截渗墙与放淤固堤技术在堤防加固中的比较

一、截渗墙技术在黄河下游堤防加固中的应用 目前黄河下游截渗墙主要有混凝土截渗墙和水泥土搅拌桩截渗墙两种，混凝土截渗墙是在地面上进行开槽（造孔）施工，在地基中以泥浆固壁，开凿成槽形孔或连锁桩柱孔，回填防渗材料，筑成具有防渗性能的地下连续墙。水泥土搅拌桩截渗技术是利用多头小直径深层搅拌机具把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土，以水泥为固化剂，固化剂和土体之间发生物理化学反应，使土体固结成具有良好整体性、稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土截渗墙，达到截渗的目的。 １．混凝土截渗墙设计及施工简况 （１）工程结构及技术指标 堤基为开槽法连续混凝土截渗墙，一般布置在临河堤脚外１．０ｍ，墙顶低于地面０．５ｍ，墙底嵌入相对不透水层不小于１．０ｍ，

复合土工膜（复合防渗膜）分为一布一膜和两布一膜，宽幅4-6m，重量为200—1500g/平方米，抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，产品具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点。能满足水利、市政、建筑、交通，地铁、隧道、工程建设中的防渗、隔离、补强、防裂加固等土木工程需要。常用于堤坝、排水沟渠的防渗处理，以及废料场的防污处理。

