桥梁与水利堤防连接段防渗处理效果对比分析

摘要：桥梁与水利堤防的连接段是水利交通工程中的关键节点，其防渗处理的成败直接关系到堤防的整体安全、桥梁基础的稳定性以及周边区域的防洪排涝效能。由于桥梁与堤防在结构形式、材料特性、受力机制及变形特性上存在显著差异，连接段极易形成渗流通道，成为工程体系的薄弱环节。本文旨在系统分析桥梁与堤防连接段渗漏问题的成因与危害，探讨当前主流的防渗处理技术及其适用条件，以期为相关工程的设计、施工与维护提供理论依据和技术参考。

关键词：桥梁与水利堤防；连接段；防渗处理；效果对比

引言

水利堤防是抵御洪水、保障人民生命财产安全的重要屏障，而跨河、跨湖桥梁则是现代交通网络不可或缺的组成部分。随着国家基础设施建设的飞速发展，越来越多的公路、铁路桥梁需要穿越或依托现有的江河湖海堤防。桥梁与堤防的连接处，作为两种不同结构体系的交汇点，成为了一个薄弱环节。桥梁墩台及其基础通常采用刚性较大的混凝土结构，而堤防则是由土料、砂石等散体材料填筑而成的柔性体。两者在物理力学性质上存在巨大差异：桥梁基础在荷载作用下沉降稳定且量值较小，而堤身土体在自重及外部荷载（如车辆、水位变化）作用下会产生较大的压缩和蠕变沉降；两者的刚度悬殊，导致在连接部位应力分布不均，极易产生不均匀沉降。这种差异沉降会拉裂堤身土体或使桥梁结构与土体之间产生裂隙和接触面，形成高效的渗流通道。

1连接段渗漏的主要成因及危害

1.1渗漏成因分析

差异沉降：这是最核心的成因。桥梁基础（如桩基、沉井）一般坐落在承载力较高的深层持力层上，沉降量小且沉降过程在施工后期已基本完成。而堤防是填筑体，在其自重和车辆动荷载的长期作用下，土体会发生固结和蠕变，产生持续且较大的沉降。这种不均匀沉降必然在刚性桥台与柔性堤土的交界处产生剪切错动和拉应力集中，从而形成贯穿性的裂缝和裂隙；接触面问题：桥梁混凝土结构表面与回填土体是两种截然不同的材料，其接触面是一个天然的薄弱带。即使回填时经过仔细压实，该接触面的密实度也很难达到堤身原状土的密实程度，其渗透系数远大于堤身土体。此外，若回填土料选择不当或压实质量差，接触面将成为优先的渗流路径；施工质量缺陷：在连接段施工中，台背回填区域空间狭窄，大型压实机械难以作业，容易造成回填不密实，留下空洞和疏松区域。施工接缝、裂缝处理不当，以及防渗体（如止水带、土工膜）的铺设施工质量不佳，如接缝焊接不牢、破损等，都会直接形成渗漏入口；设计考虑不周：初期设计时，对连接段的特殊性和重要性认识不足，防渗设计过于简单或措施不当，未能充分预见差异沉降的幅度和影响，选择的防渗方案不能适应较大的变形，从而导致防渗体系过早失效。

1.2渗漏危害

渗透破坏：渗流水在穿越堤身的过程中，对土体产生渗透力。当渗透力超过土粒的有效重量时，细颗粒会被水流带走，首先在背水坡脚或更远的区域发生管涌。管涌发展迅速，会掏空堤身内部，形成空洞，最终导致堤防突然塌陷、溃决；堤防失稳：持续的渗流会抬高堤身浸润线，降低堤身土体的抗剪强度，特别是降低了背水坡的稳定性，可能引发滑坡等失稳现象；桥梁基础冲刷与失稳：渗流集中于桥台周围，会冲刷基础周边的填土和地基土，导致基础侧向土压力减小，甚至基础底部被掏空，从而影响桥梁基础的承载力和稳定性，导致桥台倾斜、桥面平整度下降等；增加维修成本：对已发生的渗漏进行治理，往往需要开挖堤身，施工难度大、周期长、费用高昂，且可能需中断交通或降低防洪标准，社会经济效益损失巨大。

2主流防渗处理技术及其机理

2.1高压喷射灌浆

利用高速喷射的浆液（水泥基浆液）冲击、切割、破坏原地层土体结构，同时浆液与被搅碎的土粒强制搅拌混合，凝固后形成连续、致密的板墙状或圆柱状固结体，即旋喷桩。通过搭接形成防渗帷幕。其适应性强，可用于砂类土、粘性土、粉土、黄土等多种地层。施工灵活，可根据需要形成不同深度、不同形状的防渗体。属于原位加固，对周围土体有一定挤密作用[1]。

