浅析中小型土石坝管涌与流土防治
- 格式:pdf
- 大小:295.97 KB
- 文档页数:2
土石坝渗流破坏类型分析及防治措施土石坝渗流破坏类型分析及防治措施摘要:根据国内外大量失事大坝资料证实,由渗透破坏引起的事故占到四成以上。
因此渗流问题是影响土石坝安全的主要因素。
本文对土石坝渗流破坏机理进行分析及总结出防治方法措施关键词:土石坝渗流破坏防治措施土石坝是应用最广的挡水建筑物,用散粒材料填筑在不同的坝基上,挡水后上下游的水头差引起了水通过坝体、坝基及两岸坡向下游渗流。
由于勘测设计不当、施工质量不良和管理运行不当以及渗流、地震等,使土石坝及其坝基发生缺陷病害,甚至垮坝失事。
重要的病害有渗流破坏、滑坡、裂缝、地震震害和液化及其他病害。
针对这些病害必须采取选用这种或那种坝体和坝基加固技术,以保证土石坝的安全及其水库的正常运用。
根据国内外大量失事大坝资料证实,由渗透破坏引起的事故占到四成以上。
因此渗流问题是影响土石坝安全的主要因素。
一、土石坝渗流破坏类型坝体渗漏浸润线从坝坡逸出将导致坝坡湿润或沼泽化:这种现象一般发生在均质坝或混合土料坝型中,过高的浸润面增加了滑坡的可能性,同时由于渗流的长期作用和气温及降雨的影响,坝坡土体的抗剪强度减小,局部渗透破坏,导致滑塌的可能性加大。
下游坝面出现集中渗漏;坝体在分层填筑时土层较厚,施工机械的功率不足,致使每层填土上部不密实,局部疏松,形成水平集中渗漏带,有的坝由于施工组织落后,特别是大规模的人工填筑施工,采用分段包干的填筑方法,土层厚薄不一,上升速度不一致,致使相临两段的接合部位出现了少压或漏压的松土带。
坝体裂缝渗漏:坝体开裂是形成坝体隐蔽渗漏的原因之一,由于心墙或斜墙后坝壳一般是强透水的土料,通过裂缝的集中渗漏将在坝壳中扩散,因而难以发现集中渗漏区,根据坝壳浸润面观测成果也难以判断渗漏的存在。
2、坝后地面渗漏土石坝外坡坝后地面出现砂沸、砂环、泉涌、管涌或沼泽化是经常遇到的渗漏现象,其成因与地层的构造及未能采取有效的渗流控制有关。
对表层透水性较小的粉细砂、淤泥或壤土,其下为强透水的砂砾石或砂层地基,若坝后没有采取排水减压措施(减压井、减压沟)或有排水设施,但是由于这种地层的渗流出逸坡降较大,当出逸坡降大于表层土的临界坡降时,坝后地面即出现砂沸等破坏现象。
浅谈水库工程土石坝施工中的渗流问题与解决对策文章结合土石坝施工的实际工作经验,对工程中存在的渗流问题进行探讨,提出相应的解决对策,以此来保证工程质量。
标签:土石坝渗流水库工程土石坝是历史最为悠久的一种坝型,目前仍然被广泛应用,发展的态势也是最快的。
我国土石坝数量占到大坝总数的93%,优势非常明显。
土石坝很依赖当地的资源,就地取材,充分利用当地材料,例如土料、石料和混合料,通过抛填、碾压等方式筑成大坝。
关于土石坝的分类,主要有以下几种:土石坝按照材料可以分为土坝、堆石坝以及土石混合坝。
土石坝按照施工方法的不同可以分为碾压式、充填式、水中填土坝以及定向爆破堆石坝等。
土石坝具有节约运输成本、结构简单便于改造、适应变形的良好性能、施工工序较少等优点。
但是土石坝还具有坝身一般不能溢流、填筑粘性土料受气候影响大以及施工导流不如混凝土坝方便等缺点。
由于土石坝施工建设的最大危害就是渗流,因此,在土石坝工程建设的时候首先应当考虑如何控制以及预防渗流的问题。
土石坝是由土料和砂砾组成的,这些材料组成了的散粒体结构从而存在大量的孔隙,这就造成了土石坝本身具有一定的透水性。
当水库蓄水后就形成了一定的水压力,水就会在水压力的作用下顺着孔隙渗向下游,从而导致坝身、坝基还有绕坝的渗漏。