堤身在临水面进行削坡整修后，铺设复合土工膜，其顶部高于设防水位１．５ｍ，底部与混凝土截渗墙用螺栓压严连接复合土工膜上部回填碾压土保护层，宽度一般为３ｍ。有的直接在大堤顶部开槽浇筑墙体。 墙体厚度为０．１５～０．２ｍ，抗压强度大于１．０ＭＰａ，渗透系数小于１×１０－６ｃｍ／ｓ，墙体材料一般为纯混凝土。 （２）混凝土截渗墙施工简况 混凝土截渗墙的施工工艺有多种形式，但主要区别在造槽（孔）上，其关键技术是槽孔间混凝土板墙连接和控制槽（孔）垂直精度。目前黄河下游使用的造槽（孔）方法有液压开槽机开槽和振动切槽成墙技术，当地基中出现含有礓石的坚硬黏土地层或散石、孤石时，使用振动切槽成墙技术，效果较好。例如梁山岳庄截渗墙采用的就是振动切槽成墙技术，鄄城八孔桥截渗墙采用的是液压开槽机开槽。 槽（孔）间混凝土板墙连接是保证防渗的关键，一般采用搭接法，即将一序槽（孔）已浇混凝土两端各挖去１／３以上，再浇二序槽（孔）混凝土，连接较好。为了使混凝土截渗墙厚度均匀，施工中保证了各槽（孔）段之间接头处满足最小厚度要求，并注意钻孔的垂直度达到一定的精度，施工中造槽设备和施工工艺均采取了相应的措施。总之，混凝土截渗墙施工只要解决好三大技术问题，即：造槽、槽孔间板墙连接、造槽垂直精度，就能保证施工顺利进行。 ２．水泥土搅拌桩截渗墙设计及施工简况 （１）工程结构及技术指标 设计采用在临河堤脚修做水泥土搅拌桩截渗墙与堤坡铺设土工膜防渗相结合的加固方案。截渗墙布置在临河堤脚外１．５ｍ处，墙底部嵌入相对不透水层不小于１．０ｍ，深度一般为１１～１４ｍ，墙体厚度一般为０．２ｍ，渗透系数≤１×１０－６ｃｍ／ｓ，抗压强度Ｒ≥０．３ＭＰａ，水泥掺入量不小于１２％。其顶部为０．５ｍ高的混凝土墙，堤脚坡面以上铺设复合土工膜，其顶部高于设防水位１．５ｍ，底部与混凝土截渗墙用螺栓压严连接，复合土工膜上部回填３ｍ宽的碾压土保护层，形成综合截渗墙，达到整体截渗的目的。 （２）水泥土搅拌桩截渗墙施工简况 多头小直径深层搅拌截渗桩机主要由主机和一、二级水泥浆搅拌系统及动力源组成。主机主要由动力传动、变速系统、液压步履系统、塔架、深度仪、三通管调平装置等部分组成。其施工方法为：多头小直径深层搅拌截渗桩机就位、调平，通过主机的动力传动装置，带动主机上的三个并列的钻杆转动，并以一定的推进力使钻杆的钻头向土层中下沉到设计深度，然后再提升搅拌至孔口，在上述过程的同时，通过水泥浆泵将水泥浆由高压输送管输进钻杆，经过钻头喷入土体中，在钻进和提升的同时，水泥浆和原土充分拌和，此过程一次成桩３根，称为一序，然后钻机沿轴线向前移动，进行下一序的施工，多次重复上述过程形成一道截渗墙。成墙方法分为三序桩成墙和二序桩成墙，其区别在于钻头直径和钻机纵向平移的距离不同，三组单序桩互相切割形成单元墙的为三序桩成墙，两组单序桩互相切割形成单元墙的为二序桩成墙，二序桩成墙技术进度较快。 二、放淤固堤工程设计与施工简况 １．工程设计概况 根据大堤概化断面，淤区顶部高程与２０００年设防水位平，淤区宽度按大堤概化断面推算为１００ｍ，边坡１∶３， 淤区沿堤线布置在背河侧，淤区周围布置围堤，围堤外侧布设截渗沟及退水渠，淤沙完成后，进行包边盖顶，在顶部沿外侧修筑纵向围堤，淤区内每隔１００ｍ修筑格堤一道，在淤区顶面与堤坡交汇处沿淤区纵向布设排水沟一条，淤区边坡每隔１００ｍ设一条横向排水沟。 ２．工程施工情况 目前黄河下游放淤固堤工程施工机械主要有１０ＰＮＫ２０型简易吸泥船、水力冲挖机组和ＤＰＢ电泵平台并联式疏浚系统，其中简易吸泥船是在黄河下游应用时间最长、成本最低、技术较成熟的施工机械，ＤＰＢ电泵平台并联式疏浚系统是新研制的疏浚系统，目前属于推广试验阶段。 （１）取沙场的选定 简易吸泥船和ＤＰＢ电泵平台取沙场的选定主要考虑是否有利于交通、船位安装方便，丰枯水时皆能取沙，且还淤条件较好的位置，船位一般安排在险工坝头，从河道内直接取沙。水力冲挖机组施工的取沙场，一般选择在临河嫩滩上，以减少对当地耕地的破坏，且便于还淤。 （２）施工方法 围堤采用推土机从淤区内推土填筑，简易吸泥船和ＤＰＢ电泵平台直接从河道内取沙，输沙距离超过２０００ｍ采用２５０ＮＤ接力泵加压，以增加输沙效率。水力冲挖机组采用４ＰＬ—２５０机组，用２５０ＮＤ泥浆泵输沙，通常１台２５０ＮＤ泥浆泵配８台４ＰＬ－２５０小泥浆泵，输沙距超过２０００ｍ采用２５０ＮＤ二级接力。挖嫩滩时直接由河内取水，岸边冲挖，冲挖的泥浆先储存在集浆池，然后通过２５０ＮＤ泥浆泵输沙至淤区，集浆池布置在地面上，大小适中，过大会引起泥沙沉淀，过小则导致泥浆漫溢。淤区吹填采取分段交替淤筑方式，以利于泥沙沉淀固结，排泥管布置力求平顺，以减少阻力，排泥管出口不断调整位置，保持淤区平整度。 三、截渗墙与放淤固堤技术应用比较 截渗墙与放淤固堤技术的作用是一致的，即加固堤防，降低大堤浸润线出逸点，确保大堤安全。但其工程措施却截然不同，截渗墙为临河截渗，放淤固堤为背河导渗。 １．两种堤防加固技术的成本比较 根据近几年的施工情况，现以大堤长度１ｋｍ为单位，分析计算各种工程措施的成本。 （１）放淤固堤工程 淤区宽度１００ｍ，高度７ｍ，工程量约为７０万ｍ３／ｋｍ，输沙距２．５ｋｍ，土方单价７．５元／ｍ３，工程造价５２５万元／ｋｍ；考虑附属工程及地面附着物补偿等各种费用，综合土方单价约１５元／ｍ３，工程总造价为１０５０万元／ｋｍ。 （２）水泥土截渗墙 墙厚０．２ｍ，墙深１４ｍ，工程量约为１４０００ｍ２／ｋｍ，单价９５元／ｍ２，工程造价１３３万元／ｋｍ；考虑复合土工膜和土方等各种费用，综合单价约２８７元／ｍ２，工程总造价为４０２万元／ｋｍ。 （３）混凝土截渗墙 墙厚０．２ｍ，墙深１４ｍ，工程量约为１４０００ｍ２／ｋｍ，单价３００元／ｍ２，工程造价４２０万元／ｋｍ；考虑复合土工膜和土方等各种费用，综合单价约４５４元／ｍ２，工程总造价为６３６万元／ｋｍ。 综上所述，放淤固堤工程造价最高，混凝土截渗墙次之，水泥土截渗墙造价最低。 ２．两种堤防加固技术的优缺点 （１）放淤固堤工程 优点：工程完成后，仍可利用其土地资源，进行淤区开发，发展黄河经济，淤区坡上可栽植大量树木，为黄河抗洪抢险提供大量物料，同时改善了沿黄的生态环境。 缺点：房屋拆迁等地面附着物补偿高，占地多，一次性投资大，工期长，施工中因渗水、排水问题造成附近农田减产。 （２）截渗墙工程 优点：工程造价低，占地少，施工进度快。 缺点：截渗墙为地下隐蔽工程，施工工艺复杂，技术要求高，特别是在地基土层复杂时，施工中容易出现意想不到的问题，造成施工中断。混凝土截渗墙还容易出现槽壁坍塌、漏浆、墙体接缝有泥皮夹层、墙体槽间横向倾斜等技术难题，还有待于进一步分析研究。 四、结论与建议 通过长期的治黄实践证明，近期内黄河泥沙还不可能得到有效控制，黄河河床还有可能继续抬高，黄河大堤还存在继续加高的可能性，截渗墙工程在将来大堤加高时存在上接困难，同时墙体和复合土工膜还存在寿命问题。因此有计划地在下游放淤固堤，长期开展挖河固堤，结合引黄供水沉沙淤高背河地面，淤筑“相对地下河”，应是防洪的长远战略部署。放淤固堤工程既减少了河床泥沙，又加固了堤防，虽然一次性投资大，但通过淤背区开发，广泛种植生态林，效益十分可观，符合治黄的长远利益，仍然是黄河下游加固堤防的首选措施。