淤地坝运行前期的管理与维护

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摘 要:淤地坝除施工中要保质保量外,土坝运行前期的管理与养护工作至关重要,如发现问题不及时处理养护,就有可能在坝肩、坝面等部位形成径流、裂缝、坝体滑坡以及渗漏等险情,最终导致垮坝。要管好、用好淤地坝,保证淤地坝运行前期的安全及效益的充分发挥,应注重做好植物护坡、坝坡修排水渠、坝顶修筑拦水边埂、坝肩排水、沉陷裂缝处理及渗漏处理等工作。

关键词:淤地坝;管理;维护;生态环境

中图分类号:TV641.2 文献标识码:A 文章编号:1003-6997(2012)18-0026-02

淤地坝在拦泥减沙,发展生产和改善生态环境等方面都发挥着不可替代的作用,但同时也存在着不容忽视的问题,除施工中要保质保量外,土坝运行前期的管理与养护工作的重要性日益突出,管护不好,就会出现运行安全问题。95 %以上的土坝,由于承受荷载不均匀或坝基、岸坡的结合面处理不好,有可能造成坝体滑坡以及管涌、流土等险情。

1 坝坡防护

除了坝两肩的防护措施要得当外,坝顶及坡面本身径流的防护也不可忽视。由于坝坡较陡,土壤密实,雨水不易渗透,所以每遇暴雨,径流很大,若不加防护,径流顺坡面冲蚀坝身,极易形成一条条冲蚀切沟,影响土坝的安全。

1.1 植物护坡

这是一种效果较好的方法。坝修好后,利用适种季节,在迎水坡拦泥坝高以上和背水坡全部采用撒播或穴播的方法种植紫花苜蓿等草种,覆盖整个坡面,固结土壤,滞缓径流,基本可以制止坝面上的土壤侵蚀。

1.2 修排水渠

坝坡拍好后,在坝体下游与两岸结合处设置砼排水沟,在下游马道内侧设纵向排水沟,将雨水排泄到坝体以外或库区,以保证工程安全运行。排水沟断面为梯形或“U”形。

1.3 坝顶修筑边埂

坝顶集水必须认真处理,否则坝顶集水流入坝坡,会造成严重冲刷。筑坝时必须在坝顶两边修筑边埂,将水蓄在坝顶,使其缓慢渗透或导入坝坡排水沟中。

2 坝肩排水

在坝体筑好后,逐步对坝两侧山坡进行治理,修筑水平沟、水平阶或鱼鳞坑等,通过植树造林、绿化山坡,防止水土流失,削减山洪对坝肩的侵蚀。

暴雨期间,坝两肩山坡径流直泄而下,冲蚀坝肩、坝身。防护的办法主要是将坝两肩取土场以上修筑排水渠,将水排出坝体外或导入库区内,根据取土场地形可修筑水平梯田,或挖蓄水坑、水平沟。大型土坝排洪渠宜用石料或混凝土砌护,其断面大小,随担负的排水量而定,可采用梯形断面。

3 裂缝处理

淤地坝建成后的前1~3年,是最容易发生沉陷、裂缝的时期。裂缝对淤地坝安全威胁极大,若不及时处理,遇到洪水,坝体往往会被冲毁。坝体裂缝除与坝基清理、岸坡处理、施工质量有着直接的关系外,季节气候的变化、坝址地形、地质条件等都有很大影响。由于土坝沿坝轴线方向的筑坝高度不同,各段坝体和坝基的承载力不均匀,其沉陷量也不相同,因此会产生不均匀沉陷。当不均匀沉陷超过一定限量时,就会出现沉陷裂缝。沉陷裂缝多出现在土坝的两端,垂直于坝轴,越过坝顶,贯通前后坝坡,往往是每端有一条较大的裂缝和一些小裂缝。裂缝大致互相平行。裂缝的高度,多在坝高的中上部。土坝坝体沉陷裂缝的处理主要有挖填法、灌浆法、挖填与灌浆结合法。

