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小型土石坝水库渗漏原因分析与处理措施

吴飞龙
  
工程技术探索
2025年27期
普洱市思茅水投建设开发有限公司 云南普洱 665000

摘 要:本文聚焦小型土石坝水库渗漏问题,深入剖析其坝体、坝基及绕坝渗漏的成因,涵盖土料质量、施工质量、地质条件、水文地质、施工处理等多方面因素。针对不同成因,提出相应的处理措施,如坝体防渗加固、坝基处理及绕坝渗漏防治等,旨在为保障小型土石坝水库安全运行提供理论依据与实践指导。

关键词:小型土石坝水库;渗漏原因;处理措施

引言

小型土石坝水库在我国水利工程中占据着重要地位,它们在防洪、灌溉、供水等方面发挥了巨大作用。然而,随着使用年限的增加,许多小型土石坝水库出现了渗漏问题,不仅影响了水库的正常功能,还对下游地区的人民生命财产安全构成了威胁。渗漏问题的产生往往是多种因素综合作用的结果,准确分析渗漏原因并采取有效的处理措施,对于保障小型土石坝水库的安全运行至关重要。

一、小型土石坝渗漏成因

(一)坝体渗漏原因

坝体渗漏原因复杂多样。建设水库大坝时,使用的坝体建筑土料和石料质量不过关,填筑大坝的土质透水性太大、土料中含有杂质、填筑时坝体密度不符合要求,都会导致坝体抗渗能力降低。施工质量差也是重要因素,铺土层太厚、坝体碾压方式落后,使得坝体密实度低于规范要求,坝体土层间结合部处理不当,形成集中水平渗漏带。坝下输水涵洞未设置截水环,或涵管周围填土质量差、管身断裂,会引发坝体异常渗漏。没有设置排水和反滤设施,或设施失效,会使浸润线抬高,导致下游坡饱和渗水。此外,大坝遭受白蚁危害,库水会沿蚁道渗漏;坝体结构不合理,坝身单薄、渗径过短,也会造成渗漏问题。

(二)坝基渗漏原因

坝基渗漏原因多样且复杂。地质因素首当其冲,坝基地质条件不佳,存在裂缝、溶洞、节理等天然缺陷,库水会通过这些通道渗漏,不同地质条件下,基岩的渗透率差异很大,如花岗岩等致密岩石渗透率低,砾石、砂层等松散岩石渗透率高,渗漏量也相应不同。施工方面,若坝体施工未能有效处理坝基,或止水帷幕不严密、基础灌浆不充分,会导致坝基出现渗漏。水文地质条件也有影响,地下水位较高时,坝基受到的压差梯度更大,渗漏量增加。坝体荷载也不容忽视,水压、土压力等使坝基基岩产生应力变形,改变孔隙率和渗透率,影响渗漏量。

(三)绕坝渗漏原因

绕坝渗漏成因复杂,涉及地质、施工及环境等多方面。地质方面,若坝端两岸地质条件差,如土石坝两岸连接的岸坡为条形山或覆盖层单薄的山包,存在砂砾透水层、透水性过大的风化岩层、坡积层太厚且为含石块泥土、岩层破碎、节理裂缝发育或有断层通过,而施工又未妥善处理,易引发绕坝渗漏。施工问题也不容忽视,施工取土或水库蓄水后风浪淘刷,破坏上游岸坡的天然铺盖,为渗漏创造条件。同时,若地质考察工作不到位,不清楚施工现场地质条件和水文状况,未对土石坝周围地质土体详细检测分析,使浸润线设定与实际水体高度差距大,水体易顺着岸坡渗漏到下游岸边,冲刷后岸坡稳定性降低,进一步加剧渗漏问题。

二、小型土石坝水库渗漏的处理措施

(一)坝体渗漏处理措施

坝体渗漏处理需依据不同成因精准施策,以保障坝体安全与工程效益。对于因坝体建筑土料和石料质量不佳,像土料透水性大、含杂质、填筑密度不达标导致抗渗能力降低的情况,若坝前水深浅、粘性土料缺乏且上游坡相对平整无障碍,可采用土工膜截渗,借助土工膜的良好防渗性能,有效阻止库水渗透;若粘性土料充足,则可在上游坡抛粘土(袋)修筑前戗截渗,增加坝体的

