土石壩滲流及應(yīng)對(duì)施工技術(shù)探析

徐學(xué)孔

（云南恒誠建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，昆明 650051）

土石壩滲流及應(yīng)對(duì)施工技術(shù)探析

徐學(xué)孔

（云南恒誠建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，昆明 650051）

對(duì)土石壩出現(xiàn)流土、管涌及沖刷破壞進(jìn)行了探索分析，對(duì)當(dāng)今水利技術(shù)條件下的土石壩應(yīng)對(duì)技術(shù)做出了探討性分析。

土石壩；原因；分類；應(yīng)對(duì)技術(shù)

1 土石壩滲流概述

土石壩是最普遍采用的一種壩型［1-2］，但因土石壩工程的壩基與土料一般為散粒體結(jié)構(gòu)的砂礫，砂礫之間往往存在著許多空隙，其防水性能較差，當(dāng)水庫被蓄滿之后，在水壓的作用下，蓄水就會(huì)順著土石壩中的薄弱環(huán)節(jié)摻滲。如果這種滲流現(xiàn)象處于設(shè)計(jì)的控制之下，且土石壩的所有部分都未出現(xiàn)任何的破壞性滲透，這種滲流便被稱之為正常滲流。正常滲流的滲流量通常很小，而且滲流中應(yīng)不含任何土壤或顆粒，水質(zhì)清澈、透明，滲流狀態(tài)穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)土石壩造成破壞性的滲透。但是，如果滲流集中且滲流量過大，其水質(zhì)較為渾濁，會(huì)導(dǎo)致土石壩出現(xiàn)流土、管涌以及接觸沖刷等破壞性滲流。

液體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流［3］，而導(dǎo)致土石壩出現(xiàn)異常滲流現(xiàn)象的機(jī)理又各不相同，大致可將其分為以下幾種。

1.1 壩下滲漏

壩下滲漏即壩基滲漏，是因土石壩的壩基工程處理不得當(dāng)，或是壩基沒有做防滲處理造成。例如壩基所使用的防滲土沒有滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，土料沒有壓嚴(yán)夯實(shí)，壩基清理不到位，含有軟弱夾層，施工為圖便利就地取料導(dǎo)致天然防滲層作用失效，庫內(nèi)的粘土鋪蓋沒有反濾層，而導(dǎo)致滲流通過壩下的透水層，從壩腳的薄弱環(huán)節(jié)滲出。

1.2 壩身滲漏

壩身滲漏即壩體滲漏，通常是因土石壩的施工質(zhì)量不過關(guān)所導(dǎo)致的滲漏現(xiàn)象。例如壩體沒有被碾壓密實(shí)，其內(nèi)部還存在軟弱的夾層、心墻，斜墻的防滲體有裂縫出現(xiàn)，下游排水設(shè)施不通暢，壩體浸潤線實(shí)測(cè)值大過設(shè)計(jì)值，以及在水庫的運(yùn)行管理時(shí)水位放空速度過快等原因，形成滲流的集中通道，從而導(dǎo)致管涌發(fā)生，出現(xiàn)壩身滲漏。這種滲漏一般會(huì)出現(xiàn)在壩腳或是下游壩坡。

1.3 浸潤線從壩坡逸出

如果土石壩的浸潤線實(shí)際值大于設(shè)計(jì)值，壩坡的穩(wěn)定性便會(huì)降低，這時(shí)滲漏出現(xiàn)的概率便會(huì)加大，致使下游的壩坡出現(xiàn)滲漏出逸，最終導(dǎo)致壩坡濕潤，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生沼澤化。如果這種現(xiàn)象長時(shí)間存在，再加之雨水和空氣濕度的影響，土石壩的壩坡土粘聚力和抗剪強(qiáng)度將更加降低，容易導(dǎo)致壩體發(fā)生滑坡。

1.4 下游坡面集中滲漏

如果壩體以及壩基的填料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)不合理、壩基土料沒有夯實(shí)，還存在軟弱夾層，土層較厚且壓實(shí)不夠形成水平集中滲漏帶，或是在進(jìn)行分段填筑時(shí)，其施工速度不均勻，導(dǎo)致鄰段的分界點(diǎn)出現(xiàn)了松土帶。這些原因都會(huì)導(dǎo)致土石壩下游坡面出現(xiàn)集中滲漏。

2 應(yīng)對(duì)措施

2.1 土木合成材料

土木合成材料可以分為土工復(fù)合膜及透水性土工織物。土工復(fù)合膜能夠有效取代傳統(tǒng)防滲體，對(duì)于截滲、防水的效果非常明顯；透水性土工織物能取代傳統(tǒng)的砂礫石反濾料，對(duì)土石壩起到排水、反濾的作用。

土木合成材料的重量較輕，鋪設(shè)便利，可以采用焊接或粘接技術(shù)對(duì)重疊部分進(jìn)行處理，而且造價(jià)低于砂礫石料排滲與粘土防滲，工期較短，工程質(zhì)量容易得到保證。

