覃智清 殷素群

【摘 要】近些年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在堤壩等水利工程方面的投入越來越大，堤壩的數(shù)量有了大幅度增加，保證堤壩的安全穩(wěn)定是水利行業(yè)的重要工作。滲流是堤壩常見的問題之一，對于堤壩的安全有著極大的影響，由滲流引起的堤壩失事事故比例約為35%左右，所以，加強對堤壩滲流的控制有著十分重要的現(xiàn)實意義。本文就在介紹堤壩滲流具體形式的基礎(chǔ)上，對堤壩滲流控制的內(nèi)容進(jìn)行分析，并提出堤壩滲流控制的對策，以降低滲流對堤壩的破壞。

【關(guān)鍵詞】堤壩 滲流形成 控制內(nèi)容 對策

我國的堤壩有很大一部分是土石壩，滲流問題的危害尤其嚴(yán)重，根據(jù)上世紀(jì)90年代的統(tǒng)計資料顯示，土石壩的滲流問題占總滲流水庫的80%左右，所以，為保證堤壩安全，必須加強對滲流問題的重視，采取合適的控制措施。

1堤壩滲流的具體表現(xiàn)形式

堤壩的滲流根據(jù)其發(fā)生位置的不同，主要可以分為壩體滲流、壩基滲流和繞壩滲流三種，其具體內(nèi)容為：

1.1壩體滲流

壩體的滲流是發(fā)生在壩體表面上的滲水，多發(fā)生在下游壩面中，具體表現(xiàn)有滲水或散滲、集中滲漏兩種。

其中，滲水或散滲的發(fā)生原因是滲透進(jìn)壩體的水量超出了其能夠承受的范圍或者滲流溢出點過高，這種滲流的危害在于下游壩面由于含水量增加，表面會發(fā)生沼澤化變化，抬高壩體的浸潤面，削弱壩體的抗剪強度，增加了壩體滑坡或滑塌等事故發(fā)生的概率[1]。

集中滲漏的發(fā)生原因是壩體內(nèi)存在著微小裂縫等薄弱部位，當(dāng)?shù)虊蝺?nèi)水位超過薄弱部位位置時，在水體壓力作用下，這些薄弱部位會成為水流滲漏的通道，進(jìn)而在壩體表面形成集中滲漏。壩體內(nèi)裂縫形成主要是因為堤壩施工過程中，分層碾壓不到位，使不同層之間密實度不足造成的。

1.2壩基滲流

壩基的滲流主要是堤壩壩基處理不到位，在水體作用下，壩基就容易發(fā)生斷裂、膨脹或泡泉等滲流問題。一般而言，此類滲流問題的壩基本身地質(zhì)條件較差，但在堤壩設(shè)計與施工中，卻沒有采用合理的施工措施進(jìn)行處理，比如置換、清基、預(yù)壓等，壩基的地質(zhì)情況沒有得到有效改善，缺乏良好的防滲能力，自然會引起滲流問題。

1.3繞壩滲流

繞壩滲流的發(fā)生原因與壩基滲流基本一致，其處理不到位的是堤壩的壩肩部位。在一些堤壩工程中，壩肩地質(zhì)條件會有所不足，存在著斷層、裂縫或者溶洞等問題，如果處理措施不當(dāng)，水體就會從這些空隙中滲出，繞過壩體在兩側(cè)形成滲流，從壩肩山體中滲流而過的水體，會對山體形成沖刷作用，進(jìn)一步降低壩肩的安全性，同時也會給壩基、壩體產(chǎn)生連帶影響。

2堤壩滲流控制的具體內(nèi)容

在壩體滲流中，其具體外在表現(xiàn)是堤壩壩基、壩肩的破壞或者壩面的滲水，其危害主要是壩體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞或變形，危害形成的內(nèi)在原因是水流的滲流作用，所以，在堤壩滲流控制當(dāng)中，主要就是對水流因素的控制。

2.1確定滲流的水頭線

堤壩壩基的滲流大多是有壓滲流，首先要確定堤壩的水頭分布情況或者浮托力，以便于準(zhǔn)確的計算壩體的穩(wěn)定下；然后分析下游出口位置的水頭，分析此處壩基是否有局部流土問題發(fā)生。

