土石坝防渗变形的处理措施

土石坝防渗变形的处理措施

【摘要】据有关部门统计，我国现有小型水库八万一千余座，中型水库二千六百余座，大型水库四百余座（其中三百余座属于水利部门管理），共计八万四千余座。这些水库中较多存在着安全隐患，其中以因为渗漏引起变形而造成病险土石坝最为普遍，这主要是由于这些水库大多兴建于我国经济 基础相对落后、资金严重不足的五六十年代。治理好土石坝因为渗漏而导致的变形问题直接关系着我国水利建设和人民的生命财产安全，采取有效措施处理土石坝防渗变形问题是水利工程建设中当务之急。本文深入的分析了土石坝渗透变形的成因，并阐述了有效的初期预防和解决措施。

中国论文 【关键词】土石坝 防渗 变形 处理 措施

中图分类号：TU592 文献标识码：A

土石坝是所有坝型中历史最悠久的，它是用当地石料、土料或土石混合料，通过碾压、抛填等方式推筑而成的挡水坝的泛称。根据使用材料的不同，土石坝又可以分成三种，土坝、石坝和土石混合坝。改革开放以来，我国的经济建设突飞猛进一日千里，我国的水利水电的发展速度也前所未有。受地理条件的制约，土石坝的应用还是相当的普遍，尤其是在河流分布不均衡的地区，数量还相当可观。在某些特定的情况下，土石坝会发生渗透甚至产生变形等险情，严重威胁着人民和国家财产的安全，因此采取相应的措施防止土石坝的渗透变形就显得尤为重要。

一、土石坝渗透变形的涵义和危害

土石坝渗透变形是指土石坝长期浸泡在水中的部分，由于渗透作用的原因，土体一直处于浮动的状态，当浮容重小于渗透力时一部分土被渗透流带走而导致土石坝的变形的现象。初期的渗透一般不会导致不良后果的发生，可是，具有破坏性的渗透变形往往会引发重大的土坝事故。

土石坝的不同部位发生渗透变形造成的危害是不一样的，以靠近下游坝坡脚发生这种变形危害最大，它会导致土石坝的下游坡面发生滑动，连续的在坝基中出现空洞，产生上部建筑物的下沉，严重的还会坍塌的严重事故。

二、土石坝渗透变形的成因

土石坝渗透变形常见的有以下四种情形：接触的冲刷、流土、管路的涌动和接触流土。由于泥土的颗粒等级及性质特征和渗透的具体特点等因素会造成土石坝渗透变形，主要原因有：

1. 基础不透水层未连接土石坝下截水槽，未处理不良地基或处理妥善等原因会导致坝基渗漏，严重时往往导致渗透变形，导致坝身或坝基被淘空破坏。

2. 由于选取的的土料在物理力学等方面没有充分考虑，土石坝在建成蓄水以后，设计的浸润线比实际浸润线低，导致渗流溢出下游坡面，造成下游坡失去稳定性。

3. 输水涵、洞砌衬时所用砂浆不饱满，周边粘土没有密实夯压，或者因为回填的时候灌浆不够严实，会导致涵、洞渗透变形。

4. 渗流以心墙、斜墙等裂缝为集中通道导致管涌，引起坝身渗漏变形，严重的还会导致坝体的失事破坏。

5. 对水文地质条件和工程及其基础防渗处理不重视，误以为土石坝不需要高标准的基础，造成基础漏水，导致土石坝变形。

三、土石坝渗透变形的形式

在我国尤其是南方地区，化学作用或者机械作用是造成土石坝渗透变形的主要原因，这些作用都可能导致土体局部的严重破坏。根据土质的级别、涂料的性质、排渗防渗的措施、以及水流的基本条件，土石坝渗流变形可以分为以下几种形式。

1. 流土

流土是指大小颗粒在渗流不断增大的过程中同时浮动而被渗流带走或者是局部土体表面隆起甚至被顶穿的现象，主要发生在颗粒粗细差不多的非粘性土体和粘性土体的渗流溢出等地。粘土土体发生流土的表象是脱落、断裂或者隆起。

