土石壩滲漏的原因及控制措施分析

賀孟媛

（湖南省益陽(yáng)市資陽(yáng)區(qū)迎豐橋水庫(kù)，湖南 益陽(yáng) 413000）

1 土石壩工程滲漏的常見類型及原因分析

1.1 土石壩壩體滲漏的原因

隨著水利工程的大力開發(fā)建設(shè)，工程的質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生，特別是水庫(kù)、壩體的滲漏問題，在洪水來臨之時(shí)無法形成很好的擋護(hù)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了很大的危害。壩體滲漏，因壩身防滲體裂縫或者壩體施工質(zhì)量等問題形成滲漏的集中通道，從而形成管涌，滲水逸出點(diǎn)或逸出面通常出現(xiàn)在下游壩坡和壩腳。引起壩體滲漏產(chǎn)生的主要原因有：一是壩體單薄或土料透水性大；二是筑壩質(zhì)量差，如鋪碾壓不實(shí)或漏壓、土過厚、粘土心墻或斜墻層面結(jié)合不好等；三是反濾設(shè)施質(zhì)量差，未按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)反濾層，土石混合壩未設(shè)過渡層；四是壩后反濾排水體高度不夠；五是壩下涵管、埋管的外壁與土體結(jié)合部回填不密實(shí)，涵洞未做截流環(huán)；六是壩體不均勻沉降引起的橫向或水平裂縫，可能引起壩體集中滲透破壞。

1.2 土石壩壩基滲漏的原因

壩基滲漏通常是由于強(qiáng)透水性的壩基處理不當(dāng)，或壩基未作防滲處理，或壩基防滲設(shè)施失效而產(chǎn)生的。引起壩基滲漏產(chǎn)生的主要原因有：一是缺少合理的防滲措施，在砂卵石基礎(chǔ)上壩前未做鋪蓋，或鋪蓋長(zhǎng)度及厚度不夠、質(zhì)量不好被水壓擊穿，或者對(duì)強(qiáng)透水基礎(chǔ)，壩體與壩基部位未做截水槽、截水墻；二是庫(kù)內(nèi)粘土鋪蓋下未設(shè)反濾層，滲水壓力破壞了鋪蓋；三是壩基清理不徹底，在進(jìn)行壩基施工前未按相關(guān)規(guī)定把壩基清理干凈，部分雜草、樹根殘留，嚴(yán)重影響了層面之間的貼合度，所以導(dǎo)致滲水發(fā)生；四是水庫(kù)管理問題：由于非法施工和人為原因造成了水庫(kù)天然鋪蓋的破壞，導(dǎo)致壩基滲水。

1.3 土石壩繞壩滲漏的原因

繞壩滲漏主要發(fā)生在壩端松散的坡積層和巖石風(fēng)化層、透水層或裂隙發(fā)育的基巖處，滲水繞過壩頭兩端滲并向下游岸坡逸出的現(xiàn)象。如果建壩時(shí)壩肩未能很好的清基和作防滲處理，水庫(kù)蓄水后就會(huì)產(chǎn)生繞壩滲漏，并隨著遠(yuǎn)離壩端逐漸減弱。長(zhǎng)期的繞壩滲漏容易造成壩端部分的壩體內(nèi)浸潤(rùn)線抬高，岸坡出現(xiàn)陰濕、軟化甚至產(chǎn)生滑坡，使下游輸水涵管出口和輸水渠等建筑物受到破壞。引起繞壩滲漏產(chǎn)生的主要原因有：一是山體單薄，覆蓋層也單薄，阻水性不好；二是巖層破碎，節(jié)理發(fā)育，傾向不好，或有巖溶生物洞穴存在，形成透水層或漏水通道。

2 土石壩滲漏控制措施

2.1 垂直防滲

垂直防滲常適用于地基透水層較薄或隔水層較淺的情況，以封閉式防滲帷幕來根治壩基滲透破壞的險(xiǎn)情，可以比較徹底地解決壩基和壩身滲漏問題。垂直防滲在工程實(shí)際中應(yīng)用較多我們著重介紹一下混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲的原理和施工辦法。

2.1.1混凝土防滲墻

使用專用鉆機(jī)機(jī)具，在已建的壩體或覆蓋層透水地基中建造槽型孔，以泥漿固壁，并利用高壓泵將泥漿壓入孔底，攜帶巖渣，再?gòu)目椎谆亓鞯降孛?，然后采用直升?dǎo)管，向槽孔內(nèi)澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，起到防滲目的。這種防滲墻可以適應(yīng)各種不同材料的壩體和復(fù)雜的地基水文和工程地質(zhì)條件，墻的兩端與岸坡防滲設(shè)施或岸邊基巖相連接，墻的底部可嵌入弱風(fēng)化基巖內(nèi)一定深度，在施工中只要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，是可以達(dá)到徹底截?cái)酀B透水流的。

