工程地質(zhì)學：第六章 滲透變形工程地質(zhì)研究

第六章

滲透變形工程地質(zhì)研究概述滲透變形產(chǎn)生的條件滲透變形的預測滲透變形的防治提要第一節(jié)概述

一、概念

滲透:在巖土體空隙中運動的地下水。

滲透力：地下水在滲流過程中對巖土體作用的力，稱滲透力(seepageforce)或動水壓力(hydrodynamicforce)。

滲透變形：巖土體在地下水滲透力（動水壓力）的作用下，部分顆?；蛘w發(fā)生移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和現(xiàn)象。(seepagedeformation)或滲透破壞(seepagefailure)。

表現(xiàn)為鼓脹、浮動、斷裂、泉眼、沙浮、土體翻動等。

由此產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題，就是滲透穩(wěn)定性問題。

河流階地上的“碟形洼地”和覆蓋巖溶區(qū)的“土洞”等現(xiàn)象均屬之。由于人類工程-經(jīng)濟活動使?jié)B流加強，從而產(chǎn)生的滲透變形問題較多——如基坑開挖時的流砂現(xiàn)象因礦山排水或汲取地下水在覆蓋巖溶區(qū)產(chǎn)生的地面塌陷土石壩壩基的滲透穩(wěn)定性問題等。這種現(xiàn)象不但在松散土體中發(fā)生，而且在基巖的斷裂破碎帶和風化殼中也可能發(fā)生。——潰砂突泥

二、研究意義滲透變形問題在壩工建設中尤為引人關注，這是因為在厚度很大的松散河流堆積層上僅適宜于興建土石壩，因而滲透穩(wěn)定性問題是土石壩的主要工程地質(zhì)問題之一。據(jù)美國的有關統(tǒng)計資料，在破壞的土石壩中，有40％是壩基或壩體滲透變形造成的。我國水利水電科學研究院于l974年調(diào)查了33座壩身有缺陷的土石壩，其中屬滲透變形的約占60％。我國山西省東榆林水庫副壩潰決事故，就是由于壩基滲透變形造成的。該副壩系均質(zhì)土壩，最大壩高8.5m；壩基為由亞砂土和粉砂土等組合的多薄層結構(圖)。潰決段上游未作防滲措施，壩下游排水溝也無反濾層保護。1979年2月中旬蓄水位達l038.77m，副壩下游排水溝滲水增加，河坡流泥。4月上旬蓄水位1039.25m，副壩下游壩腳普遍滲水，排水溝流泥、塌坡，平臺泥濘不能行駛車輛。5月25日早晨，排水溝底部邊坡集中滲出成股渾水，出水口直徑有l(wèi)0－15cm左右，當天晚上蓄水位1039.18m(水深4.18m)時壩體潰決，決口底寬l05m。潰壩的原因是第二層透水性較強的粉質(zhì)亞砂土出露于壩下游排水溝邊坡，大部分滲水均從該排水溝邊坡逸出；施工時庫內(nèi)取土，破壞了表土層(亞砂土)，使庫水沿上游的取土槽及壩踵附近以最短滲徑向下游滲透。由于排水溝又無反濾層保護，破壞了滲流出口，粉質(zhì)亞砂土在滲透力作用下被水流攜出，并不斷向上游發(fā)展，最終沿該層底部與龜裂土的頂部形成集中滲流通道，嚴重的流土而招致潰壩。堤岸

