jī)械的攪拌能力和輸漿情況等有關(guān)。試驗(yàn)表明，水泥土的力學(xué)性能不僅取決于水泥摻入量，還取決于被加固土體的可攪拌性。即使水泥摻入量大，但未攪拌均勻，水泥土力學(xué)指標(biāo)也不理想，因此水泥土攪拌均勻十分重要，而水灰比對(duì)水泥土的均勻性起著重要作用。一般而言，水灰比以0.7~1.2為宜。3.7.1.2技術(shù)要求

(3)注漿壓力。注漿壓力主要依據(jù)加固土層深度的加深而逐漸增大，對(duì)于深層攪拌而言，注漿壓力一般取0.3~1.0MPa。

(4)注漿量。深層攪拌的注漿量應(yīng)以注入土體中的水泥漿充分填充土層中的孔隙為準(zhǔn)，在施工攪拌時(shí)，以孔口微微翻漿為控制標(biāo)準(zhǔn)。為保證注漿量，要求在攪拌設(shè)備需裝配自記流量設(shè)備。

(5)提升(下降)速度。攪拌樁質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到地基處理的效果。其中關(guān)鍵是注漿量、水泥漿與加固土體攪拌的均勻程度。因此，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿升降速度v，可按下式計(jì)算：3.7.2

施工機(jī)械

深層攪拌法應(yīng)用于堤防之初大多為單頭、雙頭和三頭攪，造墻深度一般控制在13~15m，墻厚15~20cm。通過(guò)長(zhǎng)江堤防加固中的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)得到了發(fā)展與完善，其最大墻深已達(dá)22m，厚20~30cm；攪拌機(jī)具也由三頭發(fā)展到四頭、五頭、六頭，且多頭聯(lián)動(dòng)，減少墻體接頭，大大提高了墻體的連續(xù)性、完整性。圖3.16

多軸掘攪水泥土防滲薄墻

(普通型MSMTW工法)

值得注意的是，多軸掘進(jìn)水泥土防滲墻(MSMTW工法)兩幅墻體連接是整樁套接(圖3.16)，這更加保證了墻體的完整性。

(2)二工序單元成墻。以三頭攪拌樁機(jī)為例，其施工方法是先后完成a、b兩序。在a序樁孔完成后，主機(jī)沿防滲墻軸線前移0.225m，進(jìn)入b序樁孔施工，b序樁孔施工結(jié)束即完成了軸線長(zhǎng)1.35m的單元墻施工。繼續(xù)前移1.125m，即轉(zhuǎn)入下一單元墻的施工。實(shí)際施工的二工序成墻如圖3.17所示。

(3)三工序成墻。三工序成墻與二工序成墻沒(méi)有根本的區(qū)別，僅在一單元墻的成墻過(guò)程中，增加一次Ⅲ序樁孔施工。圖3.17二工序成墻施工示意圖(單位：mm)3.7.4.3樁(墻)間接頭及樁(墻)與穿堤建筑物施工的

接頭處理

(1)對(duì)于要求搭接的樁孔，樁與樁的搭接間歇時(shí)間不大于24h，如因特殊原因超過(guò)上述時(shí)間，應(yīng)對(duì)最后一根樁先進(jìn)行空鉆留出榫增添以待下一批樁搭接；如間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(如停電等)，與后續(xù)樁無(wú)法搭接，應(yīng)采以局部補(bǔ)樁或注漿措施。

(2)成樁過(guò)程中遇到地下埋設(shè)的涵洞、涵管、鋼管、電纜等穿堤構(gòu)筑物或由于其他原因?qū)е聼o(wú)法進(jìn)行攪拌施工時(shí)，應(yīng)調(diào)查和探明該構(gòu)筑物尺寸及埋設(shè)高程，在其兩側(cè)的攪拌樁完成后，采用高噴注漿措施對(duì)該構(gòu)筑物周邊及上下地層進(jìn)行封閉處理，或按設(shè)計(jì)指示進(jìn)行處理。

