土石坝及提防结构分析

何仕强

【摘要】土石坝是目前水利工程建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计，中国土石坝数量占到大坝总数的93%。但土石坝建设最大的病害即是渗漏，如何控制和预防渗漏是土石坝工程建设中最主要的工作之一。

【关键词】土石坝；渗流；控制理论

水利工程中，土石坝是常见的工程项目，在施工过程中土坝及地基中的渗流，由于其机械或化学作用，可能使土体产生局部破坏，称为“渗透破坏”，严重的渗透破坏可能导致工程失事，因此必须加以控制本文就针对土石坝的渗流进行分析，并给出了防治措施。

1.土石坝工程渗漏的常见类型及原因分析

1.1 土石坝坝体渗漏的原因

随着水利工程的大力开发建设，工程的质量问题时有发生，特别是水库、坝体的渗漏问题，在洪水来临之时无法形成很好的挡护，给人们的生命和财产安全带来了很大的危害。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：一是坝体单薄或土料透水性大；二是筑坝质量差，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；三是反滤设施质量差，未按设计要求铺设反滤层，土石混合坝未设过渡层；四是坝后反滤排水体高度不够；五是坝下涵管、埋管的外壁与土体结合部回填不密实，涵洞未做截流环；六是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：一是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；二是库内粘土铺盖下未设反滤层，渗水压力破坏了铺盖；三是坝基清理不彻底，在进行坝基施工前未按相关规定把坝基清理干净，部分杂草、树根残留，严重影响了层面之间的贴合度，所以导致渗水发生；四是水库管理问题：由于非法施工和人为原因造成了水库天然铺盖的破坏，导致坝基渗水。

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巖处，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：一是山体单薄，覆盖层也单薄，阻水性不好；二是岩层破碎，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.土石坝施工中的渗流控制

土石坝施工过程中如何有效地控制渗流：第一，做好基础处理很关键。对大型的土石坝进行填筑施工以前，一般都需要采用一定的方法对地基进行综合处理，如采用防渗墙、帷幕灌浆、振冲以及固结灌浆等。特别是修建的工程处于深覆盖层上的时候，由于基础处理的工程量较大，从而不可预见的因素更多。第二，为了控制施工工期的季节性，应当充分掌握当地的地质情况以及水文气象资料。土石坝在施工中受到水文气象的影响很大：雨期由于土料的含水量较高，施工的强度就会受到严重的干扰；在冬季如果不采取一定的措施土料就会容易上冻，无法进行填筑，并且冬雨季施工虽然投入大，但是产出却很小。因此，必须采取针对性的措施应对冬雨期施工。对于土石坝工程一般不允许漫顶过流，在截流后应当加快施工以在汛前将坝体的全断面或度汛小断面填筑至拦洪度汛，这就导致填筑坝体的施工工期相对紧张。在月平均气温0℃以下北方的冬季施工时，开挖工程、混凝土工程、灌浆工程以及填筑工程由于受到河流、土层冻结的影响，为了安全度汛并按期达到拦河高程，必须提高月填筑强度。第三，保证工程所用料场开采土以及石料的质量。所有进场的材料一定要进行复查，不合格的材料严禁进场，严禁使用，同时做好料场复查和储量计算，以免造成材料短缺而窝工或材料过度囤积而浪费。对于土石坝来讲，料场起着至关重要的重要，更是影响大坝能否顺利填筑的薄弱环节。通过多年的工程时间，与坝址的勘探程度相比料场的地质勘探远远不足，仅仅通过地形勘察或探洞对填筑较大的堆石料进行地质描述是不够的，这样就会容易与招标文件形成较大的出入而不能够保证大坝填筑级配的质量。第四，填筑施工的关键是如何确定一个合理的坝面分区，较大的土石坝体型为坝面的分区流水作业提供了必要的场面。在填筑工序上土石坝工程一般分为辅料、摊铺、洒水、压实、质检等工作。防渗土料的施工在坝面分区的流水作业中，划分填筑区域和流水作业应当根据填筑需要以及实际情况进行合理的划分，同时还要根据采用机械设备和填筑的情况进行调整。对采用平起填筑与临时断面填筑的土石坝工程，不可为一味减少临时断面填筑量而影响大型机械的正常施工，必须要确保填筑质量。第五，在实际施工中主要采用土石坝坝体灌注粘土浆的加固技术，通过灌浆设计以及采用灌浆工艺等确定并采用坝体以及坝基的加固技术。

结束语：

水利工程一般是国家出资修建的关系到国计民生的重点建设工程。由于工程的特殊性，水利工程的防渗漏问题一直是全社会普遍关注的技术问题。渗漏问题在病险土石坝最为常见，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]徐学孔.土石坝渗流及应对施工技术探析[J].水科学与工程技术，2013（01）.

[2]党雪梅.土石坝除险加固设计水利[J].技术监督，2010，18（5）.

[3]王宏庆.浅谈土石坝的渗流问题[J].内蒙古水利，2011（03）.