[12-11 17:00:46] 来源:http://www.tmgc8.com 水利水电 阅读:3685次
中图分类号:TV641+TV697.32 文献标识码:B 文章编号:1000-1123(2011)08-0031-02
在小型水库、山塘的挡水建筑物中,土坝占绝大多数。由于我国多数小型水库、山塘建成于20 世纪六七十年代,功能单一,建设质量普遍欠佳,又经过数十年的运行,病害隐患较为常见。小型土坝除险加固工作具有量多面广、投资分散等特点,又事关农民群众切身利益,社会影响较大,当予以充分重视。
渗漏(包括坝体、坝基渗漏,涵管破裂渗漏,管涌等)是小型土坝较为普遍的一种病害。据浙江省农水总站2008 年的调查统计,50%以上的山塘均存在明显的渗漏现象;在浙江省近40 年来发生的1 万~10 万m3 山塘事故中,渗漏导致的事故占47%,因而成为除险加固的关键环节。
一、小型土坝的渗漏原因
1.建设质量欠佳
调查表明,由于多数小型土坝建成时间较早,在施工过程中缺乏科学的理论及技术指导,缺乏施工机械,在坝基处理、坝体填筑乃至筑坝原材料等方面,多未有明确的质量指标要求,构成土坝渗漏的初始诱因。
由于没有进行很好的勘探设计,坝体防渗结构不明确、坝基未进行防渗处理的现象较为普遍。相当部分小型土坝没有明确的防渗体,缺乏有效的排水反滤设施,“前堵”“后排”均不完善,加之坝体单薄,渗漏在所难免。
2.输水设施隐患多
坝下埋管是小型土坝普遍采用的一种输水形式。一方面,相当多的土坝埋管本身质量较差,如浙江省1 万~10万山塘调查中就发现石砌涵管(涵洞)、炼瓦管、陶土管、篾笼管、木涵管等,占涵管总数的40%以上(见图1),上述涵管强度较低,易发生破裂,导致漏水、坝体沉陷并最终酿成事故;另一方面,涵管与坝体接触不佳或管身置于软土上,导致管周渗水,也是造成小型土坝安全事故的主要原因之一。
图1 浙江省1 万~10 万m3 山塘输水涵管按材料分类(2008 年)
3.白蚁危害导致渗漏
白蚁滋生,蚁道贯穿大坝上下游,在库内水位上升期易发生集中渗漏。
4.运行期管理薄弱
由于缺乏有效管理,相当多的小型土坝迎背水坡杂树、杂草丛生的现象普遍。有的在下游坝脚设猪圈、开水塘,有的在坝上种庄稼、建坟墓,成为山塘安全事故的重要诱因。
二、小型土坝渗漏的常见形式
1.背水坡散渗
当坝体渗水量超过允许范围或渗流逸出点太高时,就会导致散渗现象。散渗将导致坝坡湿润或沼泽化,如有的小型土坝散渗水一直流至坝后公路上,渗水总量相当大。过高的浸润面增加了滑坡的可能性。
2.背水坡集中渗漏
由于洞穴、涵管破裂等现象的存在,水库蓄水后,水流通过渗漏通道在坝体下游出现成股水流,称为集中渗漏。
3.坝体坝基接触部位渗漏
小型土坝由于施工期清基不彻底,常在坝体坝基间存在薄弱带,容易成为渗漏的捷径,从而发生接触冲刷甚至垮坝失事。
4.坝后地面及坝基渗漏
在运行期,一些小型土坝坝后地面及坝基会出现泡泉、土层隆起、膨胀等渗漏现象,主要是因多数小型土坝未经专门的坝基防渗处理。
三、防渗加固中若干问题的探讨
1.防渗体形式的选择
小型土坝主要采用垂直防渗体系。防渗体形式主要有黏土斜墙防渗、土工膜防渗、冲抓套井回填、充填或劈裂灌浆等。防渗体主要设置在上游坝面或坝轴线位置。在已知原坝体防渗形式的情况下,建议加固采用的防渗体形式与原防渗体相同或类似,即如原防渗体在上游坝面,则新防渗体可考虑采用黏土斜墙、土工膜等;如原防渗体在中间,则新防渗体可考虑采用套井回填、坝体灌浆等;如原土坝为均质土坝,则新防渗体可灵活布置。
背水面的排水设施,主要有贴坡排水和棱体排水两种类型。考虑到小型土坝通常地处山区地段,坝体坝基勘探不便,缺乏渗流计算的基础数据,浸润线难以求得,推荐采用贴坡排水,并尽量增加贴坡高度(通常要求达到坝体高度的1/2)。如某坝虽采用黏土斜墙防渗,下游坝脚采用棱体排水,运行一年后仍发现背水坡近1/2 坝高处有明显渗水溢出,渗漏处理效果较差,见图2。
图2 某小型土坝渗漏情况
2.输水设施形式的选择
小型土坝主要采用隧洞输水、涵管输水和虹吸管输水三种形式。受地形条件和造价限制,隧洞采用较少。从安全方面考虑,显然虹吸管方案较优,但虹吸管输水在使用中容易漏水漏气,输水效果难以保证,且要求附近有电源接入,管理困难。目前主要的输水方式仍以坝下涵管为主。