擠壓法是通過(guò)專用設(shè)備將刀具或模具振動(dòng)擠壓到土體中，起拔時(shí)形成空間并同時(shí)注入漿液建造防滲墻。墻體厚度一般為15cm左右，最薄僅7.5cm。擠壓法成墻主要有振動(dòng)沉模(板)造墻法、德國(guó)寶峨(B-WALL)法等。3.8擠壓法防滲技術(shù)3.8.1振動(dòng)沉模法

振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)，是利用強(qiáng)力振動(dòng)原理將空腹模板沉入土中，向空腹內(nèi)注滿漿液，邊振動(dòng)邊拔模，漿液留于槽孔中形成單塊板墻，將單板連接起來(lái)，即形成連續(xù)的防滲板墻帷幕。

該技術(shù)主要用于砂、砂性土、黏性土、淤泥質(zhì)土及砂礫石地層建造混凝土連續(xù)防滲墻，造墻深度可達(dá)20m左右，厚度為8~25cm，最厚可達(dá)30cm。不足之處是對(duì)卵石含量高的厚地層沉入困難，更不能沉入基巖和大塊石中。3.8.1.1基本原理

(1)振動(dòng)沉模原理。

振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)的動(dòng)力設(shè)備是振動(dòng)錘，在其兩根軸上各裝有偏心塊，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心塊產(chǎn)生偏心力。當(dāng)兩軸相向同速運(yùn)轉(zhuǎn)，橫向偏心力抵消，豎向激振力相加，使振動(dòng)體系產(chǎn)生垂直往復(fù)振動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊動(dòng)量，將空腹模板迅速沉入地層。

由于模板在振動(dòng)力作用下使土體受到強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生局部剪切破壞，土體內(nèi)摩擦力降低，阻力減小，提高了模板的沉入速度。同時(shí)在振動(dòng)沉模過(guò)程中擠壓、振密模板周邊一定范圍的土層，擠壓、振密范圍與模板的厚度及地層的性質(zhì)有關(guān)。擠壓范圍bj與模板的厚度b有如下的關(guān)系：bj=(2~3.5)b。3.8.2超薄防滲墻工法(B-WALL)

超薄防滲墻是德國(guó)寶峨公司20世紀(jì)70年代開發(fā)并應(yīng)用于歐洲多瑙河、萊茵河防洪工程的一項(xiàng)先進(jìn)基礎(chǔ)防滲技術(shù)。所謂超薄是因該法墻厚僅7.5cm，較之國(guó)內(nèi)常用的15~30cm墻厚薄了很多。

超薄防滲墻工法是擠壓成墻法的一種，其成墻原理基本是一樣的，只是機(jī)械設(shè)備、墻體材料、擠壓模具有所不同。該工法采用液壓振動(dòng)方式沉模，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后拔起成槽、灌漿。成墻工作原理為該設(shè)備是單模成墻，定位靠機(jī)械調(diào)整。為滿足墻體的連續(xù)性和完整性要求，采取搭接和在模板端頭設(shè)置翼墻的措施。視墻身及地層條件的不同搭接寬度為4~11cm，翼墻的寬度為40cm。其工作示意圖見(jiàn)圖3.22。圖3.22超薄防滲墻工作示意圖

1-液壓振動(dòng)器；2-H型鋼梁；3-主機(jī)；4-攪拌機(jī)；5-灌漿泵3.8.3擠壓成墻兩法的比較

振動(dòng)沉模法和超薄防滲墻工法，其機(jī)械原理和工作機(jī)理都是相同的。前者為國(guó)內(nèi)研制，采用雙模板工法加保護(hù)，能做到成墻無(wú)接縫，下部不開叉，但工作效率較低[70~100m2/(臺(tái)·班)]。后者為國(guó)外進(jìn)口，采用單模板無(wú)保護(hù)，成墻下部易開叉，槽孔之間夾泥很難免，但工作效率高[100~200m2/(臺(tái)·班)]，適合國(guó)外的工程情況。

