水利工程中土石壩滲透變形的成因及處理措施

王志光++趙曉萍

摘要：近些年來，我國的水利事業取得了巨大成就，大量水利工程項目不斷建成并投入使用，對國民經濟的飛速發展起到了不可估量的促進作用。在眾多的水利工程項目中，土石壩是十分常見的項目，土石壩由于其材料可以就地取材，施工相對容易，所以土石壩工程相對較多，在防洪調汛以及農業生產方面發揮了巨大的作用，但土石壩施工中，常常會遇到滲漏的情況，從而引起土石壩的變形，嚴重影響土石壩的安全，本文主要分析了土石壩滲透變形的形成原因，并給出了一系列相關處理措施，希望在水利施工方面有所幫助。

關鍵詞：土石壩；防滲；變形；處理措施

中圖分類號： TU592 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.15.040

水利工程中土石壩是十分常見的壩形，由于其構成材料多數是由當地取材的土料、石料或土石混合料，把這些材料通過碾壓、拋填等方式堆筑成擋水壩，所以施工也相對簡單，土石壩應用在水利工程建設中還是相當普遍的，但需要注意的是土石壩由于其材料特點，不可避免會發生一定的滲漏，如果超過一定限度，就會引發壩體變形，產生險情，對人們的生命財產造成威脅，所以要采取一定的措施進行防范。

1土石壩滲透變形的主要情形及原因分析

土石壩由于其構成材料主要是土料、石料或是土石混合料，壩體長期在水中浸泡，水分會順著土石料顆粒中間的縫隙進行滲透，細微的滲透不會導致壩體變形，但如果滲漏嚴重，就會使壩體產生嚴重變形而產生土壩事故。土石壩的滲透變形主要有接觸的沖刷、流土、管路的涌動和接觸流土四種情形：

1.1土石壩滲透變形的主要情形

1.1.1流土 這種情況主要是土料中的一些顆粒隨著滲流加大，會被流水帶走，造成壩體的空洞產生，局部土體有的會隆起，有的會被沖擊到壩頂，多發于非粘性土體或粘性土體的滲流益出部位，這些部位的土體顆粒精細差不多，而粘性土體發生流土多數會出現脫落、斷裂或者隆起。

1.1.2管涌 在土石壩的地基或者下游坡的表面常會發生管涌，這些部位一些非粘性的土質中的一些細小顆粒，在滲透作用下，會隨著水的滲出而帶離土體，連續的被帶出，在土壤中出現一些裂縫，隨著滲流的加大，會形成一些滲透通道，慢慢這些通道會在水流的作用下，越來越大，導致土石壩的內部結構被破壞，形成滲透變形。

1.1.3接觸流土 這種情況主要是由于不同土料之間的土質不同，在兩個土層接觸面上，由于滲透系數和垂直滲透相差很大，一些小顆粒會從系數小的土層流向大的土層，從而形成接觸流土，產生滲透變形。

1.1.4接觸沖刷 這種變形主要是由于滲流在流經地基接觸面與建筑物的接觸面或者系數不同的土層接觸面時，一些細小的顆粒會順著層面被水流帶走，導致層面的出現，接觸沖刷會使土石壩一層層產生損傷，對土石壩的壽命產生影響。

在土石壩實際的變形中，以上四種形式有可能同時出現兩種或兩種以上，也有可能單一出現，所以在防護上也要分析其不同的形式，科學制定防護方案。

1.2滲透變形產生的原因

土石壩的滲透變形產生原因相對復雜，有的可能是單一原因產生，有的可能是多種原因共同作用結果。

1.2.1基礎的原因 如果基礎的透水層施工過程中沒按要求進行，土石壩下的截水槽或者不良地基沒有進行處理，都會導致壩基出現滲漏，透水嚴重就會產生壩體變形，嚴重會使壩身或壩基被透水破壞。

1.2.2材料的原因 土石壩的材料多數都是由地當選取，但并不是隨意選一下就進行堆壩，而要充分考慮這些材料的物理力學特性，在設計施工時未能充分分析，很多土石壩建成蓄水后，浸潤線過低，導致滲流會從下游坡面溢出，使下游坡失去穩定性。

1.2.3施工工藝原因 在實際施工中，任何一個環節都不能忽視，如果輸水涵、洞砌襯時所用砂漿不飽滿，周邊粘土沒有密實夯壓，或者因為回填的時候灌漿不夠嚴實，會導致涵、洞滲透變形。

1.2.4 地質的原因 在實際施工中，一定要考慮當地的水文地質，認真重視水文地質，做好基礎防滲，避免因地基的建設不科學導致基礎漏水，產生土石壩變形。另外在實際施工中，一些滲流以心墻、斜墻等裂縫為集中通道導致管涌，引起壩身滲漏變形，嚴重的還會導致壩體的失事破壞。

2土石壩防滲變形的處理措施

2.1水平防滲

這種防滲方法主要是通過粘土來構筑粘土層，達到防止滲漏的目的，在實際施工中可人工進行填筑粘土或者利用天然粘土進行筑壩，粘土可就地取材，這種方法具有造價低，工期短的特點，而且施工機械也簡單，不需要什么特殊器材，但是相對來講施工作業面較大。

2.2 垂直防滲

垂直防滲在土石壩的施工中適合應用在隔水層相對較淺或地基透水層太薄的情況下，能徹底解決壩身和壩基的滲漏問題。

2.2.1高壓噴射灌漿防滲 根據設計布置好眼孔，將噴射管放入事先用鉆機鉆的孔中，用射出的高壓射流沖切從而破壞土體，同時導入水泥漿液并與沖切土體充分攪拌之后，把噴嘴上提，巖漿凝固之后，按設計的厚度、深度和方向同地基緊密結合成混凝體，從而起到防滲變形的作用。

2.2.2建造混凝土防滲墻 在建成的覆蓋層透水層或者壩體中用專用工具建造槽型孔，用以加固土石壩壁，并采用高壓泵把泥漿壓入槽型孔的底部，從孔底攜帶著巖渣流回到地面，然后再用直升套管往槽孔里面澆筑混凝土，從而形成連續的混凝土墻，起到防滲變形的作用。

2.2.3土工膜防滲 這種方式可以增加滲透半徑，從而降低坡降、減少滲漏量，卻不能完全把滲流截斷，且這種方法只對滲漏原因比較單一的壩體起作用。

2.2.4劈裂灌漿防滲 在一定壓力的作用下，沿著軸線小主應力面劈開壩體，灌注泥漿，并讓泥漿與壩體相互擠壓，以形成厚10～50厘米的不間斷泥墻，這樣可以防滲變形。

2.2.5套井回填防滲 先用沖抓機造孔，開挖完工后用粘土回填同時用夯實錘把粘土夯實，相當于用粘土在壩體中構筑了一道防滲墻，從而達到防滲變形的目的。

作者簡介：王志光，大專學歷，雙遼市農村水利中心站，助理工程師，研究方向：農村基層水利工程的規劃、設計與施工。