土石壩及提防結(jié)構(gòu)分析

何仕強(qiáng)

【摘要】土石壩是目前水利工程建設(shè)工程中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。與其他壩型相比較，無論從經(jīng)濟(jì)方面還是從施工方面，土石壩具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國土石壩數(shù)量占到大壩總數(shù)的93%。但土石壩建設(shè)最大的病害即是滲漏，如何控制和預(yù)防滲漏是土石壩工程建設(shè)中最主要的工作之一。

【關(guān)鍵詞】土石壩；滲流；控制理論

水利工程中，土石壩是常見的工程項(xiàng)目，在施工過程中土壩及地基中的滲流，由于其機(jī)械或化學(xué)作用，可能使土體產(chǎn)生局部破壞，稱為“滲透破壞”，嚴(yán)重的滲透破壞可能導(dǎo)致工程失事，因此必須加以控制本文就針對(duì)土石壩的滲流進(jìn)行分析，并給出了防治措施。

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、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；四是水庫管理問題：由于非法施工和人為原因造成了水庫天然鋪蓋的破壞，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。長期的繞壩滲漏容易造成壩端部分的壩體內(nèi)浸潤線抬高，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.土石壩施工中的滲流控制

土石壩施工過程中如何有效地控制滲流：第一，做好基礎(chǔ)處理很關(guān)鍵。對(duì)大型的土石壩進(jìn)行填筑施工以前，一般都需要采用一定的方法對(duì)地基進(jìn)行綜合處理，如采用防滲墻、帷幕灌漿、振沖以及固結(jié)灌漿等。特別是修建的工程處于深覆蓋層上的時(shí)候，由于基礎(chǔ)處理的工程量較大，從而不可預(yù)見的因素更多。第二，為了控制施工工期的季節(jié)性，應(yīng)當(dāng)充分掌握當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況以及水文氣象資料。土石壩在施工中受到水文氣象的影響很大：雨期由于土料的含水量較高，施工的強(qiáng)度就會(huì)受到嚴(yán)重的干擾；在冬季如果不采取一定的措施土料就會(huì)容易上凍，無法進(jìn)行填筑，并且冬雨季施工雖然投入大，但是產(chǎn)出卻很小。因此，必須采取針對(duì)性的措施應(yīng)對(duì)冬雨期施工。對(duì)于土石壩工程一般不允許漫頂過流，在截流后應(yīng)當(dāng)加快施工以在汛前將壩體的全斷面或度汛小斷面填筑至攔洪度汛，這就導(dǎo)致填筑壩體的施工工期相對(duì)緊張。在月平均氣溫0℃以下北方的冬季施工時(shí)，開挖工程、混凝土工程、灌漿工程以及填筑工程由于受到河流、土層凍結(jié)的影響，為了安全度汛并按期達(dá)到攔河高程，必須提高月填筑強(qiáng)度。第三，保證工程所用料場(chǎng)開采土以及石料的質(zhì)量。所有進(jìn)場(chǎng)的材料一定要進(jìn)行復(fù)查，不合格的材料嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)，嚴(yán)禁使用，同時(shí)做好料場(chǎng)復(fù)查和儲(chǔ)量計(jì)算，以免造成材料短缺而窩工或材料過度囤積而浪費(fèi)。對(duì)于土石壩來講，料場(chǎng)起著至關(guān)重要的重要，更是影響大壩能否順利填筑的薄弱環(huán)節(jié)。通過多年的工程時(shí)間，與壩址的勘探程度相比料場(chǎng)的地質(zhì)勘探遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，僅僅通過地形勘察或探洞對(duì)填筑較大的堆石料進(jìn)行地質(zhì)描述是不夠的，這樣就會(huì)容易與招標(biāo)文件形成較大的出入而不能夠保證大壩填筑級(jí)配的質(zhì)量。第四，填筑施工的關(guān)鍵是如何確定一個(gè)合理的壩面分區(qū)，較大的土石壩體型為壩面的分區(qū)流水作業(yè)提供了必要的場(chǎng)面。在填筑工序上土石壩工程一般分為輔料、攤鋪、灑水、壓實(shí)、質(zhì)檢等工作。防滲土料的施工在壩面分區(qū)的流水作業(yè)中，劃分填筑區(qū)域和流水作業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)填筑需要以及實(shí)際情況進(jìn)行合理的劃分，同時(shí)還要根據(jù)采用機(jī)械設(shè)備和填筑的情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)采用平起填筑與臨時(shí)斷面填筑的土石壩工程，不可為一味減少臨時(shí)斷面填筑量而影響大型機(jī)械的正常施工，必須要確保填筑質(zhì)量。第五，在實(shí)際施工中主要采用土石壩壩體灌注粘土漿的加固技術(shù)，通過灌漿設(shè)計(jì)以及采用灌漿工藝等確定并采用壩體以及壩基的加固技術(shù)。

結(jié)束語：

水利工程一般是國家出資修建的關(guān)系到國計(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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