3.9垂直鋪膜防滲技術(shù)[2]3.9.1概述垂直鋪膜是20世紀(jì)80年代初研制發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的防滲技術(shù)?；驹硎牵菏紫扔瞄_槽機(jī)在需防滲的土層中垂直開出槽孔，并以泥漿護(hù)槽壁，然后將與槽深相當(dāng)?shù)恼硗凉つは氯氩蹆?nèi)，倒轉(zhuǎn)軸卷，使土工膜展開，相鄰兩幅之間用搭接的方式連接；最后在膜兩側(cè)填土，堤身形成以土工膜為防滲體，以周圍土為保護(hù)并與堤身、地基緊密結(jié)合的防滲工程。垂直鋪膜防滲技術(shù)有如下特點(diǎn)：

(1)防滲材料性能好

(2)開槽機(jī)造槽經(jīng)濟(jì)適用

(3)施工速度快，工程造價(jià)低

(1)垂直鋪膜。防滲軸線，一般布置在堤壩軸線上游。

(2)垂直鋪膜應(yīng)用于能夠成槽的透水、松軟土層以及粗粒不超過(guò)5cm粒徑的土層和下游，不厚的砂層的垂直防滲，深度可達(dá)12m。

(3)土工膜的滲透系數(shù)，k≤1×10-11cm/s，但設(shè)計(jì)時(shí)只取k≤1×10-8cm/s，因?yàn)榇怪变伳さ臐B透系數(shù)是由接縫決定的。

(4)土工膜厚度一般取0.5~2mm，后者為復(fù)合土工膜。3.9.2技術(shù)要求(5)土工膜抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)，一般取5左右。(6)垂直鋪膜的連接，膜與膜連接一般采用黏結(jié)，特殊情況可用搭接，搭接寬度不小于50cm。垂直鋪膜應(yīng)留有一定的富余，5%左右。(7)垂直鋪膜左右兩端長(zhǎng)度應(yīng)外延4~6倍水頭差。(8)垂直鋪膜與建筑物的連接，可以包接、搭接、螺栓壓板連接，必要時(shí)用高壓噴射灌漿連接。(9)垂直鋪膜須滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范，如《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(SL/T225-98)等。3.9.5材料垂直鋪膜材料一般為土工膜和復(fù)合土工膜。由于聚乙烯(PE)抗拉強(qiáng)度比聚氯乙烯高，耐老化，使用壽命較長(zhǎng)，且無(wú)毒，故近年來(lái)多采用PE土工膜。PE土工膜屬新型防滲材料，其性能明顯優(yōu)于其他材料。PE土工膜具有優(yōu)質(zhì)的防滲性能，在我國(guó)已得到廣泛應(yīng)用。

劈裂灌漿是根據(jù)堤身的幾何形狀和小主應(yīng)力作用面沿大堤軸線豎直的分布規(guī)律，沿土堤的軸線布置灌漿孔，施加相應(yīng)的灌漿壓力，劈開堤身，隨機(jī)灌入黏土泥漿，形成沿大堤軸線豎直連續(xù)的防滲泥墻帷幕。

劈裂灌漿還使所有與泥漿脈相通的洞穴、裂縫、水平疏松土層等都得到充填，消除了隱患；同時(shí)通過(guò)壓力泥漿的擠壓、滲透、充填和濕化固結(jié)，使泥漿墻體兩側(cè)的一定厚度土體提高了抗?jié)B強(qiáng)度，防止大堤高水位時(shí)有可能出現(xiàn)的滲流破壞。3.10劈裂灌漿技術(shù)[2]3.10.1概述根據(jù)彈性理論，鉆孔孔壁的起始劈裂壓力為：

