土坝渗漏的危害及处理技术

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  摘 要:在水利工程中,水库大坝是重要的水库工程项目之一,大坝的类型根据其组成材料有很多种,其中土坝是一种很常见的类型,土坝的组成材料主要是土料,有的含有一些砂砾,在土坝的实际运行中,都有一定程度的渗水,渗水在很小的情况下,坝体呈相对安全的运行状态,但如果渗透系数超过一定数值时,就会出现渗漏情况,会危及土坝的安全,要及时进行处理,做好防范,避免对人民群众的生命财产安全造成损失。
  关键词:土坝;渗漏;处理;坝肩
  中图分类号:TV52 文献标识码:A
  1 土坝渗漏及其成因
  土坝的构成材料主要是以土料为主,混有一定的砂砾料,然后经过分层填筑、辗压等方法堆筑而成,由于其组成材料的特点,土坝在运行过程,多少都有一定程度的渗水,渗水量如果在一定范围内,基本不会对坝体造成伤害,坝体能够处于相对安全的状态,这时土坝的渗透系数一般都小于10-5cm/s这个标准时,属于土坝的正常渗水,坝内的浸润线低于坝后的排水棱体,这样的渗水对于土坝不会形成危害,可以不用处理。但如果渗透系数大于标准,就会达到渗漏的状态,形成非正常的渗水,对于坝体会产生严重的危险,要及时进行处理,避免溃坝的情况发生。
  土坝的渗漏的产生一般是同两方面的原因形成:由于材料特点而引发,由于土坝是由土料及一些砂砾混合而成,土体颗粒之间的结合难以达到十分紧密的程度,加上填筑、碾压时的施工问题,难以形成均匀一致的结合体,当水库蓄水后,水在压力作用下会沿着间隙发生渗漏,渗漏往往是以点状出现,在背水坡先形成逸出点,如果渗漏通道的填料相对疏松,周边的坝体土料的细颗粒会被渗漏水带出坝体,形成更大的空隙,这样较大的水压会形成更大的渗流量,促使空隙进一步加大,最后导致坝体失稳,形成坝体的渗漏;水库大坝在建筑时,往往要对两岸山体的一些特殊地形要进行处理,比如一些破碎带、裂隙、软夹层,这些地方在处理的过程中,如果在施工过程中处理的不当或是不彻底,当水库蓄水后,随着水的压力增大,水体就会随着裂隙、破碎带、软弱夹层之间渗出来,在坝肩或坝脚就会形成渗漏出逸点,随着水流水体会将土体中的一些颗粒冲出坝肩外,形成渗漏通道,危及坝肩的安全。
  2 土坝渗漏的类型
  2.1 坝体渗漏
  土坝坝体在填筑时,如果坝身的填筑密实度达不到设计要求,就会造成渗透系数过大,这样当水库蓄水后,随着水位增高,水体压力不断增加,整个浸润线以下的坝体都成为渗漏通道,渗透的水会在坝体的下游或坡脚附近慢慢渗出,形成逸出点,随着渗漏的加剧,可能形成连片的孔隙,导致坝体滑坡甚至溃坝。
  2.2 坝基渗漏
  坝基在施工中,如果处理不好,容易形成浅层或深层的透水层,在水体压力作用下,产生渗漏通道,水流从坝脚或坝脚以外的地层的薄弱部位逸出,形成逸漏点,慢慢使坝体后沼泽化,严重时,渗漏开始渗出的清水,以后严重时会随着水流带着泥浆和砂砾变混浊翻砂流出。
  2.3 坝肩渗漏
  坝肩渗漏是一种特殊的形式,是由于在山体两侧与土坝的接合部位存在软弱带、破碎带,这些部分在水库蓄水后随水压升高产生一定的渗透,形成渗漏通道,在下游坝坡面或离开坝脚的地面逸出。渗漏路径相对复杂,勘察或进行技术处理都比较困难,因不只是水库的水渗出来,还有一部分渗漏水来自山体自身产水。
  3 土坝渗漏的危害分析
  在土坝的施工过程中,由于坝体自身的材料及施工工艺等原因,无论是坝身、坝基还是坝肩,在水库蓄水后,这些部位都会承受不同程度的水压力,都会有一定透水性,库水必然会透过坝身土体、坝基、坝肩土体或岩石的孔隙,或坝体与地基接触面发生渗水,这是在所难免的,在一定程度内不会对坝体造成太大的危险,但如果渗透超过一定极限,就会对坝身安全形成危害,形成异常渗漏,无论何种渗漏,渗漏达到一定程度都会对土坝造成严重的危害,比如产生造成滑坡、流土、管涌、坝坡失稳,以及坝坡塌陷、背水坡脚出现牛皮胀等,严重的导致大溃坝,危及人民群众的生命财产安全,造成巨大损失。
  4 坝肩渗漏的处理措施
  对于土坝的养护管理过程中,一定要经常巡查土坝的运行情况,及时发现险情,及时采取措施进行处理,一旦发现渗漏,一定要按着“对渗漏通道前截后排、延长或截断渗漏通道”的工程处理原则,结合工程的实际情况,采取有针对性的相应的处理措施。
  4.1坝前拦挡
  在坝前进行拦挡,又分为面拦挡和点拦挡,面拦挡是在坝上游坡及坡脚线外一定中距离,铺填防渗截水铺盖、设置截水墙,以截断或延长其渗漏通道的入口,但这种方法往往施工难度和投资都较大,且要较大面积的铺设,需要对水库放空至死水位以下施工,效果才明显。点拦挡是在坝上游挖除坝肩山体的破碎带,重新回填防渗性较好的材料。该方法只能用于破碎带(层)较浅较小,且渗流带分布明确的情况。
  4.2坝内拦挡
  利用水泥浆、水泥粘土浆、粘土浆及灌化学材料等在坝体内进行灌浆,达到防渗的作用,现在灌浆技术相对成熟,而且行之有效,对坝体、坝肩皆可以采用此种方法,主要采用的灌浆方法是充填和帷幕灌浆,一般灌浆后的坝体基本都能达到预期的堵住渗漏的效果。
  4.3坝后疏导
  这种方法的主要目的是为了把背水坡的出逸点降低,把与坝体相连处的一些排水,采用排水设施通过反滤层导出去,从而留住坝体土料,常用排水棱体、贴坡排水等方法进行,加快排水速度。对于坝肩渗漏来说,由于其渗漏通道一般较为复杂,采用坝前拦挡的办法,很难查清渗漏通道的入口,且可能很分散;采用灌浆的方法,又需要准确知道渗漏通道的立体位置,故最为适用的是采用坝后疏导的措施。工程处理前应找到渗漏通道出口,被坝体覆盖的,也要挖开,通过排水管或排水廊道,把渗水引至坝后天然河床中,把渗水作无害处理。
  作者简介:董淑媛,本科,大安市水利局,高级工程师,研究方向:水利工程建筑。
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