土坝渗漏控制措施分析论文

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论文关键词:渗透变形;水流观测;控制措施

论文摘要:水库是水利产业的重要措施，建国后我国已兴建了各类水库。因为水库受修建时间较长、当时的技术等因素所限制，现在大部分水库带病工作，事故较多，对人民生产和国民经济产生了一定影响。在众多水库事故中，因为土坝渗漏造成的事故占比例较多。本文就这几年的工程实践结合该问题谈谈具体的原因及防治措施，希望对病险水库的加固起到借鉴作用。

一、引言

建国后，国家非常重视水库建设，截止到2007年，已建水库10万多座，在战胜水旱灾害，促进工农业生产，改善人民生活方面，发挥了巨大的作用。但是，由于当时历史条件及技术、经验不足等原因，很多水库工程存在着不同程度的质量和防洪标准问题，使水库事故不断增加，给国家和人民生命财产造成了重大损失。

土坝存在问题，除防洪标准偏低外，主要是工程质量问题，具体表现在渗漏、滑坡和裂缝。概括起来，是一个防渗加固问题，一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填防渗、倒挂井防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和岩溶帷幕灌浆防渗等。水平防渗有人工粘土铺盖和利用天然铺盖等，并结合下排的措施有：在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。

二、土坝渗漏表现形式

土坝病险问题主要是各种原因引起的渗漏问题，常表现在以下方面：

（一）土坝建成蓄水后，由于选取土料物理力学指标不当，致使浸润线常高于设计的浸润线水位，导致渗流从坝的下游坡面溢出，使下游坡失稳。

（二）坝基和坝身产生危害性渗透变形，导致坝基或坝身淘空破坏。

（三）地质条件差，往往认为土坝对基础要求不高，因而忽视工程与水文地质条件及其基础的防渗处理，造成基础漏水。

三、坝身渗漏分析

土坝常因斜墙、心墙等防渗体裂缝形成渗流的集中通道，导致管涌的发生，甚至引起坝体的失事破坏。

（一）心墙、斜墙裂缝漏水

土坝防渗体开裂较常见，尤其是发生在近年来较普遍的薄心墙土坝中。由于心、斜墙与坝体其他部分的填筑土料不同，因变形模量的差异使变形不一致，导致心、斜墙开裂。在裂缝处产生集中渗漏，渗透水以很大的水力坡降冲刷心、斜墙裂缝，因管涌作用把防渗体土料带至下游坝体，使心、斜墙丧失防渗作用。

（二）坝体因扩建加高，新老防渗体衔接处理不当漏水

坝体因多次扩建，新老防渗体的衔接处理往往不严，造成隐患。特别是心墙坝加高时，对原有心墙很难采取补强措施。当蓄水位抬高以后，其防渗体承受的水力梯度明显加大，增加了被击穿的危险，有的将心墙改做斜墙，但因库内死水排干困难，使基础处理不严，造成漏水隐患。

（三）浸润线抬高使下游坝坡失稳

已建的均质土坝中，常存在浸润线比设计计算的有所抬高，致使坝的下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。浸润线的抬高多数原因是设计时没有考虑土坝施工时是分层碾压的，因碾压使坝体形成许多水平层面，导致水平向渗透系数大干垂直向渗透系数，产生各向异性渗流场的结果。

（四）土坝滑坡与处理

土坝滑坡或沉陷往往是因为填筑的土料差，设计抗剪指标选用不当，坝坡设计不合理以及渗漏等原因造成的。

四、渗漏控制方法和措施

（一）垂直防渗

垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况，以封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情，可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。垂直防渗在工程实际中应用较多我们着重介绍一下混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗的原理和施工办法。

1、混凝土防渗墙

使用专用钻机机具，在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔，以泥浆固壁，并利用高压泵将泥浆压入孔底，携带岩渣，再从孔底回流到地面，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗目的。这种防渗墙可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件，墙的两端与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，在施工中只要严格控制施工质量，是可以达到彻底截断渗透水流的。

2、高压喷射灌浆防渗

按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内（内含水管、水泥管和风管），由喷射出高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。3、劈裂灌浆防渗

在土坝中采取劈裂灌浆，使用一定压力，将坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10～50cm厚的连续泥墙，可以起到防渗目的。同时泥浆使坝体湿化，增加坝体的密实度。劈裂灌浆防渗不仅起到防渗作用，也加固了坝体，可以就地取材，施工简便，投资省、工效高。

（二）水平防渗

水平铺盖分利用天然粘土和人工填筑粘土两种，可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行，不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工，可以满足渗透稳定，但渗透量较大，坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时，必须结合下游排水减压设施。

在实际应用中摘要的注意以下几点：

（1）利用天然粘土铺盖要慎重，必须了解粘土的分布情况、厚度、干容重以及粘土下面覆盖层的厚度、粒径组成和透水性等。

（2）人工填筑粘土铺盖长度与坝前设计水头比，实践总结7～8倍，最大有超过10倍。

（3）铺盖粘土渗透系数应小于1000倍地基的渗透系数。

（4）粘土铺盖要避免与河床覆盖层渗透系数K>10-2cm/s透水层接触。

（5）铺盖粘土要封闭大坝两侧岸坡，避免发生饶渗。

（6）在坝基表面有较薄的弱透水层或不透水层，且底下的透水层较浅时，宜采用排水沟截穿表层，用以控制渗流，也就是做导渗沟导渗。

（7）如果不透水层较厚，而其下透水层深厚或含水层成层显著，应该采用减压井深入下部强透层导渗。

（8）做导渗沟和减压井有困难时，可做压渗措施。

五、施工要求

总结以上各项控制措施，在具体施工时应严格遵守以下的原则：

（一）必须对坝基进行详细的水文地质调查

在决定防渗措施之前，要考虑各方面的因素，其中最重要的是坝址的工程和水文地质条件，要对河床冲积层进行详细的勘探和试验，以了解河床覆盖层的总厚度，有无相对不透水层，厚度及其连续性，砂砾石层平面与空间分布、级配、渗透系数、允许渗透坡降；土层的成层性，是否是不透水层与透水砂砾石层相互间层；查明铺盖土料的料源、级配、最大干容重、最优含水量、渗透系数、允许渗透坡降等，来确定有效而经济的防渗措施。

（二）垂直防渗处理可以比较彻底的解决土坝渗漏问题

垂直防渗加固措施，在实际工程中的应用都取得了显著的防渗和加密效果。水平防渗结合下游排水减压导渗，虽然可以做到坝基渗透稳定，但仍有一定的渗漏水量损失。在处理时，是采用垂直防渗，还是采用水平防渗与排水相结合，应按技术可靠、经济合理的原则，根据防渗条件和要求，结合当地具体情况，通过方案比较，慎重研究确定。

五、结语

目前，我国的许多大中型水库属于超级服役阶段，病情险情非常严重。在这些水库中90%以上是土石坝，这些坝因各种原因形成渗透现象的较为普遍，有些渗透影响了坝身的整体性，危及大坝安全，应引起我们足够的重视。土石坝渗透的原因很多，是错综复杂的，必须加强检查观测，及时认真分析研究，以便查明渗透产生的原因，有针对性的加以处理！同时应相应地做好设计、施工和管理运行方面的工作，使水库的使用寿命延长，更好的为人民造福，促进经济的发展！