式中：p1為起始劈裂壓力，kPa；為堤身鉆孔平面小主應(yīng)力，kPa；為土體單軸抗拉強(qiáng)度，kPa；a為圓孔應(yīng)力集中系數(shù)，一般取a=2.3~3.0。當(dāng)泥漿液體壓力p>p1，劈裂發(fā)生。孔壁開始劈裂以后，裂縫沿大堤小主應(yīng)力作用面軸線方向向前發(fā)展。由于應(yīng)力集中，產(chǎn)生尖端效應(yīng)，大堤迅速劈開。劈裂灌漿適用性：主要適用于填筑質(zhì)量差或存在大量隱患的土堤及淺層沙性土、黏性土堤基。劈入地基有效深度約為堤高的1/2，與堤身連接成一體的防滲泥墻帷幕。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)利用劈裂灌漿工法處理土堤已達(dá)2000余km，只要能做到精心設(shè)計(jì)精心施工，都能夠得到好的效果。土堤劈裂灌漿的優(yōu)點(diǎn)是：能形成豎直連續(xù)的防滲帷幕，不留隱患、適應(yīng)變形、造價(jià)便宜(50元/m2左右)、施工速度快[200m2/(臺(tái)·班)以上]。3.11排水減壓井[13]

減壓井實(shí)際是一人工滲流出口，可有效降低堤基的滲透壓力，從而保證堤基的滲透穩(wěn)定及大堤安全。堤防中的排水減壓井通常都是由多個(gè)減壓井平行堤線布置而成，并盡可能靠近堤腳，以便有效地控制堤基滲流。減壓井可單獨(dú)使用，亦可同蓋重等其他控制措施共同使用。排水井流出的水通常由排水溝輸送至附近的渠道或湖塘。受地形地貌、湖塘渠道水位的制約，減壓井井口(出水)高程沒(méi)有太大的選擇余地，可視具體情況確定。

排水減壓井一般由過(guò)濾器、升水管及出口三部分組成。過(guò)濾器位于透水層中，包括過(guò)濾器管及其周圍的反濾層；升水管位于不透水層或弱透水層中，為一垂直排水通道；出口包括管帽、排水口、量水堰、井墩及保護(hù)裝置。有些設(shè)計(jì)在過(guò)濾管底下還備有沉淀管，以沉積進(jìn)入減壓井的砂粒。3.11.1.2井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)濾器。滲流的進(jìn)水口，是減壓井的核心部分，其結(jié)構(gòu)性能的好壞對(duì)于井的排水減壓效能、工作壽命影響很大，應(yīng)特別注意。升水管。主要用途是將滲入過(guò)濾器中的滲透水流引排至井口以外。求：管壁光滑、無(wú)破損，防止漏砂。升水管外面的填料基本同原地層，對(duì)弱透水的黏性土層部位應(yīng)特別注意拋填風(fēng)干黏土球并搗實(shí)，以防井壁出水冒砂透水花管是在選購(gòu)的塑料管材上鉆孔而成。鉆孔直徑一般為8~12mm，呈梅花形布置，開孔率約10％~20％。塑料筋條是焊在塑性管上的，以增大花管的進(jìn)流量，尼龍濾網(wǎng)通常選用40~60目即可。圖3.29過(guò)濾器斷面結(jié)構(gòu)圖出口裝置。減壓井出口裝置典型結(jié)構(gòu)如圖3.30所示。井墩是磚砌建筑井墩的作用一方面保護(hù)井口免遭自然或人為的破壞，所以設(shè)有井蓋并要加鎖，另一方面也是將由減壓井管排出的滲水再轉(zhuǎn)排至排水溝或其他部位的一個(gè)轉(zhuǎn)換站。圖3.30減壓井出口裝置典型結(jié)構(gòu)示意圖減壓井實(shí)際運(yùn)行中往往產(chǎn)生淤堵，影響其減壓效果，導(dǎo)致減壓井失效。3.12.1概述

放淤和吹填就是將高含沙量的河水引入堤防臨河側(cè)或背河側(cè)設(shè)定范圍，待落淤后清水排回河槽或退排到排水河渠，落淤所形成沙土層用來(lái)加固堤防亦可壓浸防滲。

3.12放淤和吹填技術(shù)

放淤固堤有不同的分類方法：按泥沙淤填地點(diǎn)分類，分為淤背固堤和淤臨固堤；按放淤方式不同，可分為引洪放淤(自流放淤)和機(jī)械放淤。我們這里介紹下引洪放淤和機(jī)械放淤。