土木合成材料運(yùn)用較為典型的某水庫，其土石壩高度為38.3m，背水坡的大面積濕潤現(xiàn)象已存在多年。為解決水庫坡面的滲透問題，工程在土石壩的迎水坡使用了復(fù)合型的土工膜作為其防滲層，面積1845m2，單位造價(jià)16元/m2，工期耗時(shí)30d。同采用粘土斜墻相比，節(jié)約了將近2/3的成本。而且施工簡便，所需設(shè)備少，普通的工作人員均可掌握；且柔軟性較高，可以適應(yīng)各種壩體及壩體變形，抗腐蝕性強(qiáng)，還能夠防止白蟻、老鼠等動(dòng)物的破壞。目前，該水庫經(jīng)歷了連續(xù)3年汛期超正常水位的考驗(yàn)，其背水坡仍未出現(xiàn)任何的濕潤現(xiàn)象，防滲效果非常顯著。

2.2 高壓定向噴射灌漿防滲

高壓定向噴射灌漿防滲技術(shù)是在高壓旋噴灌漿技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)而得來的，該技術(shù)在病險(xiǎn)水庫基礎(chǔ)防滲方面表現(xiàn)良好。隨著施工工藝不斷發(fā)展和提高，其噴射形式越來越多，專用設(shè)備也越來越豐富。之前這種技術(shù)還只能用于沙層、土層及細(xì)顆粒砂礫石層，現(xiàn)在已漸漸擴(kuò)展到砂卵漂石、砂卵石及堆石碴等具有強(qiáng)透水性的石層當(dāng)中。

以往使用的旋轉(zhuǎn)鉆工效較低、能量消耗大且工程質(zhì)量一般。如今，“沖擊帶管鉆孔，泥漿固壁提管”是當(dāng)前比較科學(xué)、先進(jìn)的一種新式鉆孔法。優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：①孔斜率容易被控制，成孔率較高；②泥漿不會(huì)出現(xiàn)不規(guī)律的擴(kuò)散，能夠有效降低能量消耗；③工作效率較高，使用沖擊鉆在含量為40%，且直徑達(dá)8～ 15cm的卵石粒地層當(dāng)中進(jìn)行造孔作業(yè)，8h的班進(jìn)尺可達(dá)15～20m，相比使用旋轉(zhuǎn)鉆來說，工效提高了數(shù)倍。同時(shí)，使用這種技術(shù)所筑成的防滲板墻厚度更大，有效直徑也大幅增長；高壓定向噴射灌漿防滲技術(shù)對(duì)機(jī)具的磨損較低，能夠節(jié)省鉆具，可以有效節(jié)約成本。

2.3 劈裂灌漿防滲

劈裂灌漿防滲技術(shù)在當(dāng)前被使用得較為廣泛，其防滲作用較強(qiáng)。其技術(shù)原理是在土壩中采用劈裂灌漿，對(duì)土石壩施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ瑢紊硌刂≈鲬?yīng)力面劈開，然后把泥漿灌注進(jìn)去，讓泥漿和壩體形成互壓，最終筑成厚度在10～50cm的不間斷泥墻，與此同時(shí)，泥漿導(dǎo)致壩身濕化、沉陷，使土石壩的密實(shí)度提高，這在提高土石壩防滲能力的同時(shí)也使壩體得到了加固。如果使用這種技術(shù)，可以就地取材，且施工過程較為簡便，工效快、成本較低。

2.4 振沖加固

我國土石壩當(dāng)中心墻沙殼壩的數(shù)量比較多，由于以往各項(xiàng)技術(shù)條件所限，在施工過程中沙殼大多都沒有被碾實(shí)，壩底存在細(xì)沙層也沒有處理。受各種振動(dòng)影響，這樣的土石壩非常容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。最近幾年，除了采用上游壩腳拋石蓋重以及下游壩腳加強(qiáng)排水蓋重之外，振沖加固技術(shù)也被重點(diǎn)投入使用。

［1］楊曉東.淺談土石壩的施工［J］.農(nóng)村實(shí)用科技信息，2012（6）:100-101.

［2］吳釗，趙小利，王讜.土石壩滲流初步探討［J］.水利天地，2009（2）:38-40.

［3］鄒國勝，何造勝.土石壩滲流計(jì)算原理及防滲加固措施［J］.山西建筑，2009（8）:367-368.

Earth Dam Seepage and Construction Technology Analysis

XU Xue-kong
（Yunnan Hengcheng Construction Management Consulting Co.，Ltd.，Kunming 650051，China）

Analyzing the soil flow，piping and erosion damage of the earth and rockfill dam，and discussing the technology of earth and rockfill dam at present water conservancy technical situation.

earth and rockfill dam；reason；classification；deal with technology

TV641

B

1672-9900（2012）06-0075-03

2012-09-04

徐學(xué)孔（1979-），男（漢族），云南昆明人，工程師，主要從事水利水電工程工作，（Tel）15729788785。