2.2混凝土防渗墙

通过专用机械（如液压抓斗、冲击钻）在堤身或地基中开挖槽孔，然后以泥浆护壁，最后浇筑混凝土形成一道连续、封闭的刚性地下墙体，彻底截断渗流路径。防渗可靠性高，墙体强度大、抗渗性能好（渗透系数可达10⁻⁸～10⁻⁹ cm/s）。但属于刚性结构，对不均匀沉降的适应性较差，可能因差异沉降而开裂失效。且施工规模大、周期长、成本较高。

2.3塑性混凝土防渗墙

通过在普通混凝土中掺入大量的粘土、膨润土等掺合料，形成一种低强度、低弹性模量、但抗渗性能依然优良的塑性混凝土墙体。在保有良好防渗性能的同时，其柔韧性大幅提高。能够在不均匀荷载作用下发生一定的塑性变形而不开裂，从而保持防渗功能的连续性，特别适用于沉降尚未完全稳定的软基或连接段区域，解决了刚性墙体易裂的难题[2]。

3防渗处理效果对比分析

3.1防渗可靠性对比

混凝土防渗墙和塑性混凝土防渗墙的防渗效能最为卓越，其成型墙体连续、完整，渗透系数极低，可视为绝对止水。高压喷射灌浆形成的固结体渗透系数也可达到10⁻⁶～10⁻⁷cm/s量级，可靠性很高，但其质量均匀性和连续性受地质条件和施工控制影响较大。水泥土搅拌墙的防渗性能取决于水泥掺入比和搅拌均匀性，一般渗透系数在10⁻⁶cm/s左右，能满足大部分工程要求。混凝土/塑性混凝土墙是连续槽段浇筑，完整性最好。高压喷射灌浆和搅拌桩是桩列搭接成墙，其完整性依赖于桩径的保证率和搭接厚度，存在薄弱环节的风险相对较高[3]。

3.2适应变形能力对比

塑性混凝土防渗墙在此项上表现最优。其弹性模量与周围土体更为接近，能够较好地适应桥梁与堤防之间不可避免的不均匀沉降，通过自身的塑性变形来消纳应力，避免开裂，保持防渗功能的持久性。高压喷射灌浆形成的固结体强度较高，脆性较大，其适应变形的能力介于刚性墙体与柔性墙体之间，对较小的变形尚可承受，但较大的差异沉降仍可能导致其断裂。普通混凝土防渗墙刚性最大，在不均匀沉降面前最为脆弱，极易因弯曲拉应力超过混凝土抗拉强度而开裂，一旦开裂，其防渗功能将大打折扣甚至完全丧失，因此在连接段需谨慎使用，或必须辅以其他结构措施来严格控制差异沉降[4]。

3.3施工可行性对比

高压喷射灌浆和搅拌桩机械相对小巧，对施工场地空间要求较低，在桥台附近空间受限的区域适应性更好，而成槽设备通常体型庞大，需要较大的作业面。高压喷射灌浆对各种地层的适应性最广，混凝土防渗墙在深厚砂卵石层中成槽困难，易塌孔，施工难度和成本激增，搅拌桩在有机质含量高的软土中效果较差。高压喷射灌浆和搅拌桩施工速度较快。混凝土防渗墙需分序施工（一期槽、二期槽），工序复杂，周期最长[5]。

结束语

桥梁与水利堤防连接段的防渗处理是一个涉及结构工程、岩土工程、水利工程和材料科学的综合性技术问题。其核心矛盾在于刚性结构与柔性填土之间的差异沉降。解决之道在于深刻理解渗漏机理，摒弃单一堵漏的传统思维，树立“防、排、截、堵相结合，刚柔过渡，适应变形”的系统性防渗理念。

参考文献：

[1]杨海龙，程冰清，李萌. 水利工程中桥梁常见病害与检测评定方法浅析[J].技术与市场，2025，32（05）：128-131.

[2]闫尊昊.基于压电传感技术的空间结构节点连接区裂纹监测研究[D].青岛理工大学，2025.

[3]石磊.复杂分汊河道扩能船闸布置与通航条件研究[D].重庆交通大学，2024.

[4]王思妤.基于水文化传承的城市河湖型水利风景区景观设计研究[D].西安建筑科技大学，2024.

[5]董帅.钢桥异种钢Q235B/Q345qE焊接试验及力学性能研究[D].哈尔滨理工大学，2024.