能够控制在一定范圍之内的正常渗流是不会对大坝产生破坏力的,但是异常的渗流就具有一定的渗透破坏能力。
溃坝是渗透对大坝造成的最直接也是最严重的后果。
因此,确保土石坝安全的一项重要的措施就是将坝体以及坝基的渗流控制在正常范围内。
渗流基础理论的实施措施就是渗流的控制技术,通常的渗流控制技术包括:反滤坝、灌浆、坝体和坝基的密度加固、土工合成材料加固、土石坝坝体灌注粘土浆加固、土石坝坝坡滑动破坏加固以及防渗墙、坝体坝基加固技术等。
产生异常渗流的原因如下:第一,由于层间系数过大、施工时存在错断混层现象以及填土不密实等原因造成反滤层被破坏而失效。
如果前面所讲的防渗体破裂或出现渗漏通道时,只要反滤层仍旧工作正常,仍旧不会造成渗漏破坏的进一步扩大。
土石坝的坝基处理及渗流变形的防治1土石坝的坝基处理土坝对地基的要求比混凝土坝低,一般不必挖除地表透水土壤和砂砾石等。
但是,为了满足渗透稳定、静力和动力稳定、容许沉降量和不均匀沉降等方面的要求,保证坝的安全经济运行,也必须根据需要对地基进行处理。
1.1 岩基处理针对土石坝的特点,岩基的处理主要应注意以下四点:(1)岩基上的覆盖层。
对中、低土石坝,只需将防渗体坐落在基岩上,形成截水槽以隔断渗流即可。
对高土石坝,最好挖除全部覆盖层,使防渗体和坝壳均建在基岩上。
(2)防渗体与基岩的连接。
防渗体与基岩的接触面应紧密结合。
以前多要求在防渗体的基岩面上浇筑混凝土垫层或混凝土齿墙。
但混凝土垫层和齿墙的作用并不明显,受力条件不佳,易产生裂缝,因此,现在的发展趋势是将防渗体直接建在基岩上。
(3)基岩内部防渗处理。
主要是防渗帷幕。
一定要做到万无一失,防渗幕是很重要的一项工程。
(4)对不良地质构造的处理。
对断层、破碎带等不良地基构造,主要考虑起渗透稳定性和抗溶蚀性能,而不太看重其承载力和不均匀沉降。
处理方法主要有:水泥灌浆或化学灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙、设置防渗铺盖等。
1.2 砂砾石地基处理砂砾石具有足够的承载能力,压缩性不大,干湿变化对体积的影响也不大。
但砂砾石地基的透水性很大,渗漏现象严重,而且可能发生管涌、流土等渗透变形。
砂砾石地基的处理,主要是对地基的防渗处理。
1.3 垂直防渗设施垂直防渗是解决坝基渗流问题效果最好的措施。
垂直防渗的效果,相当于水平防渗效果的三倍。
因此,在土石坝的防渗措施中,应优先选择垂直防渗措施。
垂直防渗措施主要有:粘性土截水墙、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、板桩等。
1.4 粘性土截水墙(1)当砂砾石透水地基的深度不大时,可将截水墙直接伸入岩基,并与岩基紧密相连。
这种情况下的截水墙结构简单,工作可靠,防渗效果好;当砂砾石透水地基的深度较大时,可将截水墙深入坝基一定深度,不与岩基相连,称为悬挂式截水墙,但防渗效果较差。
土石坝裂缝,管涌抢险方案绪言土石坝裂缝、管涌等问题,是在工程建设、运行、维护过程中常见的安全隐患。
如果不及时采取有效的抢险措施,很容易导致严重的灾害事故发生,造成不可估量的损失。
因此,制定科学合理的抢险方案,是保障工程安全的重要措施。
本文将从土石坝裂缝和管涌两个方面出发,提出相应的抢险方案。
一、土石坝裂缝的抢险方案土石坝裂缝是指土石坝的表面或内部出现的裂缝,通常是由于坝体内部的应力变化或结构损伤引起的。
一旦发现土石坝裂缝问题,就需要及时采取措施防止裂缝扩大,保障坝体的稳定性。
下面是土石坝裂缝的抢险方案。
1、紧急排水发现土石坝裂缝后,要立即进行排水,降低坝体内部的水压。
