灌區(qū)干渠土壩滲漏分析

摘要：澇洲灌區(qū)干渠土壩因?yàn)楣鄥^(qū)干渠土壩滲漏造成事故占比例較多，本人就這幾年工程實(shí)踐結(jié)合該問(wèn)題談?wù)劸唧w原因及防治措施，希望對(duì)病險(xiǎn)灌區(qū)干渠土壩加固起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：滲透變形;水流觀測(cè);控制措施

一、引言

肇東市非常重視灌區(qū)干渠土壩建設(shè)，澇洲灌區(qū)干渠土壩在戰(zhàn)勝水旱災(zāi)害、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、改善人民生活方面發(fā)揮了巨大作用，但由于當(dāng)時(shí)歷史條件及技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)不足等原因，灌區(qū)干渠土壩工程存在著不同程度質(zhì)量和防洪標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，使灌區(qū)干渠土壩事故不斷增加，給肇東市人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。澇洲灌區(qū)干渠土壩存在問(wèn)題除防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低外，主要工程質(zhì)量問(wèn)題具體表現(xiàn)在滲漏、滑坡和裂縫，概括起來(lái)一個(gè)防滲加固問(wèn)題，一般處理防滲原則“上堵下排”，上堵措施有垂直防滲和水平防滲，垂直防滲有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲、沖抓套井回填防滲、倒掛井防滲、土工合成材料防滲、射水造孔混凝土墻防滲和巖溶帷幕灌漿防滲等。水平防滲有人工粘土鋪蓋和利用天然鋪蓋等并結(jié)合下排措施有：在壩體背水坡腳附近開(kāi)挖導(dǎo)滲溝、減壓井和蓋重壓滲等。

二、灌區(qū)干渠土壩滲漏表現(xiàn)形式

灌區(qū)干渠土壩病險(xiǎn)問(wèn)題主要各種原因引起滲漏問(wèn)題常表現(xiàn)在以下方面：

（一）灌區(qū)干渠土壩建成蓄水后由于選取土料物理力學(xué)指標(biāo)不當(dāng)致使浸潤(rùn)線常高于設(shè)計(jì)浸潤(rùn)線水位導(dǎo)致滲流從壩下游坡面溢出使下游坡失穩(wěn)。

（二）壩基和壩身產(chǎn)生危害性滲透變形導(dǎo)致壩基或壩身淘空破壞。

（三）地質(zhì)條件差往往認(rèn)為灌區(qū)干渠土壩對(duì)基礎(chǔ)要求不高因而忽視工程與水文地質(zhì)條件及其基礎(chǔ)防滲處理造成基礎(chǔ)漏水。

三、壩身滲漏分析

（一）心墻、斜墻裂縫漏水

灌區(qū)干渠土壩防滲體開(kāi)裂較常見(jiàn)，尤其發(fā)生在近年來(lái)較普遍薄心墻灌區(qū)干渠土壩中由于心、斜墻與壩體其部分填筑土料不同因變形模量差異使變形不一致導(dǎo)致心、斜墻開(kāi)裂在裂縫處產(chǎn)生集中滲漏滲透水以很大水力坡降沖刷心、斜墻裂縫因管涌作用把防滲體土料帶至下游壩體使心、斜墻喪失防滲作用。

（二）壩體因擴(kuò)建加高新老防滲體銜接處理不當(dāng)漏水

壩體因多次擴(kuò)建新老防滲體銜接處理往往不嚴(yán)造成隱患特別心墻壩加高時(shí)對(duì)原有心墻很難采取補(bǔ)強(qiáng)措施當(dāng)蓄水位抬高以后其防滲體承受水力梯度明顯加大增加了被擊穿危險(xiǎn)有將心墻改做斜墻但因庫(kù)內(nèi)死水排干困難使基礎(chǔ)處理不嚴(yán)造成漏水隱患。

（三）浸潤(rùn)線抬高使下游壩坡失穩(wěn)

已建均質(zhì)灌區(qū)干渠土壩中常存在浸潤(rùn)線比設(shè)計(jì)計(jì)算有所抬高致使壩下游坡面長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài)而影響壩坡穩(wěn)定浸潤(rùn)線抬高多數(shù)原因設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮灌區(qū)干渠土壩施工時(shí)分層碾壓因碾壓使壩體形成許多水平層面導(dǎo)致水平向滲透系數(shù)大干垂直向滲透系數(shù)產(chǎn)生各向異性滲流場(chǎng)結(jié)果。

（四）灌區(qū)干渠土壩滑坡與處理

灌區(qū)干渠土壩滑坡或沉陷往往因?yàn)樘钪亮喜钤O(shè)計(jì)抗剪指標(biāo)選用不當(dāng)壩坡設(shè)計(jì)不合理以及滲漏等原因造成的。

四、滲漏控制方法和措施

（一）垂直防滲

垂直防滲常適用于地基透水層較薄或隔水層較淺的情況，以封閉式防滲帷幕來(lái)根治壩基滲透破壞的險(xiǎn)情，可以比較徹底地解決壩基和壩身滲漏問(wèn)題。垂直防滲在工程實(shí)際中應(yīng)用較多我們著重介紹一下混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲的原理和施工辦法。

