浅议堤坝渗流控制设计及措施
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅议堤坝渗流控制设计及措施范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：江河堤防是防洪工程体系的基础,是防洪保安的重要屏障,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是历年汛期产生险情的主要原因。本文阐述了堤防的渗漏类型以及不同地基的渗流特点，并据此提出了合理渗流控制措施。
1 渗漏的类型
1.1 堤身渗漏
（1）散浸。渗流透过坝体从背水坡渗出，逸出点太高超过下游排水设备顶部，下游坡面土体出现阴湿现象为散浸。开始土壤潮湿变软，颜色逐渐变深，而后普遍渗水，在阳光照射下有反光现象，渗水均匀则会汇集成细小水流，流向坡脚，造成堤坝坡面冲刷，严重的会使表面流土，产生脱坡失稳现象。
（2）集中渗漏。渗水可以从坝体下游面，坝基的一个或几个孔穴集中流出，出现成股水流漏出的异常渗漏现象。集中渗流造成堤坝坡面冲刷，将土体内淘成洞穴，逐渐形成塌坑；随着土粒的不断流失，孔穴将向上游发展，渗径渐短，孔穴发展速度会越来越快，直至发展成为贯穿上下游的渗漏通道，并在渗流进口形成坍坑，开始出现坍塌，脱坡，极易造成垮坝。
1.2 接触渗漏
渗水从堤坝体与地基，刚性建筑物，新老结合的接触面通过时，在堤坝后下游相应部位渗出，或穿堤建筑物，坝下埋管出现裂缝，渗水从裂缝流出沿接触面渗出，将土颗粒在出口处带出，产生接触冲刷。接触冲刷不断发展会成为渗漏通道，形成集中渗流出现坍坑，漏洞，脱坡，严重的会使堤坝溃决。
1.3 坝基渗漏
坝基渗漏是通过坝基水层从坝脚或从坝脚以外覆盖层较薄弱的部位渗出。对于单层结构坝基，即坝基由透水性大致相同的砂土或砂砾石层构成，由于缺乏防渗设施，使渗流出逸比降超过地基土的允许水力坡降而破坏，常表现为坝脚地基表面为翻水带砂，带出的砂先沉在附近，而渗流量加大，带出的砂粒随渗水流带走而不沉积，很快发展成为集中渗流通道。
2不同地基的渗流特点
堤防地基中的第四纪沉积物有河床相沉积(上部为粉细砂,下部为砂砾石、砂卵石)、湖相沉积物(杂色黏土、粉质黏土)、河漫滩相及溃口冲积扇沉积物(由砂、砂壤土、壤土及粉质黏土组成互层或呈透镜体形态存在另一种土层中)。组成以下3种具有不同渗流特性的地基结构。
(1)单一地基。为级配和透水性较均匀的均质结构。一般不会在堤基内产生承压水。单一黏性土地基,渗流问题不大。单一砂性土地基为管涌险情多发地段。
(2)双层地基。由表层弱透水黏性土、下卧强透水砂层组成二元结构。但上部相对弱透水层内,往往有较强、较弱透水层组成互层结构。根据土层结构及其赋水、透水特性,又可划分为上层滞水含水层和孔隙承压2大含水层。当表层土的渗透系数小于下层土的0.1倍时,地基中便可能产生承压水。因此,互层结构还可能形成多层承压水。由于在堤外受水流冲刷作用,深泓下切,表层弱透水黏性土层被冲去,使河水直接进入下卧砂层、砂卵石层,致使汛期堤内弱透水层下形成消减慢的高承压水头。
(3)多层地基。强弱透水层形成互层结构,可形成多个承压水层。当表层透水性较紧邻下层弱,渗流特性与双层地基接近,当表层透水性较紧邻下层强,按单一砂层分析表层渗透稳定性和双层地基分析两层及两层以上地基土的渗透稳定性。
3渗流控制措施选择
(1)表层为厚度不大的透水地基宜采用黏性土截水槽截渗。厚度较大时采用垂直防渗措施,直达相对不透水层。在深厚且均匀透水地基中,未达相对不透水层的悬挂式垂直防渗措施可用于处理浅层管涌、接触冲刷,对增加渗径长度、降低扬压力有一定作用,但对减少渗水量和降低逸出梯度,只有截渗墙相对深度超过80%,才有较显著效果。而堤防地基的透水层迎水面往往直接出露于河床中,截渗墙相对深度必须超过90%～95%以上,才有较显著效果。
(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重,用黏性土填土封闭至满足水平渗径要求,或填筑宽30～50m、厚1.5～3m的二坡台、压浸台,以增强表层土的抗渗能力,且尽可能靠近堤坡设置排渗设备(排渗沟、排渗垫层、外填滤料的减压井)将渗流导走,从而降低地基内承压水头。当临水侧有宽且稳定滩地时,尽可能利用天然铺盖防渗,背水侧设置导渗设备。
(3)双层地基的表层黏性土较薄,下埋的粉细砂层下部有强透水沙、砂砾层,可采用悬挂帷幕,穿过渗透稳定性极差的粉细砂层,直到相对隔水层或砂砾层,以防内部管涌和接触冲刷,还应核算逸出梯度,应在允许梯度范围内。表层黏性土不厚,下卧砂性土层均匀,且较厚,可采用排水减压沟(明沟或暗沟)。
(4)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。若表层为透水层或表层弱透水层薄时,可采用垂直防渗措施穿过浅层透水层,。弱透水层下卧的透水层比较厚或呈层状沉积,且强透水层位于地基下部或其间夹有黏土薄层,可采用排水减压井,排出透水层中承压水,降低渗透压力,防止土粒流失。
(5)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。当其渗透系数仅为地基表层土的2～3倍时,渗控效果亦不显著。因此,盖重土的渗透系数至少要大于被保护土层渗透系数10倍以上,才基本不改变堤基原有的渗压分布状态,降低相对不透水层中的渗流逸出梯度,增加相对不透水层的抗突涌破坏能力。若附近缺乏这类砂性土,则应在渗透系数较小的相对不透水盖重下,增设排水滤料或盲沟等导渗减压设施。若堤后为砂层外露或表层黏性土很薄,也可采用黏性土作为堤后铺盖,以延长渗径,防止浅层管涌或流土破坏,但其厚度应满足防止突涌要求,并设置导渗减压设施。
(6)已填筑的堤身防渗,可用劈裂灌浆、多头小直径深层搅拌桩、板桩灌注墙或高喷形成防渗体。在堤顶用射水法形成开槽防渗墙,易造成堤身开裂或损坏堤身填料;采用锯槽或抓斗法开槽时,应确保固壁泥浆质量,宜采用优质膨润土制浆,控制泥浆黏度不小于30s,尽可能控制固壁泥浆面低于堤顶2～3m,防渗墙轴线距堤顶边线距离不宜小于3m,以防止或减小堤身开裂。
4总结
堤坝的渗漏是不可避免的，对于不会引起土体发生渗透破坏的正常渗漏是允许的。但是在一定的外界条件下，正常渗漏也可转化为异常渗漏，必须经常检查观测、研究分析，防止转化为异常渗漏。异常渗漏能引起土体的渗透破坏和过大的渗流量而影响蓄水兴利。本文在分析渗流形成的基础上，提出了渗流控制措施。