可以采用引入排水管进行排水,也可以通过挖掘坝体内部的排水沟进行排水。
2、加固处理对于发现的小型裂缝,可以采用灌浆、铺设防渗材料等方法进行修复。
对于较大且扩展较快的裂缝,需要进行加固处理,一般可以采用加固筋、加固板等方法进行加固。
3、应急疏散若土石坝裂缝问题严重,可能会威胁到周围居民的生命财产安全,此时需要对周围居民进行应急疏散。
二、管涌的抢险方案管涌是指管道内部的液体或气体,在管道突然断裂或破损时,向外喷涌形成的现象。
管涌不仅会影响到管道本身的安全性,还可能对周围环境造成影响。
下面是管涌的抢险方案。
1、切断管道一旦发现管涌问题,需要立即对管道进行切断处理,以防止液体或气体向外喷涌,危及周围人员的生命财产安全。
2、临时封堵在切断管道后,需要对管口进行临时封堵,防止液体或气体继续向外喷涌。
可以采用临时堵头、钢板、石灰等材料进行封堵。
3、现场安全在进行抢险时,需要注意现场安全,加强施工人员的安全防护,确保人员和设备的安全性。
总之,针对土石坝裂缝、管涌等问题,制定科学合理的抢险方案,既能防止事故的发生,又能最大限度地保护周围居民的生命财产安全。
同时,在平时的工程建设、运行、维护过程中,也应加强安全管理,做好预防措施,以避免安全隐患的产生。
浅议小型土石坝水库大坝渗漏原因与处理技术【摘要】水库大坝的安全问题是现代水利工程领域所面临的重要课题之一,涉及居民的人生财产安全以及国家的经济发展,其重要性不言而喻。
其中土石坝的异常渗漏是常见病害,也是重大安全隐患之一。
因此应该加强对异常漏水的处理,提高土石坝的安全性,以确保大坝的正常功能。
本文综述了土石坝水库大坝的主要渗漏原因,并且提出相应的解决措施和处理技术。
【关键词】大坝渗流;渗漏原因;大坝安全;处理技术引言水库在抵御洪涝灾害以及灌溉生产方面发挥着举足轻重的作用,为推动我国的经济发展,促进农业生产做出了巨大的贡献。
但是由于受到经济和技术等客观因素的制约影响,大部分小型土石坝水库大坝质量普遍较低。
加上管理不善,年久失修,维护欠妥,施工不佳等原因,大坝异常渗漏事件常有发生。
土石坝的异常渗漏不仅威胁下游居民的生命财产安全,极大浪费宝贵的水资源,同时也影响到农业生产,对国家粮食安全极为不利;加之对土石坝异常渗漏现象的反复处理也将会造成人力,物力,财力的极大浪费。
因此土石坝的异常渗漏现象是现代水利工程界关心的重大问题之一,也是有待解决的棘手问题。
1 土石坝的渗漏原因分析土石坝属散粒体结构,土料颗粒之间存在较大孔隙,因此水库蓄水后,在水压力的作用下,库水就会通过这些孔隙或坝体与地基的接触面向下渗水。
如渗水量在设计范围内就属正常现象,超过设计允许渗水量,或者逸水点太高、下游坡面出现渗水散浸、集中渗水、管涌、流土等类型的属异常渗漏。
总体来看,土石坝渗漏主要发生在坝体、坝基;共有坝体渗漏、坝基渗漏和绕坝渗漏三种形式:库水通过坝体在下游坡面渗出为坝体渗漏;库水通过坝基的透水层从下游坡脚或坡脚以外的薄弱部位渗水为坝基渗漏;库水绕过坝端在下游岸坡渗出属绕坝渗漏。
究其缘由,主要有以下几个方面:1.1 建筑用土料质量劣质,不符标准1.1.1 填筑土料不纯,含杂质较多由于施工方的监测不严,导致质量低下的土料鱼龙混杂,酿成巨大的安全隐患。
对流沙、管涌的防治方法与预防措施 (一)对流沙、管涌的防治方法与预防措施流沙和管涌在地质工程中是比较严重的问题。
它们不仅会危害人类的身体安全,还会导致工程的落后和浪费时间和经济资源。
因此,必须采取措施来防治和预防流沙和管涌的发生。
一、预防流沙和管涌发生1.对地质结构进行深入了解,进行科学评估地质结构是流沙和管涌的重要诱发因素。
