评估指标体系
摘要：近年来一旦进入汛期，我国各地河流发生超警以上洪水情况频发，漫堤决口现象凸出，给当地带来严重经济损失，防汛形势日趋严峻。修筑堤坝是我国最传统、最直接也是最基本的防洪措施，沿河而建，就地取材，有效解除因洪涝灾害给沿河居民生命财产造成的安全隐患。堤防工程的安全性、稳定性集中表现为边坡稳定、堤身渗流稳定以及坡脚防冲三个方面。本文旨在对作者设计工作中常遇的防洪治理工程渗流稳定问题进行分析和探讨。 冶金材料关键词：防洪；渗流稳定
渗透变形发生的具体形式及其发展过程与地质情况、土粒级配、水力条件、渗流方向以及有无防渗排渗措施等一系列因素有关，是堤基土体在渗透水流作用下产生的破坏现象，常表现为膨胀、泡泉、砂沸、土层隆起等。堤防渗流险情类型较多，叫法不尽相同，在土力学中将渗透变形细分为流土、管涌、接触流土和接触冲刷4种，而实际在堤防运行过程中，因堤防工程管理人员对渗流认知以及说法习惯的不同，又将渗透变形笼统的概括为流土和管涌。但防渗工程的目标是一致的，通过工程手段控制堤基、堤身的渗流水头、坡降、渗流量都在允许范围内，保证堤防安全。就笔者设计工作中所接触的沱江干流防洪治理工程以及四川省中小河流整治而言，新建及整治防洪工程中多为斜坡式填筑堆土堤。对于土堤而言，设计期间根据地质勘探资料进行渗流分析计算，研究渗透变形的发生条件，对不满足渗透稳定要求的设计工作采取相应防渗措施是非常必要的。渗流分析时，常用临界水力坡降Jcr指标来判断堤防是否存在渗透破坏的可能。设计时使用的满足安全系数的水力坡降则称之为允许水力坡降Jp，，式中：ka取值与所可能发生的渗透变形形式有关，一般情况下ka=1.5～2，流土对建筑物危害较大时可取2.0，对特别重要的工程也可取2.5。 以沱江泸县境内一防洪治理工程为例进行渗流计算分析，首先需判断堤防是否可能发生渗透破坏，同时确定破坏类型，最后采取有效处理措施。堤防设计堤身为石渣料填筑斜坡式
堤型，迎水面坡比1:1.75框格梁植草护坡，堤顶宽度3m，背水侧1:1.75植草护坡，坡脚设排水沟。开采填筑料饱和密度为2.12～2.39g/cm3，堤身石渣料填筑指标固体体积率不小于76%，相对孔隙率不大于24%。堤身置于经碾压处理后的粉质粘土、粉土或砂卵砾石层。以下对预碾压粉质黏土基础堤段做分析：
1 破坏类型判断
判别破坏类型的目的在于根据渗透变形的具体形式采取不同的防治措施。如：预防流土的主要措施是在出逸表面增加压重加填物料，而预防管涌则是在出逸表面设置反滤层，防止颗粒被带走。土体的物理力学性质与状态对渗透变形的型式有很大影响，渗流变形取决于土的颗粒组成和级配，变形类型则由细粒土的含量、土的密实程度、孔隙率决定。当土的细粒含量小于其临界含量时只发生管涌破坏，反之发生流土破坏。就该项目而言一般情况，粘性土体的颗粒或粒团之间具有凝聚力，不会产生管涌而常发生流土破坏。由此判断该段堤防若发生渗透变形将有可能产生流土破坏。
2 渗流计算
茶细蛾（1）允许水力比降确定：根据地质试验并结合同类地区工程的竣工资料，建议粉质黏土渗透系数k=5.0×10-3,允许水力比降Jp=0.4。堤身填筑石渣料允许水力比降指标未作建议，无试验资料，因此按进行计算分析。式中：Gs为土的颗粒密度与水的密度之比，n为土的孔隙率。经计算，Jcr=0.97，Jp=0.48。
（2）渗流计算：渗透系数、给水度是渗流计算过程中的重要参数，一般需由地质试验数据整理后提出建议值。土类的渗透系数，随着土粒的减小由粗砾到黏土的变化范围很大，且随其密实度而减小。给水度表示土体排水有效孔隙率，用于水位降落时渗流自由面变化问题的计算。通过Autobank7.07软件对堤防断面建模计算，地基从上到下依次为粉质黏土层、松散砂卵砾石层、稍密砂卵砾石层、以及密实砂卵砾石层。计算结果表明，临水侧为设计洪水位、背水侧无水工况时：渗流量为0.008m3/s，计算最大水力坡降堤坡处0.58，堤身处0.29，计算出逸点位于坡脚以上0.8m处。可见，堤防地基部位计算水力坡降大于允许水力坡降，可能会产生渗透变形破坏。浸润线越高，对堤防渗流稳定、边坡稳定越不利。长期堤坡渗水可导致边坡表面流沙流土，甚至软化堤脚造成滑坡。因此，控制浸润线出逸点在渗流稳定问题上起到了重要作用。
