土石坝渗漏的原因及控制措施分析

土石坝渗漏的原因及控制措施分析

作者：贺孟媛

来源：《中国新技术新产品》2012年第14期

摘 要：土石坝是目前水利工程建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计，中国土石坝数量占到大坝总数的93%。但土石坝建设最大的病害即是渗漏，如何控制和预防渗漏是土石坝工程建设中最主要的工作之一。 关键词：土石坝；渗漏原因；控制措施 中图分类号：TV697.3+2 文献标识码：A 1 土石坝工程渗漏的常见类型及原因分析 1.1 土石坝坝体渗漏的原因

随着水利工程的大力开发建设，工程的质量问题时有发生，特别是水库、坝体的渗漏问题，在洪水来临之时无法形成很好的挡护，给人们的生命和财产安全带来了很大的危害。坝体渗漏，因坝身防渗体裂缝或者坝体施工质量等问题形成渗漏的集中通道，从而形成管涌，渗水逸出点或逸出面通常出现在下游坝坡和坝脚。引起坝体渗漏产生的主要原因有：一是坝体单薄或土料透水性大；二是筑坝质量差，如铺碾压不实或漏压、土过厚、粘土心墙或斜墙层面结合不好等；三是反滤设施质量差，未按设计要求铺设反滤层，土石混合坝未设过渡层；四是坝后反滤排水体高度不够；五是坝下涵管、埋管的外壁与土体结合部回填不密实，涵洞未做截流环；六是坝体不均匀沉降引起的横向或水平裂缝，可能引起坝体集中渗透破坏。 1.2 土石坝坝基渗漏的原因

坝基渗漏通常是由于强透水性的坝基处理不当，或坝基未作防渗处理，或坝基防渗设施失效而产生的。引起坝基渗漏产生的主要原因有：一是缺少合理的防渗措施，在砂卵石基础上坝前未做铺盖，或铺盖长度及厚度不够、质量不好被水压击穿，或者对强透水基础，坝体与坝基部位未做截水槽、截水墙；二是库内粘土铺盖下未设反滤层，渗水压力破坏了铺盖；三是坝基清理不彻底，在进行坝基施工前未按相关规定把坝基清理干净，部分杂草、树根残留，严重影响了层面之间的贴合度，所以导致渗水发生；四是水库管理问题：由于非法施工和人为原因造成了水库天然铺盖的破坏，导致坝基渗水。 1.3 土石坝绕坝渗漏的原因

绕坝渗漏主要发生在坝端松散的坡积层和岩石风化层、透水层或裂隙发育的基岩处，渗水绕过坝头两端渗并向下游岸坡逸出的现象。如果建坝时坝肩未能很好的清基和作防渗处理，水

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库蓄水后就会产生绕坝渗漏，并随着远离坝端逐渐减弱。长期的绕坝渗漏容易造成坝端部分的坝体内浸润线抬高，岸坡出现阴湿、软化甚至产生滑坡，使下游输水涵管出口和输水渠等建筑物受到破坏。引起绕坝渗漏产生的主要原因有：一是山体单薄，覆盖层也单薄，阻水性不好；二是岩层破碎，节理发育，倾向不好，或有岩溶生物洞穴存在，形成透水层或漏水通道。 2 土石坝渗漏控制措施 2.1 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。 2.1.1 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。 2.1.2 劈裂灌浆防渗

注浆就是在一定的压力下，将可凝固的液体压入地层和结构物空隙内，充填凝固，从而达到改良地层和结构物性能，起到加固、止水的目的。浆液注入土体的过程，一般总是先渗透，当通道被阻，浆液渗透困难，即对周围地层进行压密，当压力继续升高，在土体中产生劈裂现象，浆液顺裂缝进一步扩散。渗透、压密和劈裂互相影响、互相补充，共同起到了提高土体完整性和强度及降低地层渗透系数和含水率的作用。 2.2 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。

在实际应用中注意以下几点：

2.2.1 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。

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2.2.2 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。 2.2.3 铺盖粘土渗透系数应小于1000倍地基的渗透系数。

2.2.4 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。 2.2.5 铺盖粘土要封闭大坝两侧岸坡，避免发生绕渗。

2.2.6 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。

2.2.7 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。

2.2.8 做导渗沟和减压井有困难时，可做压渗措施。

2.3 二级配碾压混凝土与变态混凝土联合防渗结构。此防渗其优点在于防渗效果好，操作简便，成本低，能够带来快速施工的效果，已经是我国现行防渗工艺中较为突出有效的一个，现在一般可以利用的防渗形式列举出来有金包银形式，一般混凝土等，这些形式在发挥防渗功能时具有较好的效果，也有各自的特点，金包银工艺与一般砼坝体工艺具有较高的相似性，也是利用一般混凝土作为防渗层。通常上游的砼质量防渗层就能够成为全系统的唯一屏障也是坚固可靠的屏障。一般形态的混凝土的防渗效果就很好，通过振捣工艺能够得到较为可靠的密度和状态。用两种混凝土同时上升的工艺能够消除薄层面，而有升程面造成的缝隙作为代替，随着对于缝隙的办法日趋完善，所以能够被认可使用，取得较好的防渗效果，在这种情况下更应当注意温度对混凝土的影响。所以说金包银工艺是能够取得与一般的混凝土相似的甚至更好的效果。 结语

水利工程一般是国家出资修建的关系到国计民生的重点建设工程。由于工程的特殊性，水利工程的防渗漏问题一直是全社会普遍关注的技术问题。渗漏问题在病险土石坝最为常见，对于一个存在渗漏问题的水库大坝，应根据其渗漏的具体情况，对多种防渗加固方案进行技术、经济、和施工可行性的比较，选择技术可靠、经济合理、施工比较简单的防渗技术方案。在方案选择时应对施工期间的大坝安全进行分析研究，避免因施工导致坝体贯穿性裂缝、滑坡或损坏相邻建筑物等事故，施工期要按设计要求做好环境保护和水土保持治理措施。 参考文献

[1]傅忠友，吴雪雄.病险水库除险加固项目管理[M].中国水利水电出版社. [2]钮新强，杨启贵.水库大坝安全评价[M].中国水利水电出版社.

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