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土工建筑物渗水防治

采用工程措施来预防和处理土工建筑物的异常渗水。渗水从导渗排水设施中排出,不会引起土体发生渗透破坏的,称为正常渗水。当渗水通过土工建筑物本身及其岸坡、基础中的孔隙、裂缝、接触面间的缝隙及孔洞等部位引起的渗透破坏或渗水量过大,称为异常渗水。发现异常渗水,要及时进行处理,防止渗透破坏的扩大。处理的原则是“上堵下排”

采用工程措施来预防和处理土工建筑物的异常渗水。渗水从导渗排水设施中排出,不会引起土体发生渗透破坏的,称为正常渗水。当渗水通过土工建筑物本身及其岸坡、基础中的孔隙、裂缝、接触面间的缝隙及孔洞等部位引起的渗透破坏或渗水量过大,称为异常渗水。

发现异常渗水,要及时进行处理,防止渗透破坏的扩大。处理的原则是“上堵下排”,即在上游增强防渗措施(如防渗铺盖、截水墙等)尽量减少入渗水量;在下游增补反滤排水工程,使渗水安全排出。

坝体渗水处理 根据异常渗水的严重程度,可分为坡面散浸和集中渗水。

坡面散浸 散浸的渗水出逸面积较大,渗流量小,水质清,但因无防护设施,长期渗水会造成坡面冲刷,浸润线抬高,影响坝坡的稳定。散浸的渗水有的来自水库,有的是降雨引起的。降雨引起的渗水一般可在渗水出逸处修建导渗沟或导渗砂槽(见图),沟槽内填反滤料,以防渗水将坝体土粒带走。来自水库的渗水在坡面出逸的原因有:①设计不合理,如没有坝趾排水设施或其尺寸太小;②坝趾排水淤塞;③填土不均匀而出现相对透水层。这样坡面渗水出逸点高,且会出现水平渗水带。这时应校核坝坡的抗滑稳定性。如坝坡稳定,对前两种情况可增设或加大坝趾排水设施,也可加做贴坡排水,并使之与坝趾排水相连。如坝坡不稳定,则应在背水坡加筑透水后戗,并在原坝面上修筑反滤层,引向坝趾排水棱体。对于第③种,可根据渗水情况修建灌浆防渗帷幕,或在上部开挖修建防渗心墙而在深部修建防渗帷幕。

导渗砂槽修筑法示意图(单位m)

集中渗水 土坝下游坝面出现成股水流涌出叫集中渗水。集中渗水往往已形成渗漏通道,对坝体的冲刷常导致严重的渗透破坏,危及坝体的安全。其原因有:①防渗体施工时局部漏铺或存在松土或强透水层;②坝体较大的不均匀沉陷导致防渗斜墙出现贯穿裂缝;③窄心墙坝由于坝壳对心墙沉陷的钳制作用,浸润线以下易出现水平裂缝;④坝体与岸坡或混凝土建筑物接头不好,压力涵管漏水等造成渗水通道;⑤反滤层质量差或未设反滤层,坝体土料发生渗水剥离,形成集中渗水通道;⑥獾、鼠及白蚁等动物在坝体内的孔洞。发现集中渗水,应根据上堵下排的原则,采取相应措施,如在通道出口处铺设反滤料,阻止坝体土料的继续流失;如流速较大,可用粘土袋在出水口周围圈筑围井,抬高出口水位,降低流速,然后在围井内填筑反滤排水,并将围井内渗水引出。查堵进水口是解决集中渗水的根本措施,可根据水面旋涡判断或用探漏工具探测进口的位置,或由潜水员在水下探洞,但要注意安全。洞口查清后,可用扣铁锅,抛棉絮和粘土袋等堵塞漏洞。当险情处理后,应对产生集中渗水的原因和破坏情况进行调查,提出相应的整修加固措施。一般原则是采用开挖回填,铺设防渗体、增补灌浆帷幕或混凝土防渗墙、翻修或改建被破坏或淤填的反滤层

坝基渗水处理

建于岩基上的土工建筑物,其坝基渗水处理见混凝土建筑物渗水处理。大部分土坝建筑在透水地基上,如坝基缺乏适当的防渗、导渗设施,或原有的防渗导渗设施失效,将使坝基的渗水量和水力坡降增大,使坝基发生管涌、流土等渗透破坏,危及坝的安全,并将使坝下游出现沼泽化现象。

坝基出现的渗水,应根据工程地质情况,采取不同的防渗措施。

单层结构坝基渗水处理 坝基由透水性大致相同的砂或砂砾石组成。最常见的是:①坝脚下游地表出现涌水翻砂,轻者在渗水口附近形成稳定的砂环,重者渗水不断将坝基细颗粒带走,发展成集中渗水通道。涌水翻砂一般成片出现,可在其附近较大范围内铺填反滤排水,以防止坝基细颗粒的连续流失。如涌水量较大时,可按坝体渗水方法处理。②坝基为透水性很大的砂卵石层,采用铺盖防渗或截水墙未能完全截住渗水,虽解决了坝基渗透稳定问题,但漏水量大,不能发挥水库效益。可采用加强或补做防渗墙或灌浆帷幕的措施以减少渗漏损失。

双层结构坝基渗水处理 坝基表层为弱透水层,下层为相对强透水层。当表层弱透水层较薄时,由于排水不畅,在弱透水层下存在较大的剩余水头,易产生涌水翻砂和坝下游大面积沼泽化现象。