對于堤壩岸堤的無壓滲流，首先要確定的是浸潤線的具體部位和壩體內(nèi)滲流壓力情況，以此來判斷壩體的穩(wěn)定性；然后通過堤壩下游的排水設(shè)施來將浸潤線降低，使其與下游堤壩之間保持足夠的距離；再次，分析壩基防滲墻或鋪蓋的水頭損失情況，以準(zhǔn)確計算滲流控制的合適長度、寬度[2]。

2.2滲流坡降計算

通過對滲流水頭線分布情況的分析，可以計算出滲流的坡降并確定滲透力大小，在此計算過程中，首先，要計算滲流坡降的最大值，以確定壩體中是否會有內(nèi)部管涌問題；其次，要計算接觸面的滲流坡降，以分析壩體粗細(xì)土粒交界面或閘壩基底接觸面上滲流沖刷或土粒流失情況；再次，也應(yīng)該計算壩基防滲墻或鋪蓋等構(gòu)件的滲流坡降值，以確定這些構(gòu)件是否有足夠的抗?jié)B強度；最后，計算壩體內(nèi)部的滲透力大小，對壩體的穩(wěn)定性做出準(zhǔn)確判斷。

2.3計算與控制滲流量

首先，對下游排水設(shè)備的滲流量進(jìn)行計算，以確定合適的排水設(shè)施尺寸；其次，計算壩基和壩體滲流量大小，以估算水庫滲水的損失情況以及基坑排水設(shè)備容量大??；再次，在以上計算基礎(chǔ)上，可以通過減小排水設(shè)備尺寸等措施來減小漏水量，但是，在遵循最高經(jīng)濟(jì)效益的前提下，必要時也可以采取增大滲流量的措施。

3堤壩滲流控制的有效對策

堤壩滲流的控制在本質(zhì)上是使?jié)B徑延長，進(jìn)而將滲透坡降控制在規(guī)定范圍內(nèi)，避免滲流過速給堤壩的穩(wěn)定造成影響；同時，通過適當(dāng)?shù)呐潘胧?，將滲透水流排除，起到降低下游壩基多余水頭的效果。從整體上而言，堤壩滲流控制需要遵循“上截下排”的原則，也就是說，在壩軸線以上部位，要采取堵截滲流途徑的措施，降低水流深入壩基或壩體的可能，起到提升堤壩防滲能力的效果；而在下游堤壩上，則要通過反濾導(dǎo)滲等一系列排水措施，在不損傷壩基和壩體基礎(chǔ)上，將滲水排出，保證壩基和壩體結(jié)構(gòu)和強度的穩(wěn)定。

3.1水平防滲的方法

水平防滲的方法多在小型土石堤壩中使用，是通過在上游壩體中添加防滲鋪蓋的措施，來起到降低滲流坡度、減小滲漏損失的目的。

在小型土石堤壩中，與垂直防滲相比，水平防滲鋪蓋的措施具有造價低、施工簡單的優(yōu)點，但是，也有防滲效果較差的弊端，且水平防滲鋪蓋的施工需要排空水庫，會受到季節(jié)局限。在實際使用當(dāng)中，水平防滲通常需要結(jié)合其他防滲措施一起使用，以起到良好的防滲效果[3]。

3.2垂直防滲的方法

3.2.1帷幕灌漿方法

帷幕灌漿多用于巖石地質(zhì)壩基的防滲處理當(dāng)中，是通過在壩基中鉆孔并注入灌漿，來達(dá)到擴大防滲帷幕半徑的目標(biāo)，提高帷幕的防滲能力，避免水流深入壩基當(dāng)中。帷幕灌漿使用的漿液有水泥漿和化學(xué)漿兩種，其中，水泥漿是最為常用的漿液。化學(xué)漿液是由多種化學(xué)材料配置成的，在灌入設(shè)計的鉆孔后，漿液在壩基內(nèi)部的縫隙中發(fā)生滲透、擴散、固化和凝結(jié)等變化，改變地層的結(jié)構(gòu)，起 到提高地層強度與結(jié)構(gòu)完整性，降低水流滲入的效果。化學(xué)漿液雖然有著抗?jié)B性強、可灌性好等優(yōu)點，但由于造價高昂和存在污染的弊端，在實際當(dāng)中，并不如水泥漿應(yīng)用廣泛。