3 防渗措施设计
在地基渗透稳定得不到保证时，即需采取渗流控制措施，主要目的是减少渗透量，提早释放渗透压力以防止渗透破坏。渗流控制的基本方法主要有防渗和排渗，且在渗流出口等部位设反滤层。防渗分为垂直和水平两种基本形式，对于该工程河段来讲，河段位于库区内，堤前临水侧无有效条件做黏土铺盖防渗，采用防渗墙形式对堤防设计而言又不太经济，设计考虑在背坡做排水设施。常用的排水设施有水平褥垫排水、条状排水、棱体排水等，结合工程实际情况，使用在背水侧坡脚布置排水体方案，排水体顶部高出浸润线逸出点0.5m，确定排水体垂直高度按1.5m设计。排水体厚度则根据多层堤基土石堤背水侧各点的透水盖重计算得出：，式中：hi为渗流计算求得的i处的表层弱透水层承压水头；t1为表层透水层厚度；K为盖重安全系数，管涌破坏时可取1.5，流土破坏时可取2.0。
需注意承压水头是沿着水平渗径方向逐渐减小变化的，因此实际计算的压重厚度也会随渗径距离增加而减小，出于施工方便的角度考虑，本工程选取出逸点位置作控制计算压重厚度。经计算，透水层盖重厚度为0.24m，设计盖重材料选用干砌块石压重，压重厚度取0.3m。排水体厚度0.6m，表层0.3m干砌块石，其下设反滤，厚度0.30m。按土工布、砂、碎石的次序由下至上逐层铺设，不得混淆，砂层厚度0.1m，碎石层厚度0.2m。土工布规格
200g/m2，碎石粒径20～40mm。排水体布置后，堤身允许水力比降可提高30%达到0.63，大于计算水力坡降堤坡0.58，堤防不会产生渗透变形破坏。
国庆50周年4 渗流观测
根据堤防工程情况，在地基透水性大、渗径短、具有代表性的地方布置观测断面。通过渗流观测，了解浸润线位置及变化情况，掌握渗流量和渗流水质变化情况，以判断工程运行过程中的渗流是否正常。流量观测是监视堤防渗流安全状态的重要技术手段，常用的方法有容积法、量水堰法和测流速法。渗流水质观测则主要根据渗水浑浊度进行判断，正常渗水是清澈状态，当渗水浑浊、存在泥沙颗粒时表明堤身或堤基土料已出现渗流破坏的前兆。
5 建筑物与堤身衔接处渗流控制
穿堤建筑物、构筑物与土堤结合部位的防渗控制处理是否到位，直接关系到构筑物安全与否。为适应两者侧边绕渗，需加强该位置防渗措施，延长渗径，一般在建筑物外围设置截流环、刺墙，渗流出口布置反滤排水。以该项目中穿堤箱涵设计为列，在箱涵出口钢筋砼
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面板坡脚设1.7m深C20砼齿墙，护坡以外上下游各3m范围设置1m厚C20砼刺墙，做好结合部位的垂直防渗处理。
防洪工程想要其工程效益长久稳定发挥，单从设计角度考虑是远远不够的，需要参建各方的多种配合。堤防设计工作中，重视渗流稳定分析，当计算结果不满足渗流稳定时积极采取对应设计方案。施工期间严格按照设计防渗措施落实到位，确保施工过程中未对已建渗流措施产生损坏。运行管理单位在汛期来临前根据堤防运行记录情况，对有可能出现险情段及时制定防汛方案。多方联动，有效应对堤防渗透变形问题，确保防洪工程安全有效的发挥其防汛作用。
参考文献
[1]《堤防工程地质勘察与评价》，中国水利水电出版社
燕赵政协新闻网[2]《水闸设计规范》（SL265-2016）
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