土石壩滲流及應對施工技術探析

徐學孔

（云南恒誠建設監理咨詢有限公司，昆明 650051）

土石壩滲流及應對施工技術探析

徐學孔

（云南恒誠建設監理咨詢有限公司，昆明 650051）

對土石壩出現流土、管涌及沖刷破壞進行了探索分析，對當今水利技術條件下的土石壩應對技術做出了探討性分析。

土石壩；原因；分類；應對技術

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構的砂礫，砂礫之間往往存在著許多空隙，其防水性能較差，當水庫被蓄滿之后，在水壓的作用下，蓄水就會順著土石壩中的薄弱環節摻滲。如果這種滲流現象處于設計的控制之下，且土石壩的所有部分都未出現任何的破壞性滲透，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，而且滲流中應不含任何土壤或顆粒，水質清澈、透明，滲流狀態穩定，不會對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，其水質較為渾濁，會導致土石壩出現流土、管涌以及接觸沖刷等破壞性滲流。

液體在孔隙介質中的流動稱為滲流［3］，而導致土石壩出現異常滲流現象的機理又各不相同，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，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計規范要求，土料沒有壓嚴夯實，壩基清理不到位，含有軟弱夾層，施工為圖便利就地取料導致天然防滲層作用失效，庫內的粘土鋪蓋沒有反濾層，而導致滲流通過壩下的透水層，從壩腳的薄弱環節滲出。

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量不過關所導致的滲漏現象。例如壩體沒有被碾壓密實，其內部還存在軟弱的夾層、心墻，斜墻的防滲體有裂縫出現，下游排水設施不通暢，壩體浸潤線實測值大過設計值，以及在水庫的運行管理時水位放空速度過快等原因，形成滲流的集中通道，從而導致管涌發生，出現壩身滲漏。這種滲漏一般會出現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際值大于設計值，壩坡的穩定性便會降低，這時滲漏出現的概率便會加大，致使下游的壩坡出現滲漏出逸，最終導致壩坡濕潤，嚴重時甚至發生沼澤化。如果這種現象長時間存在，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度將更加降低，容易導致壩體發生滑坡。

1.4 下游坡面集中滲漏

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

2 應對措施

2.1 土木合成材料

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

土木合成材料的重量較輕，鋪設便利，可以采用焊接或粘接技術對重疊部分進行處理，而且造價低于砂礫石料排滲與粘土防滲，工期較短，工程質量容易得到保證。

土木合成材料運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合型的土工膜作為其防滲層，面積1845m2，單位造價16元/m2，工期耗時30d。同采用粘土斜墻相比，節約了將近2/3的成本。而且施工簡便，所需設備少，普通的工作人員均可掌握；且柔軟性較高，可以適應各種壩體及壩體變形，抗腐蝕性強，還能夠防止白蟻、老鼠等動物的破壞。目前，該水庫經歷了連續3年汛期超正常水位的考驗，其背水坡仍未出現任何的濕潤現象，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是在高壓旋噴灌漿技術的基礎之上進行改進而得來的，該技術在病險水庫基礎防滲方面表現良好。隨著施工工藝不斷發展和提高，其噴射形式越來越多，專用設備也越來越豐富。之前這種技術還只能用于沙層、土層及細顆粒砂礫石層，現在已漸漸擴展到砂卵漂石、砂卵石及堆石碴等具有強透水性的石層當中。

以往使用的旋轉鉆工效較低、能量消耗大且工程質量一般。如今，“沖擊帶管鉆孔，泥漿固壁提管”是當前比較科學、先進的一種新式鉆孔法。優點體現在以下幾方面：①孔斜率容易被控制，成孔率較高；②泥漿不會出現不規律的擴散，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8～ 15cm的卵石粒地層當中進行造孔作業，8h的班進尺可達15～20m，相比使用旋轉鉆來說，工效提高了數倍。同時，使用這種技術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對機具的磨損較低，能夠節省鉆具，可以有效節約成本。

2.3 劈裂灌漿防滲

劈裂灌漿防滲技術在當前被使用得較為廣泛，其防滲作用較強。其技術原理是在土壩中采用劈裂灌漿，對土石壩施加適當的壓力，將壩身沿著小主應力面劈開，然后把泥漿灌注進去，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，泥漿導致壩身濕化、沉陷，使土石壩的密實度提高，這在提高土石壩防滲能力的同時也使壩體得到了加固。如果使用這種技術，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

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

［1］楊曉東.淺談土石壩的施工［J］.農村實用科技信息，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.

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TV641

B

1672-9900（2012）06-0075-03

2012-09-04

徐學孔（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。