2.1.2劈裂灌漿防滲

注漿就是在一定的壓力下，將可凝固的液體壓入地層和結(jié)構(gòu)物空隙內(nèi)，充填凝固，從而達(dá)到改良地層和結(jié)構(gòu)物性能，起到加固、止水的目的。漿液注入土體的過程，一般總是先滲透，當(dāng)通道被阻，漿液滲透困難，即對(duì)周圍地層進(jìn)行壓密，當(dāng)壓力繼續(xù)升高，在土體中產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象，漿液順裂縫進(jìn)一步擴(kuò)散。滲透、壓密和劈裂互相影響、互相補(bǔ)充，共同起到了提高土體完整性和強(qiáng)度及降低地層滲透系數(shù)和含水率的作用。

2.2 水平防滲

水平鋪蓋分利用天然粘土和人工填筑粘土兩種，可以就地取材、造價(jià)低、施工工作面大、工期短、簡(jiǎn)單易行，不需要特殊的施工設(shè)備和器材。按設(shè)計(jì)要求施工，可以滿足滲透穩(wěn)定，但滲透量較大，壩基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平鋪蓋防滲時(shí)，必須結(jié)合下游排水減壓設(shè)施。

在實(shí)際應(yīng)用中注意以下幾點(diǎn)：

2.2.1利用天然粘土鋪蓋要慎重，必須了解粘土的分布情況、厚度、干容重以及粘土下面覆蓋層的厚度、粒徑組成和透水性等。

2.2.2人工填筑粘土鋪蓋長(zhǎng)度與壩前設(shè)計(jì)水頭比，實(shí)踐總結(jié)7～8倍，最大有超過10倍。

2.2.3鋪蓋粘土滲透系數(shù)應(yīng)小于1000倍地基的滲透系數(shù)。

2.2.4粘土鋪蓋要避免與河床覆蓋層滲透系數(shù)K>10-2cm/s透水層接觸。

2.2.5鋪蓋粘土要封閉大壩兩側(cè)岸坡，避免發(fā)生繞滲。

2.2.6在壩基表面有較薄的弱透水層或不透水層，且底下的透水層較淺時(shí)，宜采用排水溝截穿表層，用以控制滲流，也就是做導(dǎo)滲溝導(dǎo)滲。

2.2.7如果不透水層較厚，而其下透水層深厚或含水層成層顯著，應(yīng)該采用減壓井深入下部強(qiáng)透層導(dǎo)滲。

2.2.8做導(dǎo)滲溝和減壓井有困難時(shí)，可做壓滲措施。

2.3二級(jí)配碾壓混凝土與變態(tài)混凝土聯(lián)合防滲結(jié)構(gòu)。此防滲其優(yōu)點(diǎn)在于防滲效果好，操作簡(jiǎn)便，成本低，能夠帶來快速施工的效果，已經(jīng)是我國(guó)現(xiàn)行防滲工藝中較為突出有效的一個(gè)，現(xiàn)在一般可以利用的防滲形式列舉出來有金包銀形式，一般混凝土等，這些形式在發(fā)揮防滲功能時(shí)具有較好的效果，也有各自的特點(diǎn)，金包銀工藝與一般砼壩體工藝具有較高的相似性，也是利用一般混凝土作為防滲層。通常上游的砼質(zhì)量防滲層就能夠成為全系統(tǒng)的唯一屏障也是堅(jiān)固可靠的屏障。一般形態(tài)的混凝土的防滲效果就很好，通過振搗工藝能夠得到較為可靠的密度和狀態(tài)。用兩種混凝土同時(shí)上升的工藝能夠消除薄層面，而有升程面造成的縫隙作為代替，隨著對(duì)于縫隙的辦法日趨完善，所以能夠被認(rèn)可使用，取得較好的防滲效果，在這種情況下更應(yīng)當(dāng)注意溫度對(duì)混凝土的影響。所以說金包銀工藝是能夠取得與一般的混凝土相似的甚至更好的效果。

結(jié)語(yǔ)

水利工程一般是國(guó)家出資修建的關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)建設(shè)工程。由于工程的特殊性，水利工程的防滲漏問題一直是全社會(huì)普遍關(guān)注的技術(shù)問題。滲漏問題在病險(xiǎn)土石壩最為常見，對(duì)于一個(gè)存在滲漏問題的水庫(kù)大壩，應(yīng)根據(jù)其滲漏的具體情況，對(duì)多種防滲加固方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、和施工可行性的比較，選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工比較簡(jiǎn)單的防滲技術(shù)方案。在方案選擇時(shí)應(yīng)對(duì)施工期間的大壩安全進(jìn)行分析研究，避免因施工導(dǎo)致壩體貫穿性裂縫、滑坡或損壞相鄰建筑物等事故，施工期要按設(shè)計(jì)要求做好環(huán)境保護(hù)和水土保持治理措施。

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