1998年長江洪水險情以滲流險情最為普遍，沿長江6000余處險情中就有400余處屬滲流險情。其中管涌被視為險中之險。

一般來說，長江中下游平原沖積地層，上面是粘性土；往下是粉砂、細砂等，砂層間也有粘性土夾層的，再往下則是砂礫及卵石等強透水層，在河床中露頭與河水相通。在汛期高水位時由于滲水流經(jīng)強透水層壓力損失很小，堤內(nèi)數(shù)百米范圍內(nèi)粘土層下面仍承受很大的水壓力，如果這股水壓力，沖破了粘土層，下面的粉砂、細砂就會隨水流出（在沒有反濾層保護的情況下），從而發(fā)生管涌。滲透變形也給地下巷道掘進和礦山作業(yè)帶來很大危害，同時影響到地面建筑物的安全。1974年蘇聯(lián)列寧格勒市興建地下鐵道時，在地下80m深處于凍結的流砂層掘進巷道，但由于某一地段上的流砂未完全凍結而造成破裂，數(shù)千方流砂快速涌進已掘進好的巷道，同時在地面形成了塌陷漏斗。我國淮南煤礦一豎井，位于淮河泛濫淤積的粉、細砂土中，1960年代施工時亦遇流砂涌入，引起四周地面下陷達l.4m，井筒四周的板樁沉陷變形。后來采用電動硅化法改良土質(zhì)，才得以繼續(xù)掘進。

2003年7月1日凌晨4時，正在施工中的上海軌道交通4號線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡通道發(fā)生滲水，隨后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9時左右，地面建筑物中山南路847號一幢八層樓房發(fā)生傾斜，其裙房部分倒塌。由于報警及時，所有人員提前撤出，無人員傷亡。

可見，滲透變形是一種可以影響建筑物和人民生命財產(chǎn)安全的工程動力地質(zhì)作用，因而它也是工程地質(zhì)學研究的課題之一。

三、滲透變形的類型1.管涌：在滲流作用下，細顆粒沿土體骨架中的孔道發(fā)生移動帶走的現(xiàn)象，又稱潛蝕。(piping)

根據(jù)滲透方向與重力方向的關系：垂直管涌水平管涌2.流土(quicksoilquicksand)

：在滲透作用下，土體中的顆粒群或團塊同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。常發(fā)生于均質(zhì)砂土層和亞砂土層中。3、接觸沖刷滲流沿著滲透系數(shù)相差懸殊的兩種土層接觸面帶走細顆粒的現(xiàn)象。主要發(fā)生在漂石或卵石等巨粒土與砂類土和粉土接觸處。4、接觸流失滲流垂直滲透系數(shù)相差懸殊的兩種土層接觸面運動時，將細粒土層的顆粒帶到粗粒層中的現(xiàn)象。反濾層失效：——抽水井流量減小——壩后減壓井和排水溝達不到減壓的目的滲透變形產(chǎn)生的必要條件

滲透水流有足夠大的動水壓力和土體具有一定的結構特性。

第二節(jié)滲透變形產(chǎn)生的條件滲透變形產(chǎn)生的充分條件

宏觀地質(zhì)因素（地層組合關系和地形地貌條件）和工程因素。一、滲流的動水壓力及臨界水力梯度流入：pA=h1wg

dw

流出：pB=h2wg

dw

滲透壓力：dP=pA-pB=dww·dh·g水下重量dQ=dW-dF=(sat-)·g·dl·dw=’·g·dl·dw動水壓力（D）：單位體積土層所受的滲透壓力’——浮密度當dp=dQ時，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，即將發(fā)生流土。此時滲流的水力梯度為臨界水力梯度Icr

——(criticalhydraulicgradient)土的抗?jié)B強度。則有：dw·dh·g=’·g·dl·

dw

dh/dl=’/

Icr=dh/dl=’/Icr=’=(s-1)(1-n)……太沙基公式土粒越密實，n越小，Icr越大，土體越不容易發(fā)生滲透變形。管涌的Icr的求取較為復雜，通過試驗測定。一般土體的ρs＝2.65g／cm3，n=0.3－0.5，因而Icr

均在0.8－1.22之間。二、土體性質(zhì)與滲透變形類型土體結構包括了土中粗細顆粒直徑比例、細粒物質(zhì)含量、土的級配等。1.粗細顆粒直徑比例細粒從空隙中流動最優(yōu)比例：d0/d>=8天然無粘性土n=0.395D/d0=2.5D/d>=20有利于管涌d0

：孔隙直徑d：細顆粒直徑D：粗顆粒直徑土體的排列方式?jīng)Q定著D/d0

的值：

當排列疏松時，D/d0

減小，D/d增大，有利于滲透變形

當排列密實時，D/d0

增大，D/d減小，不利于滲透變形

立方體排列四面體排列土粒的兩種排列方式2.細顆粒的含量用細顆粒含量來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：>35%流土<25%管涌=25%-35%流土或管涌，取決于礫土的密實度及細顆粒的組成

