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大中型水库土石坝工程渗漏问题与处理

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分享到: 本站编辑:admin 日期: 2012-04-20 23:34 点击:

  摘要: 我国建于20世纪50~70年代的大中型水库大部分属于土石坝,因受当时技术经济条件的制约,且加上许多工程管理不善,随着运行历时的增长,工程隐患逐渐暴露出来, 其中渗漏问题高居首位。本文针对我国大中型水库土石坝工程渗漏中存在的常见问题进行分析讨论,并提出了相应的处理措施。
  关键词:大中型水库;土石坝;渗漏;处理
  Abstract: China was built in the 70 s ~ s most of the large and medium-sized reservoirs belong to the earth dam, technology at the time by economic restrictions, and add many engineering mismanagement, along with the growth of the last operation, engineering hidden trouble gradually revealed, including leakage problems ranked first. In this paper the large and medium-sized reservoirs paper.an leakage problems existing in common and discussed, and the corresponding treatment measures.
  Keywords: large and medium-sized reservoirs; Earth dam; Leakage; processing
  
  
  中图分类号:P343.3文献标识码:A 文章编号:
  1 土石坝工程渗漏的常见类型及原因
   由于土石坝筑坝材料的原因,渗漏成为其不可避免的问题。土石坝的填筑土料和坝基的砂砾层都是散粒体结构,颗粒间存在大量的孔隙,具有透水性。在水头的作用下,水流必然会沿坝身土料、坝基土体和坝端两岸地基中的孔隙渗向下游,形成坝身、坝基和绕坝渗漏。
   渗漏可以分为正常渗漏和异常渗漏。正常渗漏情况是:渗漏量较小,水质清澈透明,不含土石颗粒;异常渗漏情况是:渗漏量大且集中,水质浑浊,透明度低。正常渗漏是在设计值控制内,土体不会产生渗透破坏,异常渗漏会逐渐带走坝体或坝基的细小颗粒,使土体隙变大,然后渗漏又进一步带走更大的颗粒,最后在坝体内形成集中的渗漏通道,造成水库严重漏水,影响大坝运行安全。
   按土石坝渗透破坏发生的部位,可分为坝身渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏。
   1.1 土石坝坝体渗漏的原因
   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:①坝体单薄或土料透水性大;②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;③反滤设施质量差,未按设计要求铺设反滤层,土石混合坝末设过渡层;④坝后反滤排水体高度不够;⑤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;⑥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:①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;②库内粘土铺盖下未设反滤层,渗水压力破坏了铺盖;③坝基清理不彻底,筑坝前未将杂草、树根等清除干净,或者破碎风化层未清到完整基岩层面,引起层面、接触面渗水;④水库管理问题:施工时库内取土破坏了天然铺盖,或者空库时形成的铺盖裂缝未处理,或者坝后取土、挖鱼池破坏了地基等,导致坝基渗漏。
   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:①山体单薄,覆盖层也单薄,阻水性不好;②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 土石坝工程危险性渗漏的常用判断方法