如山体的地质构造和地层组成、地下水的流动速度和水位等。
在开始地质勘探时,必须进行深入了解和科学评估,以便及时发现和解决地质问题,从而避免流沙和管涌的发生。
2.选择适应地质环境的合理建筑方案选择适应地质环境的合理建筑方案是避免流沙和管涌的重要措施。
应在地质勘探的基础上进行充分考虑,采用适宜的地基加固技术,将建筑物的重心向下控制,减少建筑物的震动,从而降低地质烈度的影响。
3.实行科学施工和安全管理在进行地质工程施工时,必须采取科学施工和安全管理措施。
应制定详细的施工方案,并且在施工前进行安全评估和风险预警。
施工人员必须接受培训,掌握科学施工方法并且严格遵守工程安全标准规范。
二、防治流沙和管涌1.对流沙和管涌进行疏导和消除一旦发现流沙和管涌的情况,必须立即对其进行疏导和消除。
对于小规模的管涌,可以在管涌口设置暂时的隔水圈,以防止水流进入管涌,同时立即进行修复。
而对于大规模的流沙和管涌,可以选用土桩、黄土墙等加固技术,防止流沙流量过大,管涌口被冲塌。
2.加强地下水的管理和监测地下水的流动速度和水位对流沙和管涌的发生起着至关重要的影响。
因此,对于地下水的管理和监测,必须严格加强。
对于地下水位较高的地区,应进行排水处理,保证工程区域内的地下水位稳定,并及时监控工程区域内的地下水变化情况。
3.采取合适的地质探测方法避免流沙和管涌的发生,必须进行必要的地质探测。
在采用地质探测技术时,应采取合适的方法。
如对于反漏膜、地质雷达、重磁法、电磁法、电阻率法等探测技术可以有效地识别地下水位、地层结构和岩石条件,起到防止流沙和管涌发生的效果。
水利水电工程:水利工程流砂、管涌的防范措施1、施工方案的设计编制与论证(1)在进行水利工程基础施工之前,要先确认基坑不积水,并且详细、深入地调查当地的地质情况,以及工程的实施可能性和预测的问题,以此为依据制定出科学合理的施工方案,特别是设计基础施工时的降水方案,以保证开挖时地下水位的变化不会造成涌管和流砂的情况。
(2)在水利工程基坑开挖施工的过程中,要随时注意地下水的标高情况,一旦发现有地下承压水,要立马查清原因,一般会先检测承压水头、透水层的标高和厚度以及验算坑底土体的浮托能力。
(3)不仅要提高理论知识的水平,还要关注类似工程的施工范例,并总结施工过程中的不足,避免在其他工程中存在同样的问题,吸收有效的施工方法,为下次工程做准备。
2、水利工程基础施工实施过程的措施2.1预防和处理流砂、管涌的原则流砂和管涌的形成主要在于动水压力,所以其预防和处理的原则就是尽可能地减少或平衡动水压力。
在开挖基坑时,如果在基础垫层施工时发现地质性质不稳定,或是容易形成管涌和流砂现象时,要立即停止抽水,并且用淤泥或粘性土回填到底板底标高为止,为了防止突发事件的发生,要提高观察检测的频率,并请相关单位制定出一套合理的处理方案。
通常情况下会在基坑范围内设置2~3个轻型降水井,以形成降水漏斗,当再次进行开挖时不会出现流砂和管涌现象。
在开挖的同时,还要密切关注附近是否有重要建筑,如果存在重要建筑,就要进行回灌。
若以上措施没有有效地解决基坑底的管涌,或是检测的数据异常,就要在基坑四周施打双排双向旋喷桩,形成小范围止水帷幕,再重新进行基坑的开挖。
2.2预防流砂、管涌的基本方法(1)井点降水法:在开挖过程中,若出现流砂,要立即停止开挖,并用土方回填基坑,或向基坑中注水来平衡动水压力。
接着在第一时间在深坑周围补下二级井点,使地下水浸润线在开挖范围以下500mm 之下的位置,再进行开挖。
如果坑底土体的抗浮不能抵抗动水压力时,要控制住承压水头,可以用井点管抽出不透水层下的承压水。