中等以上密實度、不均勻系數(shù)較小的細粒土，發(fā)生流土。細顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗?jié)B強度增加，不易發(fā)生滲透變形。

允許梯度與粘粒含量關系曲線云南某水庫的試驗資料說明，新近紀砂土粘粒含量<4％時，其含量變化對允許梯度的影響不明顯，超過4％之后允許梯度急劇增大，達6％時I允=1。3.土的級配特征：不均勻系數(shù)Cu=d60/d10Cu<10流土Cu>20管涌Cu＝10-20流土或管涌圖7－13顆粒分析曲線形式與滲透變形類型

1－潛蝕；2－流土；3－潛蝕或流土臨界水力坡度與土不均勻系數(shù)曲線三、地層組合關系單一型：多位于河流的上游，一般為砂卵（礫）石層，一般發(fā)生管涌，隨著細粒成分的增多，可能流土。雙層型：主要考慮表層粘性土的性質(zhì)、厚度、完整程度多層型：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水力梯度的突變等原因地層結構和巖性變化是分析滲透變形的重要宏觀地質(zhì)因素。

四、地形地貌條件溝谷切割等改變了滲流的補給、滲流的長度、出口條件等古河道分布控制了地層結構和巖性變化，對滲流補給和排泄條件有很大影響。故在古河道上建壩時，應充分注意滲透變形的可能性及其類型特征。

五、工程因素包括大壩和汲水井的滲流出口條件、庫水位的急劇消落、施工破壞壩前表面弱透水層、建筑物底面輪廓等。施工等破壞了表層具有防滲作用的弱透水層。第三節(jié)滲透變形的預測一、預測步驟

1.根據(jù)土體類型和性質(zhì)，判定是否容易發(fā)生滲透變形及變形的類型

2.確定土體中各點的實際水力梯度

3.確定相對于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度

4.判定滲透變形的可能性及其范圍二、滲透變形類型的確定

1、首先應分析壩基地層結構與地形地貌條件2、初步判斷可能產(chǎn)生滲透變形的地段

3、根據(jù)顆粒分析資料繪制的累計曲線和分布曲線

4、計算出不均勻系數(shù)和細顆粒的百分含量

5、判斷滲透變形的類型

粗細顆粒比例；細粒物質(zhì)含量；土的級配顆粒分析曲線形式與滲透變形類型

1－潛蝕；2－流土；3－潛蝕或流土Ⅰ-瀑布型，Ⅱ-直線型，Ⅲ-階梯型雙峰-管涌；單峰-流土三、實際水力梯度的確定實際水力梯度(水力坡度、水力比降）是指滲流沿流線方向上單位滲徑的水頭損失。

常用方法有：水力學方法：計算及圖解——解析法模型模擬法——電模擬法、滲流槽模型試驗數(shù)值計算法——理論計算法：觀測資料統(tǒng)計預測數(shù)值模擬法預測四、臨界水力梯度與允許水力梯度的確定允許水力梯度：

m—與地質(zhì)條件和工程重要性有關：

砂土：m＝1.5-3.0粘性土：m＝2.5-4.0公式計算法Icr=’=(s-1)(1-n)……太沙基公式試驗法現(xiàn)場試驗鉆孔壓水試驗法——試驗土層埋藏深圍堰法——試驗土層、地下水位埋藏淺，下伏相對隔水層埋藏較深堤壩法——試驗土層、地下水位埋深、下伏相對隔水層埋藏均較淺室內(nèi)試驗——管涌儀、滲流槽封閉堤壩式現(xiàn)場滲透變形試驗裝置圖(單位cm)

上為平面圖，下為剖面圖室內(nèi)滲透儀中滲透變形試驗裝置圖

1-試樣；２-碎石緩沖層；３-進水管開關

4-膠皮管；５-觀測水頭玻璃管；６-水源箱

7-篩網(wǎng)；８-滲透筒室內(nèi)木槽滲透變形試驗圖表法五、滲透變形可能性判定I實>I允發(fā)生滲透變形I實<I允不發(fā)生滲透變形第四節(jié)滲透變形的防治一、防治原則1.改變滲流的水動力條件，減少動水壓力即降低水力梯度2.改變土體結構，提高抗?jié)B能力二、防治措施1.垂直截滲：防滲帷幕2.鋪蓋3.人工降低地下水位4.反濾蓋重5.物理、化學方法改造凍結、電動硅化、灌漿（化學漿液）一、建筑物基坑及地下巷道施工時流砂的防治措施