   当土石坝工程蓄水后,无论山坡、坝体或坝基,总有一些渗水出现,但是有些渗漏是正常渗漏,属于设计控制范围之内,无需处理。但是有些则属异常发展性的,应及时抢修。还有某些渗水现象,虽暂无问题,但随着库内蓄水量增加,水位抬升后,渗水情况逐渐加剧。因此,对各种渗水现象必需正确判断并加以区别对待。常用的危险性渗漏的主要判断方法有两种:通过渗漏发生部位来判断;或者通过渗水的色、温、量变化来判断。当然在实际操作中,还要通过综合考虑各有关情况来确定渗水是否属于异常渗漏。
   2.1 通过渗漏发生的部位来判断(以下部位渗漏最危险)
   1) 输水涵(管)周边渗漏,有可能发生渗透变形、接触冲刷或管涌;
   2) 坝基接触面及坝两岸坡接触面,有可能发生渗透变形、接触冲刷或管涌;
   3) 坝下反滤排水体上部的渗漏,有可能发生一种或多种危害性渗漏;
   4) 坝身水平裂缝、横向裂缝处的渗漏,有可能发生渗透变形或管涌。
   2.2 通过渗水的色、温、量变化判断
   1) 色——渗水清澈为正常;渗水水质浑浊、透明度低、带砂,则为
  有害渗漏;
   2) 温——库中底层渗出的水体冬暖夏凉,与气候相反,山坡渗出的
  水体冬冷夏热,与气候较一致,据此可初步判断渗水的来源;
   3) 量——渗漏量小为正常;渗漏量大,或在同一水位下,渗漏量随
  时间增长而增大,则可能为有害渗漏。
  3 土石坝工程渗漏的常用处理措施
   渗漏问题是土石坝工程中存在最普遍且较难治愈的安全隐患,其除险加固工作的关键环节是选择有效、合理、经济的防渗处理方案。方案的选择是一项技术性很强的工作,所以需要严谨对待。渗漏破坏是大多土石坝工程的主要破坏形式,即使是土石坝滑坡和裂缝,也多与渗漏有关,故在选择处理土石坝加固方案时,关键技术往往集中在防渗方面。对渗漏处理应遵循“前堵后排、反滤料保护渗漏出口”的渗漏控制原则,并根据工程地质条件、出险情况选择合理的渗漏控制措施。“前堵”就是在临水侧采取防(截)渗措施,如防渗铺盖、防渗斜墙和垂直防渗幕(墙)等,“后排”即在坝下游侧采取导渗和排水减压措施,如导渗沟、排水褥垫、排水减压沟、减压井等。
   大部分土石坝是在20世纪50~70年代建成的,由于设计、施工和管理等方面的原因,很多坝体已出现渗漏破坏问题,需要防渗加固。对于渗透破坏的除险加固,常用增强坝体和减少破坏相结合的方法:一方面是提高坝体和坝基本身抵抗渗透破坏的能力,如采取提高坝体密实度、消除坝体坝基隐患、放缓边坡、贴坡排水、透水后戗或盖重等措施;另一方面是降低渗漏的破坏能力,即降低渗漏出口比降和坝后坡的浸润线。在选择具体加固措施时,应该根据渗漏问题的起因而采取不同的应对措施。
   3.1 坝体渗漏
   1)输水涵管渗漏,周边漏水的可做截流环灌浆;涵管裂缝、断裂的可补砼再衬砌,或套钢管灌浆;涵管严重老损破坏的,或坝中断裂错位的小管径一般采用重建处理;
   2)内部水平或横向裂缝形成的渗漏,处理方法常用翻筑,套井回填,灌浆充填;
   3)均质土坝可在迎水坡铺土工膜再压土及防护层,或做沥青混凝土斜墙、粘土斜墙,坝后坡做排渗体导渗;如为心墙坝,则在心墙上灌泥浆充填,或劈裂灌浆防渗,坝后坡做排渗体导渗;
   4)库内溶洞可采用做隔离堤、铺盖、封堵等方法处理;
   5)生物洞穴可采用堵洞充填方法处理;
   6)溢洪道渗漏,接触面和山体渗漏分别上做截渗墙、灌浆,下设滤水沟、排水孔;
   3.2 坝基渗漏
   均质土坝可在坝前做帷幕灌浆、铺盖、截渗槽、截渗墙,心墙坝则可做帷幕、灌浆,坝基钻孔一般要深入至相对不透水层以下5m。
   3.3 绕坝渗漏
   均质土坝和心墙坝的处理方法基本相同,都是在坝肩处作铺盖、截渗槽、截渗墙、灌浆等加以处理。但是对于心墙坝,其岸坡接触面漏水,常用灌浆的办法处理。
  4 结束语
   渗漏问题在病险土石坝最为常见,形式也很多,如何正确判别渗透破坏的形式对合理采用相应的处理措施非常重要。大量的工程实践证明,利用“前堵后排”的方法解决土石坝渗漏问题是必须的、也是非常有效的。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]《病险水库除险加固项目管理》傅忠友,吴雪雄;中国水利水电出版社
  [2]《水库大坝安全评价》钮新强,杨启贵;中国水利水电出版社
  [3]《水库安全管理》叶舟;水利水电出版社
  [4]《水库大坝加固技术》谭界雄;水利水电出版社

  

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