浅析中小型土石坝管涌与流土防治发表时间:2018-12-03T11:19:10.183Z 来源:《建筑模拟》2018年第26期作者:李鹏[导读] 土石坝工程在我国分布较为普遍,特别是中小型工程更是这样,由于种种原因该坝型在设计和施工中存在的管涌和流土现象造成渗透破坏,指使工程成为危及下游安全的重大隐患,所以从勘察、设计和施工以及运行等方面应引起足够的重视。
李鹏中国水利水电第十一工程局有限公司郑州 450000摘要:土石坝工程在我国分布较为普遍,特别是中小型工程更是这样,由于种种原因该坝型在设计和施工中存在的管涌和流土现象造成渗透破坏,指使工程成为危及下游安全的重大隐患,所以从勘察、设计和施工以及运行等方面应引起足够的重视。
本文从中小型土石坝在设计施工中容易产生管涌和流土而产生渗透破坏方面出发,参照国内外有关文献和资料,并结合自己在设计和施工方面的经验,着重分析了中小型土石坝在设计和施工过程一些做法要求和注意事项,对一些做法从理论上给了一定的分析和说明,对中小型土石坝病害防治在设计和施工方面有一定的积极作用。
关键词:土石坝;流土;管涌;漏水;渗透;破坏;防渗;冲刷;反滤土石坝在水利工程中是最普遍采用的一种坝型。
在我国由于土石坝有:可就地取材、节省大量钢材、木材和水泥,并且对地质条件要求较低的特点。
所以土石坝在我国发展的很快。
据统计,目前我国已建成的土石坝有六万余座,占全部水坝总数的95%以上,其中坝高在15米以下的土石坝有四万五千余座,且大部分为碾压式土石坝。
由于勘测设计不周、施工不良和管理运行不当等原因,以及许多客观因素导致土石坝产生管涌和流土现象,是造成土坝渗透破坏的主要原因。
土体受渗透力的作用,一些细颗粒被渗流冲刷,想下游方向移动,由于渗流出口流失,或向相邻的粗颗粒土体的孔隙中流失。
流失土粒逐渐增多,渗流流速增大,较粗颗粒也逐渐流失,这样恶性发展,久而久之,便会贯穿成连续通道,从而造成管涌。
如果渗流出口是级配均匀的砂土或粘壤土,而且在渗流出口附近存在较高的剩余水头,此水头的浮托力超过上覆砂土或粘壤土的有效压力时,则渗流出口土体被顶破、隆起、击穿,发生砂沸,或土体突然被冲走,局部成为洞穴、坑孔、,这种现象成为流土。
坝基缺乏防渗措施或采取不正确的水平防渗措施(例如:铺盖长度不足、厚度不足、碾压不密实、渗透系数太大等)时,容易发生管涌、流土事故,亦称渗透破坏。
渗透破坏有一个发展过程,大多数渗透破坏事故发生在蓄水以后2~3年或更长时间以后。
但是,如果坝基砂卵石地层完全没有防渗措施,致使渗透比降太大,则也可能在蓄水后短时间内发生管涌、流土等渗透破坏。
渗透破坏形式一般有如下两种:(1)、由于砂卵石地层不均匀,有的部位颗粒很粗,缺乏细粒渗透系数很大。
其上游部位颗粒细,渗透流速大,则细颗粒向下游部位的粗颗粒孔隙中移动,并逐渐溯源流失细粒,使上游部位渗透系数变大,水头损失减小,一致下游部位承受绝大部分水头,因而发生流土。
(2)、下游部位渗流出口有薄层粘性土或均匀细砂层,如果该处流网位势较高,将出口处粘性土或细砂层顶穿发生流土,并逐渐溯源流失,形成连续孔洞,以致发生渗透破坏事故。
另外,渗流沿两种不同介质的接触面流动时,有可能将接触面上的颗粒冲走,或其中一层的细粒进入另一层的粗颗孔隙中。
此现象称为接触冲刷或接触流土。
心墙或斜墙与混凝土或坝下埋管的接触面,因填土不密实、渗径太短或管壁向外漏水而导致接触面冲刷或接触流土。
粘性土心墙、斜墙如果有贯穿性裂缝(包括由地震产生的裂缝),缝壁土疏松,其土颗粒会被通过裂缝的集中渗流冲刷流失,致使裂缝逐渐扩展,冲刷成连续孔洞,最后导致溃坝失事。