這種防治措施主要是采取人工降低地下水位的辦法，使之低于基坑底板以下(下圖)，這種措施既可防治流砂，又防止了地下水涌入基坑。也可采用板樁防護墻施工(圖7－21)。水平坑道、豎井開挖遇流砂時，前者可采用盾構法施工，后者采用沉井式支護掘進(圖7－22)。也有采用凍結法或電動硅化法改善砂土性質(zhì)，使施工順利進行。人工降低地下水位防止流砂示意圖圖7－21板樁防護墻施工流砂層中的基礎(單位m)

1－亞粘土；2－碎石；3－流砂層夾粘土夾層；4－流砂層；5－流砂層夾粘土夾層

圖7－22在流砂層中用沉井式支護掘進豎井

a．b．c－沉井支護的相繼施工階段

1－切削座板；2－沉井式支護竣；3－豎井井口抽水并防止管涌的措施這種措施是在過濾管與井壁間隙內(nèi)充填反濾料，以保護滲流；反濾料的粒徑選擇必須要考慮到被保護的含水層中潛蝕顆粒的大小，使細顆粒不能穿過反濾料孔隙為原則。若被保護管涌土層為非主要含水層，那么最好用止水措施，將其與過濾管隔絕。水工建筑物(土石壩)防治滲透變形的措施這類建筑物因修筑于河谷地段，河流相堆積物以無粘性土為主。由于建壩后庫水位抬高，壩前、后附近水力梯度較大，所以防治滲透變形的意義更大。主要的防治措施有:垂直截滲、水平鋪蓋、排水減壓和反濾蓋重等。

1.垂直截滲常用的方法有粘土截水槽、灌漿帷幕和混凝土防滲墻等。圖7－23截水槽示意圖

a－心墻壩；b－均質(zhì)斜墻壩粘土截水槽常用于透水性很強、抗管涌能力差、隔水層埋藏較淺的砂卵石壩基。

灌漿帷幕適用于大多數(shù)松散土體壩基。砂卵石壩基采用水泥和粘土的混合漿灌注，而中細砂層必須采用化學漿液(如丙凝)灌注。由于灌漿壓力較大，故這種方法最好在沖積層較厚的情況下使用。

混凝土防滲墻適用于砂卵石壩基，其常用的施工方法是槽孔法。2.水平鋪蓋

當透水層很厚，垂直截滲措施難以奏效時，常采用此措施。其方法是在壩上游設置粘性土鋪蓋，其滲透系數(shù)比透水地基小2－3個量級，并與壩體的防滲斜墻搭接(圖7－24)。這種措施只是加長滲徑而減小水力梯度，并不能完全截斷滲流。圖7－24防滲鋪蓋示意圖3.排水減壓

常用的方法有排水溝和減壓井，它們的作用是吸收滲徑和減小逸出段的實際水力梯度。排水減壓措施應根據(jù)地層結構選擇不同的形式。如果壩基為單一透水結構或透水層上覆粘性土較薄的雙層結構，可以在下游壩腳附近開挖排水溝，使之與透水層連通，以有效地降低浸潤曲線和水頭。如果雙層結構的上層粘性土厚度較大，則應采用排水溝和減壓井相結合的方法。減壓井的位置在不影響壩坡穩(wěn)定性的條件下，應盡量靠近壩腳，并且要平行壩軸線方向布置。井距一般為15－30m，井徑200－300mm。減壓井剖面圖

4.反濾蓋重

在滲流逸出段分層鋪設幾層粒徑不同的砂礫石層，層界面應與滲流方向正交，粒徑由細到粗，常設置三層，即為反濾層。典型的反濾層結構如圖7－25所示。反濾層是保護滲流出口的有效措施，它既可以保證排水通暢，降低逸出水力梯度，又起到蓋重的作用。專門的蓋重措施，是把壩后用土或碎石填壓，增加荷重，以防止被保護層浮動。圖7－25典型反濾層結構圖a－各分層間粒徑關系；b－排水孔反濾層結構

