浅谈土坝下游浸润线逸出点上移的原因及对策

谭顺鳈

摘 要：土坝在蓄水过程中，其渗流量与坝体内和坡外浸润线逸出点的位置有很大关系，当坝体内和坡外浸润线的逸出点抬高时，渗漏流量也会随之增大。有时会出现下游坝面浸润线逸出点比设计点高，甚至高于反滤体的现象。以四川省宣汉县毛坝镇长征水库的主坝为例，阐述了上述问题。

关键词：土坝；浸润线；逸出点；渗漏

中图分类号：TV223.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0147-01

1 浸润线逸出点升高的危害

1.1 引发管涌现象

当逸出区位于反滤体以外的坝坡时，因为渗流的原因，渗漏带走了最小的土粒，进而造成土质疏松。不牢固土质的渗漏量和渗漏速度会逐渐增加，导致较大土粒流失，进而发生管涌的现象。

1.2 引发流土现象

一般而言，下游坝体常使用黏性土填筑，具有比较良好的防渗性能。在浸润线逸出区比反滤体高的设计情况下，渗流不断在土粒间冲刷，产生了与渗流方向相反的摩擦力，而渗流也对土粒作用着相同大小和相同方向的渗透压力。当渗流压力大于土的浮容重时，渗流就会冲起土粒团或土体，进而发生流土的现象，这有可能引起坝体滑坡。

1.3 引发稳定条件的变化

因下游坝坡浸润线逸出点的上移，导致逸出区域内土料的含水量ω增大，土体的内摩擦角Ψ减少，黏滞系数c降低，进而使安全系数k下降。此时，坝体的稳定性会发生变化，安全标准也会下降。

2 浸润线逸出点上移的原因

2.1 层与层之间的结合面存在隐患

在土坝工程填土时，如果不能妥善处理层与层的结合面，不能彻底处理下层已碾压完成层面的表层，就会使结合面之间出现渗透的现象，水会透过渗流沿层的结合面流至坝体外，进而使下游的逸出点上升。

2.2 施工质量较低

多数土坝蓄水工程修建于20世纪60年代末至70年代初，当时的水利工程多为“三边工程”，即“边设计、边勘测、边施工”。因条件限制，当时工程的施工质量没有保障，导致大多水利工程最终无法启动。长征水库就是该时期水利工程的典型代表，缺乏土质勘探设备、工具，且没有严谨地进行坝基地质勘探工作；没有科学分析坝体使用的土料，且上坝的土料完全依靠人力夯实，夯压效果无法满足工程的质量要求。根据勘探资料显示，该坝坝体的填土干密度为1.17～1.60 g/cm2。根据坝体扰动试验的结果，坝体的填土最大干密度为1.76 g/cm2，填土压实度为0.79，无法满足《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189—96）中对坝体填筑的规范要求。水坝建成后，坝体出现了较为严重的渗漏现象，有些坝外坡浸润线逸点高出了设计反滤体。

2.3 没有妥善处理土层的施工结合处

当工程施工面积较大时，在同一土层常采用分段施工的方法。但如果没有妥善处理分段施工的衔接处，就容易造成衔接质量较差，导致周围流出的渗流水在衔接处汇集，最终溢出坝外坡。

3 土坝的防渗措施

2012年，四川省宣汉县长征水库按“上堵下排”的原则开始治理渗漏问题。“上堵”是指在迎水面下层采用土工膜防渗，上层采用浆砌砼六棱块防浪，坝基、坝身轴线以上部分封堵渗漏入口。这样可使坝体、坝基的防渗能力得到增强，降低坡降并延长途径；“下排”是指为了给渗透水提供排放通道，且不流失水土，采用了布设反滤体的方式。通常在坝体表面布设反滤体，但考虑到反滤体应融入周围的生态环境中，则不能只在坝体表面布设反滤体。

3.1 建造深层反滤盲沟

为了防止水土流失，要尽可能地在较深的层面疏通渗流的排放通道，使存在水土流失隐患区域内的土体质量增大。因此，建造深层反滤盲沟是十分必要的。盲沟应建造在坡内，以网状排列。盲沟可以以沙和碎石作为反滤料，以沙、土工滤膜和PE管作为滤层。长征水库坝外坡11个反滤体的逸出点，都采用了沙和碎石建造反滤盲沟。其中，断面底宽0.5 m、深1.3 m，呈梯形，根据现在的实际情况，采取了开挖量最小，不会在上游面形成反坡的开挖方式。在开挖面中回填了0.7 m的中沙，回填沙的中、下部设置了0.25 m×0.25 m的方形碎石导流通道，碎石周边沙的厚度≥0.3 m，渗透水融汇后可直接排入大坝反滤体或进入排水沟。此外，为了保护自然环境，应该回填盲沟表面的土方。

开挖断面底宽0.4 m、深1.2 m，呈梯形，其要求与上述一致，但在开挖面内回填的中沙约为0.8 m。在回填中沙中埋了PE排水管，管壁钻孔的直径约为6 mm，孔距在20～45 mm之间，并采用土工膜包裹了一两层，最终回填表面的土方。

3.2 设置深层反滤层

为了避免管涌的发生，避免结合处、层结面的渗流，应设置深层反滤层解决这些问题。管涌和集中渗流会将最小的土粒带走，造成土质疏松，长此以往，集中渗流会逐渐瓦解结合面，使原有的通路增大，进而给大坝埋下了安全隐患。在长征水库中出现了多处典型的管涌现象，其原因可能是位于左坝肩的结合面处理不当。为了有效解决该问题，在该处设置了深层反滤层。左坝肩结合面设置深层反滤层的操作步骤为：在管涌处的坡面挖1个深0.8 m、底宽1.3 m的正方形土坑；在管涌处挖1个0.3 m×0.3 m×0.2 m的土坑；用中沙回填第二个土坑，在其底部至坡面铺土层并种植植被，且在反滤层中设置防腐蚀的PE导渗管4根、D100管1根。采用该方案，可避免细小的土粒被带走后堵塞渗流管道，从而防止管涌现象的发生。实施该方案后，之前的管涌处已没有小土粒流出，下游的水质也得到了改善。调查显示，该水坝的渗流量逐年下降，土体稳定。

参考文献

[1]温天勇.水利工程中土坝的防渗流方法概述[M].上海：上海科学出版社，2004.

〔编辑：张思楠〕endprint