3.2.2土工合成材料處理方法

此種方法主要應(yīng)用在堤壩壩體的防滲方面，其使用的土工材料主要有土工膜、土工織物以及土工復(fù)合、特種材料等。

在這些土工材料當(dāng)中，應(yīng)用較為廣泛的是土工膜，具體鋪設(shè)方式包括壩體內(nèi)垂直鋪設(shè)和上游壩坡鋪設(shè)兩種。土工膜防滲技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：（1）鋪設(shè)的技術(shù)含量較低，可以快速完成施工，具有縮短工期的作用。（2）土工膜本身具有較強的抗老化能力、較高的塑性變形和抗拉強度，對于堤壩的各種變形能夠良好適應(yīng)，具有普遍的適用性。（3）土工膜的造價成本相對較低，自重較輕，具有易于運輸和施工的特點。

3.3設(shè)計土質(zhì)防滲體

土質(zhì)防滲體也是當(dāng)前堤壩防滲常用的一種防滲結(jié)構(gòu)，使用的多是粘性土作為填筑材料，利用粘性土滲透系數(shù)小的特點，使其構(gòu)成具有良好防滲效果的截水墻，達(dá)到降低壩體滲漏水量、減小滲透壓力的目標(biāo)，進(jìn)而將壩體浸潤線控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，發(fā)揮穩(wěn)定滲流、提高堤壩防滲能力的作用。

土質(zhì)防滲體構(gòu)成的截水墻按照其形式不同，可以分為心墻和斜墻兩種，在實際堤壩滲流控制設(shè)計中使用土質(zhì)防滲體時，首先要根據(jù)壩體的水頭情況和心墻需要達(dá)到的防滲坡降等情況，來計算土質(zhì)防滲體的厚度，使其滿足滲流控制的要求。

3.4反濾層導(dǎo)滲保護(hù)

圖1：反濾層的設(shè)置與作用

反濾層是“下排”的重要代表，通過設(shè)置反濾層，可以起到良好的濾土、排水效果，提高滲流出口部位土地對滲流的抵抗能力，避免土體的流失。其中，反濾層材料選用和導(dǎo)滲效果如圖1所示。

反濾層使用的材料多為粒徑不同、具有良好抗風(fēng)化、抗老化能力的砂石料，厚度需鋪設(shè)2-3層，且與滲流方向成正交，粒徑排列上，需要順著水流的方向，從細(xì)到粗，每層的粒徑需要進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計。反濾層需要并不僅僅設(shè)置在下游滲流溢出的部位，在堤壩圖紙防滲體、壩基透水層以及壩體滲漏區(qū)域，也需要設(shè)計反濾層。近些年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，很多反濾層以土工織物作為反濾料，起到了良好的效果。

4結(jié)語

綜上所述，堤壩滲流的發(fā)生是由多種原因引起的，可能發(fā)生在堤壩的各個部位，都會對堤壩的安全穩(wěn)定造成嚴(yán)重威脅，因此，加強堤壩滲流控制十分必要。堤壩滲流的控制主要是包括提高壩基防滲能力和排出滲水量兩種，在實際應(yīng)用當(dāng)中，都需要對堤壩的地質(zhì)情況、壩體結(jié)構(gòu)和壩肩構(gòu)造等進(jìn)行深入考察，以確定滲流發(fā)生的原因，針對原因采取適當(dāng)?shù)姆罎B控制措施，降低堤壩滲流問題發(fā)生概率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張凱倩.土石壩滲流分析及控制措施綜述[J].湖南水利水電，2013，05：30-32.

[2]楊啟貴，張家發(fā)，熊澤斌，楊火平.水布埡混凝土面板堆石壩的滲流控制體系[J].水力發(fā)電學(xué)報，2010，03：164-169.

[3]李想，藺慧敏，李磊.土壩的滲流問題分析及其控制措施[J].黑龍江水利科技，2009，04：114-115.