引洪放淤是一些河流利用地上懸河、二級(jí)懸河水流含沙量高的特點(diǎn)，用引水涵閘引取高含沙量的河水，使之在堤防臨河側(cè)(淤臨)或背河側(cè)(淤背)沉沙。

優(yōu)點(diǎn)：河水可以自流到堤防兩側(cè)，無(wú)需消耗動(dòng)力。

缺點(diǎn)：一是引水引沙受引水建筑物和河流來(lái)水來(lái)沙條件的限制，難以連續(xù)不斷地實(shí)施；二是只能對(duì)臨、背河的低洼地區(qū)放淤，當(dāng)?shù)孛嫣Ц咭院?，自流就?huì)受到限制；三是河水的自然含沙量在大部分時(shí)間內(nèi)都不可能很高，在沉沙以后，需要處理的排水量較大。

機(jī)械放淤又稱吹填、水力沖填，是采用機(jī)械設(shè)備在河道中挖沙，利用水力管道輸送至大堤兩側(cè)沉沙。

優(yōu)點(diǎn)：一是可以按照設(shè)計(jì)連續(xù)實(shí)施、常年施工，受大河的來(lái)水來(lái)沙條件限制較??；二是通過(guò)技術(shù)措施可以取得較高的含沙量，從而減少了放淤以后的排水量；三是施工機(jī)械可以靈活移動(dòng)，不受引水建筑物的影響。3.12.1.1放淤（吹填）的厚度及范圍

為確定放淤或吹填所形成的壓浸防滲蓋重的厚度、范圍，應(yīng)根據(jù)勘探得到的地質(zhì)剖面圖進(jìn)行有限元計(jì)算，并在計(jì)算所得滲壓力分布圖的基礎(chǔ)上，再根據(jù)規(guī)范推薦的蓋重計(jì)算式計(jì)算厚度及寬度值。

在不同的流域，情況可能不完全相同。就長(zhǎng)江、黃河而言，經(jīng)多年實(shí)踐，吹填或放淤寬度一般為100~150m，最大200m，若不能滿足要求，再輔以減壓井，以達(dá)經(jīng)濟(jì)、安全、高效之目的。

3.12.2引洪放淤技術(shù)

引洪放淤是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。放淤工程包括渠首引水閘，輸沙渠道，圍、隔堤，退排水及道路工程等。放淤效率與引水引沙條件和沉沙、放淤控制技術(shù)等有關(guān)。3.12.3機(jī)械放淤（吹填）技術(shù)

放淤固堤工程中經(jīng)常使用的挖(抽)沙機(jī)械有簡(jiǎn)易沖吸式挖泥船、絞吸式挖泥船、力沖挖機(jī)組、挖泥泵等?？筛鶕?jù)工程的具體情況選擇。

3.12.3.1挖沙機(jī)械3.12.3.2挖沙技術(shù)

(1)水下挖沙技術(shù)。這種技術(shù)主要用于從河道、湖泊和沉沙池中取沙。

1)沖吸式挖泥船。沖吸式挖泥船適宜在河道內(nèi)挖沙，主要用于沙性土河床，產(chǎn)量和排距主要決定于船上的機(jī)泵。

2)絞吸式挖泥船。絞吸式挖泥船適宜挖取河道、沉沙池和灘區(qū)的黏質(zhì)性淤積物或中輕兩合土淤積物。

3)挖泥泵。挖泥泵主要適應(yīng)于靜水區(qū)，也可在流速較小的邊灘處施工。3.12.4機(jī)械放淤固堤技術(shù)要求

不同土質(zhì)對(duì)機(jī)淤固堤的適用性差異較大，機(jī)淤固堤施工的土場(chǎng)選擇應(yīng)考慮土質(zhì)的適用性。

(1)無(wú)黏性土是機(jī)淤固堤的良好土料，黏粒含量較低的土料次之，因?yàn)檫@類土質(zhì)易排水固結(jié)。

(2)流塑-軟塑態(tài)的有機(jī)黏土，因土料不易沉淀固結(jié)，故不