缝壁土的冲刷扩展速度视裂缝宽度、土料性质、渗透流速而定。
粘土抗冲刷能力强,粉土抗冲刷能力差,分散性土抗冲刷能力更差。
心墙、斜墙裂缝冲刷有一个发展过程,一般要经历较长时间,但也有在几天内溃坝失事的。
心墙、斜墙上下游侧如有良好的反滤,则抗冲刷能力将大为增强。
用土工织物作反滤有良好的抗冲刷效果。
填筑密实的粘性土心墙、斜墙可承受很大的水力比降而不发生渗透破坏。
密实的粘土破坏比降可达200;密实的壤土,破坏比降可达100~150;密实的粉质壤土或砂质壤土,破坏比降可达50~100;由于填土的土质不均匀,层面之间也可能存在薄弱面,故设计允许渗透比降常采用较小值,粘土采用5~10,壤土采用4~6,粉质壤土或砂质壤土采用3~4。
密实的粘性土与混凝土建筑物的接触面,如细致夯实,接触良好,接触面渗径的允许可采用上述填土允许渗透比降的50%。
密实的粘性土心墙、斜墙与混凝土底板的接触面,与混凝土防渗墙的接触面都属于此种情况。
当填土与良好的基岩直接接触时,允许渗透比降约为上述数据的50%~70%。
砂砾卵石在较小的渗透比降作用下就会发生渗透破坏,能够承受的渗透比降与其级配、密实程度、形成历史有关。
砂砾卵石层以管涌形式破坏,均匀砂以流土形式破坏。
级配良好的砂砾卵石可承受渗透比降0.2~1.0;不连续级配(缺中间颗粒)容易管涌只能承受渗透比降0.07~0.3;均匀砂可承受渗透比降0.5~0.8才发生流土破坏。
所有上述砂砾卵石密实度高者能承受稍高的渗透比降,反之只能承受稍低的渗透比降。
凡形成历史久的砂砾石地层可承受较大的渗透比降,形成历史短的只能承受较小的渗透比降,有的形成历史久又有胶结能力的砂砾卵石可承受渗透比降1~4而不致破坏。
由于砂砾卵石在地层中变化较大,影响其破坏渗透比降的因素很多,故采用的允许渗透比降还需将上述破坏比降除以1.5~2的安全系数。
在渗流出口设置反滤层可使上述这些渗流介质的破坏渗流比降有所提高。
当粘性土发生裂缝,裂缝中的渗流会将缝壁土冲刷移动,移动的土粒被反滤层阻挡,不会流失,集中贴在反滤层的上游面。
但这集中在反滤层上游面的一薄层土粒将承受通过裂缝的全部水头,致使薄层粘土粒的渗透比降很大而可能击穿。
砂砾石的渗流出口有反滤保护层时,如果渗透比降超过砂砾石的破坏比降,砂砾石中的细颗粒则向反滤层移动,集中贴在反滤层的上游面,最后全水头作用在这薄层颗粒上,也会被击穿。
因此设计采用的允许比降应以这些渗流介质的允许渗透比降为准,反滤层的保护作用只作为备用安全度考虑。
如果有裂缝,则其允许渗透比降几乎为零,即渗流速度几乎为零时土粒就会流失,冲蚀成孔洞。
如用分散性土做心墙第一层反滤要用中细砂,以保护不被渗流水淋蚀。
如用分散性土做匀质坝,其表面必须用厚50cm以上的砂砾石保护,在分散性土坡与砂砾石层之间还应铺中细砂反滤层以防止被雨水淋蚀。
以前由于对分散性土缺乏认识,用分散性土筑坝而未采取上述工程措施的,常发生落水洞及渗透破坏等事故,甚至发生溃坝事故。
但是,因此而认为分散性土不能筑坝也是不正确的。
只要采取提高压实标准和严格的保护措施,或掺加4%石灰使之成为非分散性土,是可以成功地用于筑坝的。
在实际的设计、施工、检查、维修、加固时应注意以下几点:1.因水平防渗铺盖太短太薄,或有些部位未碾压因而渗透系数太大,铺盖基础有大块石柳条旧坝等未清楚,未铺反滤层等原因,都能造成管涌。
因此,要使防渗铺盖取得成功,必须进行正确的勘测设计。
首先要对河床冲积层进行详尽勘探试验,作出冲积层的地质剖面图,查明各层的颗粒级配、渗投系数、允许渗透比降,查明铺盖土料的料源、级配、最大干密度、最优含水量、渗透系数、允许渗透比降,据以进行正确的设计。