多层结构坝基渗水处理坝基透水层中夹有多层连续或不连续的弱透水层。因弱透水层的位置及连续程度的不同,会发生单层结构或双层结构坝基的渗水破坏现象。

双层或多层坝基发生涌水翻砂时,如坝上游的弱透水层(天然铺盖或人工铺盖)较完整、坝基渗水量小,即使出现涌水翻砂孔,将可减少下游弱透水层的剩余水头,渗透破坏的范围不会迅速扩大,可立即用反滤料填压处理;如上游铺盖不完整,有漏洞,坝基渗水量大,可分析坝基的渗透稳定性,核算当最高库水位时,作用于地层的水力坡降,并与该地层的允许水力坡降进行对比。如工程重要,渗漏严重,或不许可大量漏水而又有条件时,可采用垂直防渗处理,截断渗水来源。当坝基覆盖层很深厚,采用垂直防渗不经济,也不现实,这时必须加强“上截、下排”。上游防渗铺盖必须设法使其完整,下游可采用多种措施,增设或改建反滤排水。如增设或加深排渗沟、增设或加密减压井、增设排水压重等。

绕坝渗水处理

水库蓄水经过坝端山坡岩(土)体渗往下游称绕坝渗水,其原因是山坡岩体破碎,节理裂隙发育以及有断层、岩溶、井泉;或坡积残积层太厚,透水性过大;或设计不当。如山坡内渗径设计过短、防渗排水措施不合理;或施工质量不好,坝端截水槽回填质量差及防渗帷幕有缺陷等。绕坝渗水将使坝端部分的坝体或岸坡内的浸润线抬高,土体阴湿、软化,集中渗水更会使土体塌陷、滑坡,甚至导致水库失事。

绕坝渗水的处理原则仍是“上截、下排”,加强原有防渗体,必要时将原防渗体加高,增设上游岸坡粘土铺盖,补加接头山体灌浆,封堵绕坝渗漏入口,减小入渗量;下游补设反滤排水体或排水压重,可根据具体情况采取一种或数种措施。

在石灰岩地区建库,往往由于存在岩溶裂隙、溶洞、暗河及落水洞等而发生绕坝(或坝基)渗水。对于溶隙、小溶洞和构造破碎带的漏水,可采用粘土(混凝土)铺盖、斜墙或灌浆帷幕防渗。对于大溶洞、暗河或孤立的落水洞,在查明其漏水系统后,可在其上口或中段加以堵塞,切断地下水通道。对落水洞群或较大的落水洞,堵塞困难时,可用粘土、混凝土浆砌石围井,将其与库水隔开。

接触带渗水处理

即土工建筑物与岩面或混凝土等其他建筑物接触带间的渗水处理。①填土与岩面和混凝土边墙间的渗水:当渗水量不大且为清水,可在渗水出口处设置反滤排水,以保护填土不被冲走;当渗水严重时,应尽快降低库水位,对渗水带进行开挖回填,必要时可增设混凝土刺墙,以增加渗径;也可对渗水带进行压力灌浆及修建防渗帷幕,渗水出口处均应做好反滤排水;②填土与输水涵洞(管)间的渗水。如渗水是由于库水沿涵洞(管)外壁渗出时,可参照上述方法处理;如渗水是由于涵洞(管)漏水造成,应关闭进口闸门,查堵漏水点;如系混凝土浇筑质量不好或接缝处理不当造成漏水,可参照混凝土建筑物渗水处理的方法加以处理(见混凝土建筑物渗水处理)。如系不均匀沉陷引起的洞身断裂,一般可待沉陷趋于稳定或加固地基后进行灌浆处理,也可提前进行灌浆。如继续断裂,再次进行灌浆。如因结构强度不够而产生的纵向或横向裂缝,可采用内衬砌的方法补强(见水工隧洞维修)。

堤防渗水处理

对于堤身裂缝和堤基的渗漏,一般来说,均可采用上述各种方法处理,但堤防线路长,承受的水头小,洪水历时较短,因此堤防渗水处理要求取材容易,施工方便,结构简单,造价低廉,常采用的措施有截渗、排渗和增加盖重。截渗常选用防渗铺盖和防渗护坡。当堤防临水一侧有较稳定的滩地,处理堤基渗水时,可选用透水性较小的土料,按规定范围铺筑。如中国黄河堤防,在临河100~200米范围内引水或提水放淤,形成天然防渗铺盖;当堤防临河一侧修有坝、垛或护岸等工程时,可将护坡部分用浆砌石混凝土沥青混凝土等修筑,对堤防也有防渗作用;也可在堤防表面用粘性土填筑厚20厘米以上的保护层(俗称“包淤”);锥探灌浆、抽槽换土对堤防也都有防渗作用;日本试用聚丙稀薄膜加固河堤,不仅防冲,也可防渗,排水护坡、堤脚排渗沟减压井,同样可作为堤防的排渗措施。在堤防的背水一侧,用土料填平塘坑、深渊,加筑戗台或加大堤坡,是中国黄河堤防结合河道清淤常用的行之有效的渗水处理方法。这种加固方法,由于工程量大,一般采用自流或机械提引的办法来实施。在含沙量较大的河流上,采用自流方式引水落淤。当要求的淤积高程较高自流不能满足时,采用机械提灌来引水引沙;在含沙量较小或清水的河流或河段上,可采用绞吸式挖泥船,先冲击扰乱临河滩地土壤,以形成高含沙水流,再用泥浆泵抽引落淤。