抗渗层,提高防渗效果。

施工质量差造成的渗漏,如铺土层厚、碾压方式落后使坝体密实度不足,可采用导渗砂槽法。在渗漏严重的坝坡部位,钻成并列排孔形成导渗砂槽,将坝体中的水引导排出,降低浸润线;当坝体透水性强、下游坡土体松软,或坝体断面小,采用导渗沟有困难且滤料丰富时,可采用滤层导渗法抢护,通过铺设滤料,使渗水有序排出,减少坝体的含水量。

对于坝下输水涵洞问题引发的渗漏,要及时设置截水环,修复或更换断裂管身,并保证涵管周围填土质量,防止坝体异常渗漏。而大坝遭受白蚁等生物危害时,需进行毒杀生物并堵塞洞穴,避免库水沿蚁道渗漏。此外,还可通过改善坝体结构,解决坝身单薄、渗径过短等问题,从根本上增强坝体的抗渗能力。

(二)坝基渗漏处理措施

坝基渗漏处理需综合施策,遵循“上堵下排”原则,以有效解决渗漏问题,保障坝体安全。对于因坝基存在裂缝、溶洞等地质缺陷以及止水帷幕不严密、基础灌浆不充分导致的渗漏。

高压喷射灌浆防渗技术也是常用手段,按设计布孔钻孔,将含高压水水管、注浆管和风管的喷射管置于孔内,高压射流冲切破坏土体,同时导入水泥浆液与土体搅拌,喷管上提使浆液凝固,与地基结合成紧密凝结体,起到防渗作用。

当坝基透水层较浅时,可在坝脚下游附近设排水沟排水减压;若透水层较厚,渗流绕过沟底,可采用伸到透水层中的完整减压沟。按排水沟形状可分矩形、梯形、半圆形三种。

对于坝后管涌口附近积水较深难以形成围井的情况,可采用水下抛填导滤堆的办法,先填块石消杀水势,再分层倾倒沙石料形成导滤堆,控制险情发展,也可用土袋做成水下围井节省砂石滤料。当背水坝脚附近出现分布范围较大的管涌群险情时,可在出险范围外抢筑围堰截蓄涌水,抬高水位,然后安设排水管排出余水。

(三)绕坝渗漏处理措施

绕坝渗漏处理需根据不同情况采取多种措施。若因坝端岩石节理裂隙发育、绕渗严重,可采用灌浆帷幕处理,坝肩两岸的灌浆帷幕要与坝基灌浆帷幕形成完整防渗帷幕,堵塞深部透水岩带的孔洞裂隙。

对于土石坝岸坡平缓且周围黏土多的情况,可顺着上游岸坡设置防渗墙,还可在斜墙下部设定截水墙并铺设防水层,增强防渗效果,提升土石坝稳定性,减少绕坝渗漏。

当岸坡存在强透水层引起绕坝渗漏时,对心墙坝可在坝端开槽做黏土截水墙或混凝土防渗齿墙,且必须和坝身心墙连接,切断渗流。

若是因动物洞穴和根茎腐烂的孔洞引起绕渗,可开挖后回填黏土并夯实;迎水面冲刷部位除保证填筑质量,可铺设砂卵石垫层后浇筑混凝土护坡或采用浆砌块石护坡。

在下游岸坡绕坝渗流出口段,铺设导渗排水反滤层,保护土料不流失,防止渗透破坏;对岩石岸坡,渗水较小时可做干砌石排水沟并铺设反滤,渗水严重时可打基岩排水孔或排水平洞引出渗水。

结论

小型土石坝水库渗漏问题是一个复杂且严峻的挑战,其成因涉及坝体、坝基和绕坝等多个方面,是地质、施工、水文等多种因素综合作用的结果。准确分析渗漏原因并采取针对性的处理措施,对于保障小型土石坝水库的安全运行至关重要。通过改善土料质量、加强施工质量修复、灌浆处理、修建防渗墙、修复岸坡铺盖等一系列措施,可以有效解决不同类型的渗漏问题。然而,在实际工程中,还需要根据具体情况灵活运用这些措施,并不断加强水库的日常监测和维护管理,及时发现和处理潜在的渗漏隐患,确保小型土石坝水库持续、稳定地发挥其防洪、灌溉、供水等重要功能,为社会经济发展和人民生命财产安全提供坚实保障。

参考文献

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