2.因坝体土与排水体之间的反滤层设计不正确,层间系数过大,或施工时有错断混层现象,或填土不够密实,过大的渗流使填土向排水体流失,都会造成沿反滤排水体的填土全面发生渗透破坏。
故反滤层的设计是不可忽视的。
对比较松的有分散性的填土,反滤层的设计标准则更应该严格。
铺设反滤层的施工也应严格保证施工质量。
3.对于多层的不均一的砂土、壤土、薄层粘土地基,其不透水层(粘土、壤土)一般是不连续的。
要利用这种原状地层作为坝基的天然防渗层是极不可靠的,虽然只有几米水头也会发生管涌失事。
因此在没有经过周密的勘探试验,查明各地层的空间分布,证明存在连续不透水层的情况下,必需设计好水平或垂直防渗结构。
4.粘土心墙底部的砂卵石透水层,用粘土截水槽垂直防渗是可靠的防渗措施,但必须直达基岩或直达连续的可靠的粘土层,不应在心墙截水槽底部残留一部分透水层。
否则,这种集中渗流必然掏刷透水层,造成管涌事故。
因此,开挖截水槽时切不可因施工困难,半途而废,不开挖到不透水层。
5.粘性土心墙或粘性土斜墙底部,填土不应与裂隙发育的基岩直接接触,因为蓄水后,裂隙中集中渗流将冲蚀与之接触的粘性土,使之流失到树枝状四通八达的裂隙中去成为泥浆,从下游裂隙流出,形成接触冲刷,逐渐将接触面附近的粘性土冲蚀成孔洞而失事。
特别是分散性土、黄土、塑性指数很小的轻壤土等,很小的渗流流速就能冲蚀它们,因此更不应列隙性基岩相接触。
而应在基岩上直接浇筑混凝土底板或喷混凝土层,然后填土,再在底部进行接触灌浆和固结灌浆。
实际上,深部的帷幕灌浆并不重要,因为它不能封闭基岩表部的裂隙。
基岩中开挖截水槽,上下游槽壁边坡不应过陡,要缓于1:0.75,最好缓于1:1。
截水槽也不宜太窄。
太陡太窄的基岩截水槽中回填的粘土,容易因拱作用而产生水平裂缝,导致冲蚀破坏。
6.土石坝两头的岸坡不应该呈台阶状,应开挖成较平顺的坡度。
为了减少开挖,可以变坡,但上下两坡度折转处,两坡角之差不应超过150~200。
如果有平台,则平台处填土高度与平台两端的填土高度,高差悬殊,沉陷量突变,容易产生裂缝,导致渗透破坏失事。
7.凝土防渗墙施工,一般是在泥浆护壁下浇筑的,应严格遵守施工规范,保证质量,保证其连续性。
墙分段接头处,应该用扒管法或掏打法,并冲洗泥皮,然后浇筑混凝土,防止接头缝因泥皮太厚,在高水头压力下泥皮冲失而漏水;也要使墙体不发生狗洞蜂窝,防止因墙体漏水而冲刷砂卵石地基。
8.混凝土防渗墙顶部粘土厚度不能太薄,否则由于地基和坝体沉陷时,防渗墙顶对土体的挤压力将使土体产生放射状裂缝,裂缝穿透上部粘土时就发生渗流短路,导致渗流冲刷。
当混凝土防渗墙顶部与粘土铺盖连接时,如果不局部加厚铺盖,就容易发生这种事故。
混凝土防渗墙设在粘土心墙底部时,则没有发生过裂缝穿透粘土的短路事故。
9.黄土铺盖或壤土覆盖层,一般不能作为天然铺盖。
若在天然铺盖的上游部位对地基砂卵石灌浆或打设混凝土防渗墙会更增大铺盖顶底的水头差,更容易使天然铺盖裂缝蹋坑(除非对天然铺盖经过详尽勘探和设计)。
如果厚度不足或渗透系数太大,可以增加人工铺盖成为组合式铺盖,以免天然铺盖失事。
砂卵石地基如果采用灌浆帷幕防渗就不需要在利用天然铺盖作水平防渗,此时,砂卵石帷幕灌浆应该设计在上游坝脚与坝轴线的三分点至坝轴线之间的范围内,这样天然铺盖只作为辅助防渗之用。
10.用分散性粘土筑坝,应该提高填土压实标准,并尽量使第一期填筑与第二期和龙段填筑高差不要太大,防止产生过大不均匀沉陷而导致裂缝,因分散性粘土承受不均匀沉陷的能力很差,而且裂缝中渗透流速很小的渗流就能使缝壁土崩解冲蚀。