灌區(qū)干渠土壩滲漏分析

摘要：澇洲灌區(qū)干渠土壩因為灌區(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踐結(jié)合該問題談?wù)劸唧w原因及防治措施，希望對病險灌區(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;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)時歷史條件及技術(shù)、經(jīng)驗不足等原因，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)問題，使灌區(qū)干渠土壩事故不斷增加，給肇東市人民生命財產(chǎn)造成了重大損失。澇洲灌區(qū)干渠土壩存在問題除防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低外，主要工程質(zhì)量問題具體表現(xiàn)在滲漏、滑坡和裂縫，概括起來一個防滲加固問題，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)干渠土壩病險問題主要各種原因引起滲漏問題常表現(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)致使浸潤線常高于設(shè)計浸潤線水位導(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)干渠土壩防滲體開裂較常見，尤其發(fā)生在近年來較普遍薄心墻灌區(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對原有心墻很難采取補強措施當(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有將心墻改做斜墻但因庫內(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線比設(shè)計計算有所抬高致使壩下游坡面長期處于濕潤狀態(tài)而影響壩坡穩(wěn)定浸潤線抬高多數(shù)原因設(shè)計時沒有考慮灌區(qū)干渠土壩施工時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為填筑土料差設(shè)計抗剪指標(biāo)選用不當(dāng)壩坡設(shè)計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根治壩基滲透破壞的險情，可以比較徹底地解決壩基和壩身滲漏問題。垂直防滲在工程實際中應(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

使用專用鉆機機具，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，再從孔底回流到地面，然后采用直升導(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)到徹底截斷滲透水流的。

（2）???? 高壓噴射灌漿防滲

按設(shè)計布孔，利用鉆機鉆孔，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，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。同時泥漿使壩體濕化，增加壩體的密實度。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、造價低、施工工作面大、工期短、簡單易行，不需要特殊的施工設(shè)備和器材。按設(shè)計要求施工，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，必須結(jié)合下游排水減壓設(shè)施。

在實際應(yīng)用中摘要的注意以下幾點：

（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度與壩前設(shè)計水頭比，實踐總結(jié)7～8倍，最大有超過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，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透層導(dǎo)滲。

（8）???? 做導(dǎo)滲溝和減壓井有困難時，可做壓滲措施。

五、施工要求

（一）必須對壩基進(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，要對河床沖積層進(jìn)行詳細(xì)的勘探和試驗，以了解河床覆蓋層的總厚度，有無相對不透水層，厚度及其連續(xù)性，砂礫石層平面與空間分布、級配、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)干渠土壩滲漏問題

垂直防滲加固措施，在實際工程中的應(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，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，通過方案比較，慎重研究確定。

六、結(jié)束語

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，是錯綜復(fù)雜的，必須加強檢查觀測，及時認(rèn)真分析研究，以便查明滲透產(chǎn)生的原因，有針對性的加以處理！同時應(yīng)相應(yīng)地做好設(shè)計、施工和管理運行方面的工作，使灌區(qū)干渠土壩的使用壽命延長，更好的為人民造福，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展！

作者簡介：

于雷（1966-），男，黑龍江省肇東市人，工程師。