水库土石坝堤防透水渗流控制措施

探析水库土石坝堤防透水渗流控制措施

摘要：对堤防工程特点、地基渗透性、不同地基的渗流特点进行了分析，并提出了水库土石坝堤防进水渗流控制措施。

关键词：水库工程堤防渗流控制措拖

中图分类号：tv 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-604-01

堤防工程是防洪工程体系的基础，是防洪的重要屏障。但多数堤防系人力填筑，坝身及堤基缺乏可靠的渗流控制措施，这是历年汛期产生险情的主要原因。在堤防加固工程中，掌握堤身工况及地基渗流特点，采用合理渗流控制措施是确保堤防安全度汛的重要前提。

1 堤防工程特点

1.1 堤防轴线位置多系历史形成和河势控制决定，不能随意选定防渗条件好的部位，且堤防工程多修建在含有深厚透水层或软土层的冲积平原上。

1.2 堤线长，但堤身及其挡水水头不高，因此多采用均质断面。

1.3 除悬河外，挡水时间仅为汛期洪水时段，陆侧地下水位、湖塘水位大多数时间高于河水位，需要通过堤基排渗。

1.4 由于堤身长期不挡水，容易产生干缩裂缝，粘性土堤身易出现蚁穴、兽洞，往往过几年要全面勘探检查一次。

1.5 为满足桥梁、码头、通道、排水及供水要求，导致穿堤筑物多，即渗漏薄弱环节多。

1.6 往往分期填筑加高、加固，堤身填料及结构复杂。

1.7 城区段堤防由于临近居民区，对其防渗可靠性要求更高外漏渗水。

2 堤防地基渗透性

2.1 不同土层的渗透系数

表1 不同土层的渗透系数

土类粘土壤土亚粘土砂壤土轻亚粘土黄土粉砂

渗透系数k（cm/s） 4 渗流控制设计原则

4.1 堤防地基渗流控制以渗径及逸出梯度控制为主。当堤防地基粉细砂层下面有强透水中粗砂、砂卵石层时，逸出点渗流近于垂直向上，产生渗透变形的临界梯度，可由单位体积土的力平衡方程得出。

jf=（γs?/γ+σ/γ）tgφ；γ?s=（γs-）·（1-n）

式中：γ?s、γs、γ分别为砂土浮容重、颗粒容重及水容重；σ为单位体积土所承受的垂直荷载；φ为砂土内摩擦角；n空隙率。

双层地基的上部粘性土抵抗承压水破坏梯度jc为jc=α（γ?/γ）式中：n为土体颗粒形状系数。无粗粒土为1.0，砂粒1.16-1.17，有锐角的不规则颗粒土为1.5，混合砂砾料1.33。上式表明，当堤内表层粘性土厚度不小于堤身挡水的水头时，便不易出现突涌破坏。

4.2 一般渗流控制原则是上堵下排。可优先采用“导压兼施，以

导为主”方案。

4.3 堤内地面一般高于河道内水面，堤内地下水位与河水保持一定水力联系，有利于利用、开采地下水，排除渍水，防止或减少冷浸田和盐碱化。有上述要求部位，不宜长范围采取截断全部渗流方案，由于堤防挡水时间很短，更不宜采用全部截渗方案。须考虑堤内水位高于河道内水位时的地基抗渗稳定性。

5 渗流控制措施选择

5.1 表层为厚度不大的透水地基宜采用粘性土截水槽截渗时采

用垂直防渗措施，直达相对不透水层。

5.2 双层地基表层为相对不透水层，下部为深厚透水层时，一般在堤内表层土的薄弱处铺设透水盖，用粘性土填土封闭至满足水平渗径要求。

5.3 多层地基表层有较厚的弱透水层时，宜采用“导压兼施，以导为主”方案。

5.4 堤后铺设盖重土的渗透系数小于地基表层土的渗透系数时，会增加堤厚位势，不能显著降低逸出梯度。

5.5 已填筑的堤身防渗，可用劈裂灌浆、多头小直径深层搅拌桩、板芒灌注墙或高喷形成防渗体。

5.6 大范围采用插入基岩、截断全部渗流的垂直防渗措施，不仅防渗工程量大、造价高，而且往往会恶化水文地质环境。

5.7 在砂性土基上填筑的砂性上堤，应有可靠防渗、防冲、防雨水冲蚀措施，背水坡脚还应设置较深的导渗沟，防止渗流逸出坡面。

5.8 表层粘性土层不厚，下卧的透水层呈层状沉积，且强透水层位于地基下部或其间夹有粘性土层形成互层结构，可采用减压井排除深层承压水。