反濾層的設計與施工

在導滲溝、貼坡反濾、減壓溝、減壓井等的設計中均有反濾層的設計問題，為此專門進行討論。

（一）反濾層的用途

反濾層是排水設備的主要組成部分，其作用是濾土排水，防止?jié)B流逸出處遭受滲透破壞以及滲流造成的表面水流沖刷。對有承壓水的地層還起壓重作用。

（二）對反濾層的要求

1.透水性應大于被保護土，并能將滲透水流通暢排出；

2.使被保護的土層不發(fā)生滲透變形；

3.不致被細顆粒淤塞失效；（三）反濾層的類型

劃分反濾層類型的目的主要是為了合理地確定反濾層數(shù)，因此只分兩種類型。

1.Ⅰ型反濾：其特點是反濾層位于被保護土層的下部，滲流方向主要由上向下（圖A）。如褥墊排水。

2.Ⅱ型反濾：其特點是反濾層位于被保護土層的上部，滲流方向主要由下向上（圖B）。如減壓溝的反濾層。

滲流方向近乎水平或傾斜向，反濾層近乎垂直或傾斜向的情況，屬于過渡型，如減壓井、貼坡反濾等，可歸為Ⅰ型。圖AⅠ型反濾

圖BⅡ型反濾（四）反濾層的設計內(nèi)容

反濾層的設計可分為保護無粘性土和保護粘性土兩大類，設計內(nèi)容有：

1.確定反濾層的類型；

2.根據(jù)濾土準則，確定反濾層的級配或選擇土工織物產(chǎn)品。并據(jù)以選擇宜于作反濾層的天然料場或確定人工篩選的任務。

3.對砂礫反濾料確定反濾層的厚度和層數(shù)；

4.鑒定反濾料的透水性，對土工織物反濾層還應鑒定淤堵性；

5.有縱向滲流時，鑒定沿反濾層和被保護土層接觸面的沖刷穩(wěn)定性。（五）

砂礫料反濾層的設計與施工

1.反濾料的選擇

對于被保護土的第一層反濾料，建議用下列方法確定；

D15/d85≤4～5D15/d15≥5

式中：D15為過篩重量占15％時的反濾料粒徑，d85為過篩重量占85％時的被保護土的顆粒直徑；d15為過篩重量占15％時的被保護土的顆粒粒徑。

當選擇第二、三層反濾料時，可同樣按以上方法確定。但選擇第二層反濾時第一層反濾為被保護土，選擇第三層反濾時第二層反濾為被保護土。

2.反濾層厚度的確定

反濾層的厚度應根據(jù)反濾料的級配、料源、用途、施工方法等情況綜合考慮確定。水平反濾層的最小厚度可采用30cm，垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用50cm。采用推土機平料時，最小水平寬度宜不小于3.0m。

3.施工要求

反濾料應具有要求的級配，且小于0.1毫米的顆粒含量不大于5％，并有要求的透水性。質(zhì)地應致密堅硬，具有高度的抗水性和抗風化能力，風化料一般不能用作反濾料，如必須應用時應進行充分論證。反濾料宜盡量利用天然砂礫料篩選，在缺乏天然砂礫料時，也可以采用人工砂石料，但應選用抗水性和抗風化能力強的母巖軋制。

鋪反濾層前應采用挖除法將基面整平，對個別低洼處采用與基面相同的土料或第一層反濾料進行填平。鋪筑時應由底部向上逐層鋪設，并保證層次清楚，互不混雜，不得從高出順坡傾倒，以免發(fā)生填筑分離。對反濾層必須進行壓實，在施工中應防止雨水沖泥等污染反濾料。堤身防治工程的設計與施工

堤身滲透破壞的除險加固措施主要有：臨水坡斜墻防滲、堤身垂直防滲、貼坡排水、透水后戧（qiang)（壓浸臺）、水平排水等，對堤身缺陷可以采用回填或灌漿的辦法進行處理。

