堤防防渗排水结构优化设计与实施技术

引言：堤防工程里面的渗流控制属于一项复杂系统工程，这工程涉及到土力学、水力学以及材料科学。它的关键之处是要打造一个防渗排水体系。这个体系可有效地阻断或者疏导渗透水流，保证堤身和地基稳定，该体系的有效性，不是由单一技术的先进性来决定的，而是来源于“防”和“排”这两种手段的辩证统一以及协同作用，也就是凭借联合排水、协调设计以及因地制宜的原则，达成对渗流场的全局调控[1]。可是在工程实践过程中，设计和施工环节出现脱节，对局部细节有所忽视，大多时候会让防渗排水系统的效能大幅降低。因此，深入剖析并且系统阐述从优化设计到精细化施工的全链条技术路径具有重要意义。

一、堤防防渗排水结构优化设计思路

（一）联合排水实现防渗排水优化

堤防防渗排水进行优化时其核心思路在于从单一且被动的“防堵”思维转变为体系化并且主动的“疏导”策略。联合排水理念恰好就是这种转变的体现，它抛弃了孤立设置某一种排水设施所存在的局限，倡导把地表、堤身以及堤基的各类排水结构进行有机整合，构建一个从水流入渗点到最终排出端的全路径、多层次的立体化排水网络。

在具体开展实施工作时，可以在迎水的一侧布置设置截渗屏障，将其当作控制入渗的第一道防线，而在背水的一侧以及结构的内部，则应当构建一个综合排水系统，该系统是由水平排水体、棱体排水、贴坡排水以及深层减压井等单元所组成构成的。水平排水体的主要功能是收集并排出透过堤身断面的那些主要渗流量；深层减压井专门针对来自基础的渗透压力，凭借此来有效抑制管涌和流土存在的潜在风险。这些独立的排水单元并非独自运行，而是借助内部的集水管网彼此连通，最终把收集到的渗水按照顺序汇入结构外部的主排通道。像这样，就形成了地表拦截、内部降压以及基础减压三者紧密结合、动态响应的完整体系。和设置单一的排水设施相比，这套联合系统可以更精准、高效地调控整个结构及其基础的渗流场，达成整体安全效益的最大化。

（二）强化排水通道与反滤层的协调设计

强化排水通道与反滤层的协调设计，其实质是将其视为一个不可分割的“共生体”，其长期有效性取决于二者在水力学特性与结构功能上的精准匹配。优化的核心在于，反滤层必须在确保自身不发生淤堵（即“自稳定性”）的前提下，可靠地保护排水通道不被土体颗粒侵入，同时排水通道自身也需具备足够的过水能力，以避免在高渗流条件下产生壅水效应，反过来对反滤层形成不利的水力顶托。

该设计思路落实的关键是对被保护土体的颗粒组成展开细致的分析。根据其级配特征，严格依照反滤准则，以此来确定反滤层的材料级配或者选定土工织物的渗透系数以及等效孔径，这是保证土体颗粒不会流失的关键首要步骤。整个系统的协调性还体现在各结构交界面的细微之处的处理上，比如反滤层与排水体的过渡区域、土工织物与排水管的包裹方式等，都需要精心去设计，防止产生局部的水力梯度陡然增大引发内部侵蚀。

（三）因地制宜选择防渗材料与结构形式

“因地制宜”是堤防防渗设计的关键，其要求设计方案一定要扎根于工程所处之地的具体环境，这是对“标准化”以及“套路化”设计的深度思考[2]，此思路的核心要点在于，全面考量地质水文条件、建筑材料来源、施工技术水平、工程投资规模以及后期管护能力等诸多方面，开展多方案的技术经济比较与筛选，确定与特定环境契合度最高的防渗体系。

二、堤防防渗排水结构的实施技术

（一）防渗材料覆盖技术

防渗材料覆盖技术的有效施行，是从对基层进行精细化处理开始的，不管是粘土、复合土工膜或者其他柔性防渗材料，它们铺设面的平整度、压实度以及洁净度，都直接关联到防渗体的完整性与耐久性，施工之前要将坡面上的树根、石块等尖锐物品彻底清除，还要对凹坑、裂缝加以修补找平，为防渗材料提供一个稳定且均匀的支撑面。在铺设过程中，要保证材料自然松弛，预留充足的伸缩余量来适应堤基沉降和温度变化，防止因张拉过紧而造成结构性损伤。

材料的接缝处理以及端部锚固是决定防渗能否成功的关键所在。土工膜进行焊接的时候要要保证焊缝有密实度以及强度，每一道焊缝都应当经过严格的无损检测，不能有任何渗漏方面的隐患存在，材料与岸坡、建筑物的连接部位，需要运用锚固槽、压条等方式来实现可靠的固定以及密封。上部覆盖保护层的施工也是相当关键的，不管是混凝土预制块还是加筋土，其铺设都应该谨慎开展操作，要严格防止施工机具或者外力对下方的防渗层造成破坏。

（二）排水反滤层构筑技术

排水反滤层的构筑质量直接决定了堤防在拦截渗水的时候，能不能保障自身土体的稳定。其技术的核心要点是要严格依照反滤设计准则，不管是使用传统的多级砂卵石料，还是现代的土工织物，都要保证其可让水顺利地流通排出，并且可以有效地阻止被保护土体的细颗粒出现流失。对于级配砂石反滤层而言，材料的筛分以及含泥量控制是施工之前的关键工作，铺设的时候需要分层开展，保证各层的厚度均匀、级配连续，并且严格禁止不同粒径的材料在运输和摊铺的过程中出现混杂的情况。

（三）垂直防渗墙与帷幕灌浆技术

垂直防渗墙堪称阻断堤基深层渗流通道的“地下长城”，它的施工质量控制涉及于每一个具体环节，以应用广泛的混凝土防渗墙而言，其核心技术集中在槽段的开挖以及混凝土的浇筑方面，当采用泥浆护壁成槽的方式时，要实时监测泥浆的液位、比重以及粘度，以此来保障槽壁的稳定性，避免出现塌方的情况。墙体的连续性对于防渗起着关键作用，相邻单元槽段间的接头形式例如工字钢接头需要妥善处理，保证连接紧密且不存在渗漏通路。水下混凝土的浇筑则要借助导管法持续不断地开展，同时精确控制导管埋深，保证混凝土可均匀且密实的置换槽内泥浆，形成一道均质、高强的地下防渗屏障。

三、结束语

本研究着重关注堤防工程渗流控制这个关键问题，系统地搭建起了从优化设计到技术实施的完整论述框架，研究提出了一套系统化设计思路，此思路把联合排水、协调设计以及因地制宜当作核心要点，之后对精细化实施技术展开了深入剖析，这些技术覆盖材料覆盖、反滤构筑、垂直防渗以及暗管设置等关键环节。此次探讨把设计理念与施工实践紧密联系起来，所取得的成效为堤防防渗排水工程给出了有系统性、协调性以及可操作性的技术解决方案，成功地将抽象的设计原则转化成了具体的工程措施，为提高堤防结构的安全可靠性以及长期服役效能给予了坚实的理论支撑与实践指导。

参考文献：

[1] 周志东, 关成达.洞庭湖团洲垸堤防决口封堵防渗闭气设计[J]. 人民黄河,2024(S2):54-54.

[2] 包小红.水利工程堤防防渗施工技术的应用探讨[J].大众标准化, 2024(005):49.