2. 管涌

这种变形主要发生在土石坝下游的地基或者下游坡表面渗流逸出处。没有粘性的土质中的细小颗粒在土石的渗透作用下，连续的从空隙通道中被拖出，土壤中的细小微粒在土体内的渗透达到一定的流速时，就会被带走，时间久了，土壤中就会出现越来越大的缝隙，这样渗流也会把大一些泥土颗粒带走，从而形成不同的渗透通道，慢慢地，土石坝的内部结构被破坏，土石坝因渗透而变形。

3. 接触流土

接触流土对土石坝造成的危害很大的，因为它发生在毗邻的渗透系数和渗透垂直相差很大的两个土层接触面，细颗粒从系数小的土层流向系数比较大的土层。

4. 接触冲刷

接触冲刷会给土石坝造成一定程度的伤害，在很大程度上决定着土石坝的寿命。它是指渗流在流经地基接触面与建筑物的接触面或者系数不同的土层接触面时，细小颗粒沿着层面被带走的现象。

土石坝渗透变形的形式有可能比较单一，在特定情况下也有可能同时出现两种或者两者以上的形式，我们必须根据不同的渗透坡降等数据、不同的位置和该位置的土料性质来具体分析，从而拟定出科学的防护措施。

四、土石坝防渗变形的处理措施

1. 水平防渗

水平铺盖分为人工填筑粘土和利用天然粘土两种，简单易行，可以就地取材，工期短、施工作业面大、造价低，任何特殊的器材和设备都不需要。施工严格按照设计要求，尽管保证渗透的稳定性，可是增加了渗透量，一定的坡降仍然会在坝基下游出现。所以，采取防渗如果采用水平铺盖，必须和下游的排水减压设施结合起来。

2. 垂直防渗

隔水层比较浅或者地基透水层不厚的情况下，宜采用垂直防渗措施，采用封闭式防渗帷幕使坝基渗透变形而造成的险情得到根治，从而彻底的解决坝身和坝基的渗漏问题。常用的方法主要有：

（1）高压喷射灌浆防渗。根据设计分布置好眼孔，将喷射管放入事先用钻机钻的孔中，用射出的高压射流冲切从而破坏土体，同时导入水泥浆液并与冲切土体充分搅拌之后，把喷嘴上提，岩浆凝固之后，按设计的厚度、深度和方向同地基紧密结合成混凝体，从而起到防渗变形的作用。

（2）建造混凝土防渗墙。在建成的覆盖层透水层或者坝体中用专用工具建造槽型孔，用以加固土石坝壁，并采用高压泵把泥浆压入槽型孔的底部，从孔底携带着岩渣流回到地面，然后再用直升套管往槽孔里面浇筑混凝土，从而形成连

续的混凝土墙，起到防渗变形的作用。

（3）土工膜防渗。这种方式可以增加渗透半径，从而降低坡降、减少渗漏量，却不能完全把渗流截断，且这种方法只对渗漏原因比较单一的坝体起作用。

（4）劈裂灌浆防渗。在一定压力的作用下，沿着轴线小主应力面劈开坝体，灌注泥浆，并让泥浆与坝体相互挤压，以形成厚10-50厘米的不间断泥墙，这样可以防渗变形。

（5）套井回填防渗。先用冲抓机造孔，开挖完工后用粘土回填同时用夯实锤把粘土夯实，相当于用粘土在坝体中构筑了一道防渗墙，从而达到防渗变形的目的。

（6）粘土防渗心墙防渗。

【结语】技术因素在防渗变形处理工作中极为重要，同时，也必须综合考虑其他因素，这样才能避免质量事故的发生。所以必须让专业的、经验丰富的队伍来承担具体的施工工程，多渠道、多层次、多元化的投资体系也必须建立和完善起来，惟其如此，土石坝防渗变形加固提供必要的资金才能得到保障。另外，还必须和管理设施的改善与综合利用结合起来，把新技术、新工艺、新材料和新技术广泛地运用到土石坝的防渗变形中，把防渗变形工作落到实处。

【参考文献】

1. 王文中等防止土石坝渗透变形的技术措施水利天地 2010年第8期

2. 刘杰 尼山和波太基山两座高土石坝渗透破坏原因分析结果的异议水利电站设计2009年第2期

3. 祁世穷土石坝碾压式沥青混凝土心墙设计施工技术中国水利水电出版社2000年