（一）防滲斜墻

1.設計考慮

對臨水側有鋪蓋或地基有垂直防滲的情況，斜墻應與其連成一體，構成完整的防滲體系，以提高防滲效果。斜墻的尺寸應根據(jù)散浸的范圍、出滲點的高度和滲水的嚴重程度經(jīng)計算確定，長度至少超過滲水段兩端各5m，高度應超過設防水位0.5～1.0m。

對粘土斜墻，垂直于堤坡方向的厚度為1～2m，坡度與原堤身相當或稍緩。為防止粘土斜墻干裂、凍裂和其它侵害的影響，應設壤土保護層，一般情況，保護層高于墻頂1.0～1.5m，垂直堤坡方向的厚度為0.8m。2.從施工考慮

施工時應首先清除邊坡和坡腳附近的雜草、樹木等雜物，清除厚度10～20cm，并適當整平。

斜墻應選用粘性較大的土料且不得含植物根莖等雜質(zhì)，填筑壓實度應不小于0.94，含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3％。

當用土工膜作隔滲層建造斜墻時，土工膜幅間的拼接應采取焊接或粘接方式，確保施工質(zhì)量，并注意施工中不要損壞土工膜。另外還需保證土工膜與堤身牢固接合，并采取防止生物破壞的措施。（二）堤身垂直防滲

垂直防滲的位置宜布置在臨水堤腳或堤頂,盡量靠近臨水側，并與堤身防滲體連成一體。根據(jù)近幾年的實踐，比較經(jīng)濟合理有效的堤身垂直防滲技術有：錐探灌漿、劈裂灌漿、和垂直鋪塑等。

1.錐探灌漿在堤頂采用梅花形方式布孔并進行充填灌漿。實踐證明，錐探灌漿是處理堤身隱患的一個比較有效的方法，但由于鉆孔數(shù)量多往往造價較高。

2.劈裂灌漿

沿堤頂軸線單排布孔，利用灌漿壓力將堤身沿其走向劈開并灌漿，從而在堤身內(nèi)沿其走向形成一厚度10cm左右的防滲幕。同時還具有壓密堤身和充填洞穴的作用，可獲得事半功倍的效果。該方法已經(jīng)在許多堤防和土壩中得到應用，效果明顯。

3.垂直鋪塑

在堤頂沿大堤走向用開槽機在堤身內(nèi)垂直成槽，然后鋪設土工膜并用粘土漿回填，從而達到降低堤身滲流量和浸潤線的目的。該方法已經(jīng)在黃河大堤上采用并取得較好的效果。（三）貼坡排水

為避免滲水對堤坡的沖刷和滲流出口發(fā)生流土破壞，可以采用貼坡反濾進行處理。施工時應清除堤坡表面的草皮、雜物，清除深度10～20cm，貼坡反濾的高度應高出最高的滲流出逸點0.5～1.0m，長度應超出散浸堤段兩端至少3m。根據(jù)反濾材料不同，有以下兩種方法可供選用：

1.砂礫料貼坡排水:

砂礫料貼坡排水的各層厚度如圖A所示。褥墊排水的設計、材料的選用、反濾層鋪設施工等的有關細節(jié)，請參見反濾層的設計與施工。

2.土工織物貼坡排水（圖B）

圖B土工織物反濾層貼坡排水示意圖圖A砂礫料貼坡排水示意圖

（四）透水后戧

亦稱透水壓浸平臺。它既能防止散浸造成的滲透破壞，又能加大堤身斷面從而達到穩(wěn)定堤坡的目的。一般適用于散浸嚴重、堤身斷面單薄、背水坡較陡、外灘狹窄的情況。透水后戧應采用比堤身透水性大的材料填筑，高度應高出滲水的最高出逸點0.5～1.0m，頂寬2～4m，坡度1:3～1:5，長度應超出散浸堤段兩端各5m。戧體材料滲透性大斷面可小一些，相反則應大一些。當?shù)躺磔^高時可采用兩級或多級戧臺。

