土石坝施工及渗流控制分析

土石坝施工及渗流控制分析

作者：张宪香

来源：《农业与技术》2015年第04期

摘 要：土石坝是水利工程建设中常见的工程项目，因其多数可以就地取材，使用当地的土石筑坝，较之混凝土坝可以节省大量的钢筋和水泥，在建筑成本上会节省很多，在水利工程中被广泛采用，具有悠久的历史。土石坝具有很多的优点，但其运行过程中也存在易受渗流危害的不足，本文重点针对土石坝施工中控制渗流方面进行分析，以供水利工程施工参考。 关键词：土石坝；水利工程；渗流；控制 中图分类号： TV541 文献标识码：A 1 土石坝概述

土石坝就是利用当地所具备的土石坝料进行堆积筑坝，这种坝型在全世界也是最常见的。在施工中，所用材料就地开采，可以充分利用开挖料，土料、石料和混合料是土石坝的主要组成材料，将这些材料经过抛填、堆积、碾压，就形成了土石坝。如果主体材料为土和砂砾，则称为土坝，如果以石渣、卵石、爆破石料为主要构成材料则称为石坝，两种材料组成大约相等时，则称为混合坝。土石坝可以从施工方式、坝的高低等标准进行分类，比如按施工方式有碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝等不同类型。土石坝还具有结构简单，便于维护管理，良好的适应变形能力等方面的优点，但土石坝也具有不能溢流、施工导流不便、粘性土料受气候影响较大等方面的不足。 2 土石坝的渗流控制 2.1 渗流

土石坝的组成材料是土料和砂砾，材料自身的特点是散粒体结构，这些散粒体颗料之间不可避免的存在一定的孔隙，所以土石坝都具有不同程度的透水性。土石坝建成后，水库或者河道需要蓄水或调流，这时水位开始上升，随着水位升高，水的压力不断增大，在压力的作用下，水流必然会顺着坝体土石料颗粒间的孔隙渗透，这样就会造成坝身、坝基和绕坝的渗漏。如果渗漏的程度不是很大，基本在设计控制之下，坝体的整体不会因渗漏而产生破坏，这样的渗漏一般可视为正常渗漏，具体表现为水流较小，水质清澈，而且水流中没有土壤颗料夹带。但如果情况相反，水流较大，水质混浊，水流中夹杂着土壤颗粒，而且随着时间推移，水流变大，且越来越混，就会对坝体产生严重的破坏，在坝基或坝体中产生管涌，这时正常渗流就会转变为异常渗流。异常渗流会对土石坝造成严重的破坏，是土石坝建设中最大的病害之一，在施工和维护中要注意异常渗流的产生。 2.2 异常渗流产生的主要原因

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土石坝渗流的产生是不可避免的，但异常渗流的产生却是可控制，控制异常渗流，必须要分析异常渗流产生的主要原因，根据原因采取有效措施进行控制。

在设计时把坝体填土和排水体间的反滤层间系数设计过大，如果渗流过大，就会使排水体流失，使得反滤层造成破坏，而产生异常渗流。在施工中如果有错断混层情况存在，或是坝体填土不坚实，都会导致反滤层受到破坏而失去反滤效果。反滤层是整个防渗体系中的重要环节，一旦遭到破坏，就会产生排水受阻，失去正常工作状态，使得渗漏破坏扩大，从而转变成异常渗流。

在设计中，一般防渗体都要达到基岩部位，或是要直达坝体底部连续可靠的粘土层，但在施工时，由于各方面原因导致施工难度加大，施工受工期或成本方面的影响，往往开挖截水槽时不能达到设计要求，使得防渗体施工也难以达到标准，给工程留下隐患，水位升高时，原因可控的渗流就会转变为异常渗流。

施工时，如果两岸岸坡呈台阶状，要把坡度进行处理，抢成平顺一些的坡度，在上下两坡度转折处，两坡角之差不应大于15°～20°这样能减少开挖。对于平台的处理，平台处填土高度与平台的两端的填土高度尽可能减少高差，避免沉陷量突变，导致产生裂缝引发渗透破坏。 2.3 土石坝异常渗流的控制措施

为了避免异常渗流的产生，对于基础一定要做好处理，承载力方面做到稳固坚实，避免坝身压力导致基础下陷。要做好防渗处理，采取防渗墙、振冲、帷幕灌浆、固结灌浆等对地基进行综合处理以达到防渗的效果。

土石坝的施工受季节影响较大，所以在施工时间上一定要科学合理的进行安排。要对施工地的水文地质、气象变化特点进行了解，避开在雨季、冰冻季节施工。因为土石坝的填土含水量过高或者冰冻的话，对于填筑有着直接的影响，存在安全陷患，影响日后的大坝安全运行。 料场开采土、石料的材料质量直接影响大坝顺利填筑，在防渗土料方面，含水量的高低也成为大坝能否快速填筑的关键，要完善而慎重地进行料场复查及复勘，确保所用料能达到设计标准，对所用土料进行必要的碾压试验，以获取重要的技术参数，土石坝工程的施工必须要求进行试坑取样，只有在填筑面碾压合格并能过验收后方可进行上一层填筑，严控施工质量。 土石坝工程量都较大，要合理进行分区，科学安排分区作业的填筑工序，根据实际情况合理划分填筑区域和进行流水作业，以及采用的机械设备及填筑情况进行调整，确保填筑质量。采用灌浆设计、灌浆工艺对坝体进行灌注粘土浆加固。 参考文献

[1] 黎军锋，曾扬.土石坝除险加固过程渗流分析[J].湖南水利水电，2005（05）.

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[2] 汪海洋，谢新生.土石坝渗流安全的有限元法应用研究[J].吉林水利，2008（12）. 作者简介：张宪香，本科，前郭县水利勘测设计队，工程师，研究方向：水利水电工程。