（1）???? 混凝土防滲墻

使用專(zhuān)用鉆機(jī)機(jī)具，在已建的壩體或覆蓋層透水地基中建造槽型孔，以泥漿固壁，并利用高壓泵將泥漿壓入孔底，攜帶巖渣，再?gòu)目椎谆亓鞯降孛?，然后采用直升?dǎo)管，向槽孔內(nèi)澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，起到防滲目的。這種防滲墻可以適應(yīng)各種不同材料的壩體和復(fù)雜的地基水文和工程地質(zhì)條件，墻的兩端與岸坡防滲設(shè)施或岸邊基巖相連接，墻的底部可嵌入弱風(fēng)化基巖內(nèi)一定深度，在施工中只要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，是可以達(dá)到徹底截?cái)酀B透水流的。

（2）???? 高壓噴射灌漿防滲

按設(shè)計(jì)布孔，利用鉆機(jī)鉆孔，將噴射管置于孔內(nèi)（內(nèi)含水管、水泥管和風(fēng)管），由噴射出高壓射流沖切破壞土體，同時(shí)隨噴射流導(dǎo)入水泥漿液與被沖切土體攪拌，噴嘴上提，漿液凝固，在地基中按設(shè)計(jì)的方向、深度、厚度及結(jié)構(gòu)形式與地基結(jié)合成緊密的凝結(jié)體，起到防滲作用。

（3）???? 劈裂灌漿防滲

在灌區(qū)干渠土壩中采取劈裂灌漿，使用一定壓力，將壩體沿壩軸線小主應(yīng)力面劈開(kāi)，灌注泥漿，并使?jié){壩互壓，最后形成10～50cm厚的連續(xù)泥墻，可以起到防滲目的。同時(shí)泥漿使壩體濕化，增加壩體的密實(shí)度。劈裂灌漿防滲不僅起到防滲作用，也加固了壩體，可以就地取材，施工簡(jiǎn)便，投資省、工效高。

（二）水平防滲

水平鋪蓋分利用天然粘土和人工填筑粘土兩種，可以就地取材、造價(jià)低、施工工作面大、工期短、簡(jiǎn)單易行，不需要特殊的施工設(shè)備和器材。按設(shè)計(jì)要求施工，可以滿足滲透穩(wěn)定，但滲透量較大，壩基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平鋪蓋防滲時(shí)，必須結(jié)合下游排水減壓設(shè)施。

在實(shí)際應(yīng)用中摘要的注意以下幾點(diǎn)：

（1）???? 利用天然粘土鋪蓋要慎重，必須了解粘土的分布情況、厚度、干容重以及粘土下面覆蓋層的厚度、粒徑組成和透水性等。

（2）???? 人工填筑粘土鋪蓋長(zhǎng)度與壩前設(shè)計(jì)水頭比，實(shí)踐總結(jié)7～8倍，最大有超過(guò)10倍。

（3）???? 鋪蓋粘土滲透系數(shù)應(yīng)小于1000倍地基的滲透系數(shù)。

（4）???? 粘土鋪蓋要避免與河床覆蓋層滲透系數(shù)K>10-2cm/s透水層接觸。

（5）???? 鋪蓋粘土要封閉大壩兩側(cè)岸坡，避免發(fā)生饒滲。

（6）???? 在壩基表面有較薄的弱透水層或不透水層，且底下的透水層較淺時(shí)，宜采用排水溝截穿表層，用以控制滲流，也就是做導(dǎo)滲溝導(dǎo)滲。

（7）???? 如果不透水層較厚，而其下透水層深厚或含水層成層顯著，應(yīng)該采用減壓井深入下部強(qiáng)透層導(dǎo)滲。

（8）???? 做導(dǎo)滲溝和減壓井有困難時(shí)，可做壓滲措施。

五、施工要求

（一）必須對(duì)壩基進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查

在決定防滲措施之前，要考慮各方面的因素，其中最重要的是壩址的工程和水文地質(zhì)條件，要對(duì)河床沖積層進(jìn)行詳細(xì)的勘探和試驗(yàn)，以了解河床覆蓋層的總厚度，有無(wú)相對(duì)不透水層，厚度及其連續(xù)性，砂礫石層平面與空間分布、級(jí)配、滲透系數(shù)、允許滲透坡降;土層的成層性，是否是不透水層與透水砂礫石層相互間層;查明鋪蓋土料的料源、級(jí)配、最大干容重、最優(yōu)含水量、滲透系數(shù)、允許滲透坡降等，來(lái)確定有效而經(jīng)濟(jì)的防滲措施。

（二）垂直防滲處理可以比較徹底的解決灌區(qū)干渠土壩滲漏問(wèn)題

垂直防滲加固措施，在實(shí)際工程中的應(yīng)用都取得了顯著的防滲和加密效果。水平防滲結(jié)合下游排水減壓導(dǎo)滲，雖然可以做到壩基滲透穩(wěn)定，但仍有一定的滲漏水量損失。在處理時(shí)，是采用垂直防滲，還是采用水平防滲與排水相結(jié)合，應(yīng)按技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，根據(jù)防滲條件和要求，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，通過(guò)方案比較，慎重研究確定。

六、結(jié)束語(yǔ)

目前，灌區(qū)干渠土壩因各種原因形成滲透現(xiàn)象的較為普遍，有些滲透影響了壩身的整體性，危及大壩安全，應(yīng)引起我們足夠的重視。土石壩滲透的原因很多，是錯(cuò)綜復(fù)雜的，必須加強(qiáng)檢查觀測(cè)，及時(shí)認(rèn)真分析研究，以便查明滲透產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性的加以處理！同時(shí)應(yīng)相應(yīng)地做好設(shè)計(jì)、施工和管理運(yùn)行方面的工作，使灌區(qū)干渠土壩的使用壽命延長(zhǎng)，更好的為人民造福，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展！

作者簡(jiǎn)介：

于雷（1966-），男，黑龍江省肇東市人，工程師。