施工時應清除堤坡上的草皮和雜物，清除深度10～20cm。填筑戧體時應進行壓實，相對密度不小于0.65。透水后戧示意圖（五）水平排水

這種方法只有在堤壩加高增厚和增設壓滲臺時才可能應用。水平排水不但可以降低堤身的浸潤線，對透水堤基還可以有效降低堤基的出逸比降，但會使堤基的滲流量有所增加。采用水平排水可以減小壓滲戧臺的工程量，如圖所示。水平排水的長度、厚度應根據(jù)滲流計算來確定。堤基防治工程的設計與施工

堤基除險加固的措施有：臨水側防滲鋪蓋、垂直防滲、背水側壓滲蓋重、排水減壓溝和減壓井等。

（一）臨水側防滲鋪蓋

如果封閉式垂直防滲幕墻不盡合理，背水側又無條件做壓滲蓋重，而臨水側有穩(wěn)定的外灘時，可以采用臨水側防滲鋪蓋來減小背水側堤基的出逸比降和地基滲流量，但其效果有一定限度。對近似均質(zhì)透水堤基，臨水側鋪蓋的效果比較明顯，當表層地層的滲透系數(shù)小于深部地層較多時，臨水側鋪蓋的效果將降低。1.設計考慮

采用臨水側防滲鋪蓋時，一般應結合背水側的滲流控制措施，如壓滲蓋重和減壓溝或減壓井，以達到有效控制堤基滲流、防止管涌破壞和經(jīng)濟合理的目的。臨水側防滲鋪蓋的效果取決于其長度、厚度和垂直向的滲透系數(shù)，并與堤基土體的分層性及滲透性有關，設計時應通過計算確定，并應滿足地基、鋪蓋以及鋪蓋與地基之間的滲透穩(wěn)定要求。當利用天然弱透水層作為防滲鋪蓋時，應查明天然弱透水層及下臥透水層的分布、厚度、級配、滲透系數(shù)和允許滲透比降等情況，在天然鋪蓋不足的部位應采用人工鋪蓋進行補強。在缺乏防滲土料的地區(qū)可以用土工膜做防滲材料，但土工膜的上部必須設置保護層。

鋪蓋土料應具有一定的防滲性能，通常其滲透系數(shù)最好不大于1×10－5cm/s，如果滲透系數(shù)過大，即使加長鋪蓋其防滲效果也不會有大的增加。鋪蓋應采用不等厚形式，遠離堤腳處應薄一些，但不應小于0.5～1.0m，近堤腳處應厚一些，并應考慮與堤身防滲連成一體。

鋪蓋設計時，一般先根據(jù)凈水頭和堤基的允許水力比降初步確定所需的等效長度，然后通過經(jīng)濟比較選擇鋪蓋的長度、厚度和鋪蓋的滲透系數(shù)，最后對鋪蓋本身的滲透穩(wěn)定性進行校核。對粉質(zhì)壤土修筑的鋪蓋，其允許水力比降為4～6。2.施工考慮

當已經(jīng)存在不透水的天然鋪蓋時，應對其進行仔細檢查，看是否存在缺失區(qū)、樹根孔洞、塌坑等通向透水地基的滲流通道，如果有，應采用不透水材料進行充填或覆蓋。外灘取土必須在鋪蓋長度范圍以外，以保證鋪蓋的整體防滲功能。鋪蓋施工應采用分層鋪筑的方法，依靠運輸與攤鋪機械的行使壓實。鋪蓋與堤身防滲斜墻連接處宜選用相同的材料。（二）垂直防滲

垂直防滲特別適用于地基透水層較薄、隔水層較淺的情況，此時可以做成封閉式防滲幕墻，堤基的滲流量和揚壓力可以得到有效控制，從而可以達到根治堤基滲透破壞的目的（圖A）。對雙層或多層透水地基且透水層較深的情況，懸掛式垂直防滲幕墻的效果很差（圖B），封閉式垂直防滲難度大且造價太高，不宜采用。對多層地基且存在淺層弱透水層的情況（圖C），可以考慮半封閉式垂直防滲，但必須在勘察資料充分并經(jīng)滲流計算充分論證后方可采用。垂直防滲應布置在臨水堤腳或堤頂靠臨水側。圖A:封閉式垂直防滲墻的滲流控制效果單位：m圖B: