水利工程中土石坝渗透变形的成因及处理措施

王志光++赵晓萍

摘要：近些年来，我国的水利事业取得了巨大成就，大量水利工程项目不断建成并投入使用，对国民经济的飞速发展起到了不可估量的促进作用。在众多的水利工程项目中，土石坝是十分常见的项目，土石坝由于其材料可以就地取材，施工相对容易，所以土石坝工程相对较多，在防洪调汛以及农业生产方面发挥了巨大的作用，但土石坝施工中，常常会遇到渗漏的情况，从而引起土石坝的变形，严重影响土石坝的安全，本文主要分析了土石坝渗透变形的形成原因，并给出了一系列相关处理措施，希望在水利施工方面有所帮助。

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 DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.15.040

水利工程中土石坝是十分常见的坝形，由于其构成材料多数是由当地取材的土料、石料或土石混合料，把这些材料通过碾压、抛填等方式堆筑成挡水坝，所以施工也相对简单，土石坝应用在水利工程建设中还是相当普遍的，但需要注意的是土石坝由于其材料特点，不可避免会发生一定的渗漏，如果超过一定限度，就会引发坝体变形，产生险情，对人们的生命财产造成威胁，所以要采取一定的措施进行防范。

1土石坝渗透变形的主要情形及原因分析

土石坝由于其构成材料主要是土料、石料或是土石混合料，坝体长期在水中浸泡，水分会顺着土石料颗粒中间的缝隙进行渗透，细微的渗透不会导致坝体变形，但如果渗漏严重，就会使坝体产生严重变形而产生土坝事故。土石坝的渗透变形主要有接触的冲刷、流土、管路的涌动和接触流土四种情形：

1.1土石坝渗透变形的主要情形

1.1.1流土 这种情况主要是土料中的一些颗粒随着渗流加大，会被流水带走，造成坝体的空洞产生，局部土体有的会隆起，有的会被冲击到坝顶，多发于非粘性土体或粘性土体的渗流益出部位，这些部位的土体颗粒精细差不多，而粘性土体发生流土多数会出现脱落、断裂或者隆起。

1.1.2管涌 在土石坝的地基或者下游坡的表面常会发生管涌，这些部位一些非粘性的土质中的一些细小颗粒，在渗透作用下，会随着水的渗出而带离土体，连续的被带出，在土壤中出现一些裂缝，随着渗流的加大，会形成一些渗透通道，慢慢这些通道会在水流的作用下，越来越大，导致土石坝的内部结构被破坏，形成渗透变形。

1.1.3接触流土 这种情况主要是由于不同土料之间的土质不同，在两个土层接触面上，由于渗透系数和垂直渗透相差很大，一些小颗粒会从系数小的土层流向大的土层，从而形成接触流土，产生渗透变形。

1.1.4接触冲刷 这种变形主要是由于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，一些细小的颗粒会顺着层面被水流带走，导致层面的出现，接触冲刷会使土石坝一层层产生损伤，对土石坝的寿命产生影响。

在土石坝实际的变形中，以上四种形式有可能同时出现两种或两种以上，也有可能单一出现，所以在防护上也要分析其不同的形式，科学制定防护方案。

1.2渗透变形产生的原因

土石坝的渗透变形产生原因相对复杂，有的可能是单一原因产生，有的可能是多种原因共同作用结果。

1.2.1基础的原因 如果基础的透水层施工过程中没按要求进行，土石坝下的截水槽或者不良地基没有进行处理，都会导致坝基出现渗漏，透水严重就会产生坝体变形，严重会使坝身或坝基被透水破坏。

1.2.2材料的原因 土石坝的材料多数都是由地当选取，但并不是随意选一下就进行堆坝，而要充分考虑这些材料的物理力学特性，在设计施工时未能充分分析，很多土石坝建成蓄水后，浸润线过低，导致渗流会从下游坡面溢出，使下游坡失去稳定性。

1.2.3施工工艺原因 在实际施工中，任何一个环节都不能忽视，如果输水涵、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。

1.2.4 地质的原因 在实际施工中，一定要考虑当地的水文地质，认真重视水文地质，做好基础防渗，避免因地基的建设不科学导致基础漏水，产生土石坝变形。另外在实际施工中，一些渗流以心墙、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。

2土石坝防渗变形的处理措施

2.1水平防渗

这种防渗方法主要是通过粘土来构筑粘土层，达到防止渗漏的目的，在实际施工中可人工进行填筑粘土或者利用天然粘土进行筑坝，粘土可就地取材，这种方法具有造价低，工期短的特点，而且施工机械也简单，不需要什么特殊器材，但是相对来讲施工作业面较大。

2.2 垂直防渗

垂直防渗在土石坝的施工中适合应用在隔水层相对较浅或地基透水层太薄的情况下，能彻底解决坝身和坝基的渗漏问题。

2.2.1高压喷射灌浆防渗 根据设计布置好眼孔，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。

2.2.2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。

2.2.3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。

2.2.4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。

2.2.5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。

作者简介：王志光，大专学历，双辽市农村水利中心站，助理工程师，研究方向：农村基层水利工程的规划、设计与施工。