3.1 挖填法

适用于宽>2 cm、深3~5 m的表面裂缝,特别是贯穿坝体的横向裂缝。处理方法:开挖前先向裂缝内灌入石灰水,摸清裂缝的位置、走向和范围,以便沿缝开挖;槽的宽度以便于施工为原则,两侧坡度1∶0.5~1∶1,呈阶梯状,以利接合;槽底宽一般应>0.50 m;开挖深度要超过裂缝深度0.50~1 m,槽长应挖至裂缝两端0.50~1 m以外。为了不使挖壕回填新老土的接合留下直缝,可沿槽长每2米横断槽沟开挖一道接合槽。沟槽挖好后开始回填,回填时应削去边坡台阶,将槽壁洒水湿润,用原坝体土料或与原坝体同类的土料分层回填夯实,且土料含水量与原坝体土料一致,干容重达到原设计标准。填筑时每层铺土厚度10~15 cm,用铁锤密击,并应特别注意沟槽四侧的夯实。这样分层夯填,直到将槽填平。挖填法优点首先是可以直接挖尽裂缝,其次是可以达到需要的夯实密度。缺点是比较费工,回填后的壕沟会因填土部分的沉陷和收缩,在两侧与原土接合处出现小裂缝。

3.2 灌浆法

灌浆法是利用压力使浆液通过管道钻孔注入裂缝内,浆液在压力作用下析水后密实、胶结,堵塞裂缝,达到加固防渗之目的。该法适用于坝体裂缝较深、数量较多,或内部裂缝,或采用挖填法有困难,或土坝施工时夯压不实等情况。先在裂缝旁边适宜地点放一拌桶,在未拌泥前,先对裂缝进行一次冲洗,冲洗裂缝内的浮土,以利泥浆灌入,并找出裂缝两端的出口,然后堵住出口,将泥浆引灌于裂缝中,直到裂缝填满,这样反复数次,每次3~5 min,直到灌满。泥浆的稠度,以能在缝内流动为宜。泥浆拌和必须稀稠均衡,不得有硬土块及其他有机物等杂质。使用的灌浆土料一是要有一定的细度,防渗性好;二是易成浆,水化性好;三是流动性、稳定性好,使其易流入裂缝;四是析水性好,固结快,体积收缩小,使浆液与坝体结合密实。要想获得满足上述性能要求的土料,关键要使泥浆中黏粒的含量适宜,即土料中粒径小于0.005 mm的颗粒含量达到20 %~30 %、粉粒含量达到50 %~70 %。黏粒含量过高,则析水性差,体积收缩大,固结速度慢;若黏粒含量过低,则稳定性差,易沉淀,影响灌浆质量。在处理较小裂缝时,黏粒含量可适当高一些。土料制作泥浆时,应先清除土料中的杂质(如石子、瓦砾、杂草等),加入清水浸泡2~3 h后,过筛,再搅拌成浆液。一般水与土的质量比为1∶1~1∶2.5,泥浆容重控制在1.40~1.70 t/m3。泥浆浓度小,流动性大,容易充填细小裂缝,但浓度低的泥浆固结速度慢,体积收缩大,灌浆效果差。因此,要在保持浆液对裂缝具有足够的充填能力的前提下,浆液浓度越高越好。对坝体浸润线以上的灌浆可采用纯泥浆;对于浸润线以下或黏土心墙的灌浆,为增加析水性,加快固结速度,可采用水泥、土料混合浆,即在土料中掺入占干土重10 %~20 %的水泥。利用灌浆法处理裂缝,其优点一是填塞质量好,由上到下灌浆密实,二是比较省工,三是与原土可以密切接合。

3.3 挖填与灌浆结合法

本法适用于中等深度的裂缝,特别是对以蓄水为主的骨干坝,当水位较高、不宜全部采用开挖回填法处理裂缝时,对裂缝的上部采用挖填法,对裂缝的下部采用灌浆法进行处理。在回填时,预埋灌浆管,采用重力灌浆或压力灌浆,将下部裂缝进行灌浆处理。

4 渗漏处理

坝体渗漏按其发生的部位分坝身渗漏、坝基渗漏和坝端渗漏3种。筑坝土料含水量过多,透水性大;土料内有杂草、砖石等杂物,形成孔隙;筑坝质量差,夯压不实;新旧土层结合不好;坝顶宽度不够;兽、蚁穴等,都可能造成坝身渗漏。施工时清基不彻底,未将杂草、淤泥、砖石等杂物清除干净,使坝身与坝基结合不好;坝基有强透水层而未做防渗墙,或未挖到不透水层,或防渗墙质量差;在坝基附近挖沙取土,致使坝基失去稳定等,均可能造成坝基渗漏。坝两端的山坡浮土未清除干净或未夯实,使坝端结合部接合不良;坝端地质条件差等,会造成坝端渗漏。淤地坝土坝坝体渗漏处理方法主要有抛土法、黏土覆盖法、灌浆法、导渗法和压渗法等[1]。

4.1 坝身渗漏处理

因筑坝土料透水性强和施工质量差引起的渗漏,可采用斜墙防渗法,即将土坝迎水坡面挖去一层,用黏土回填,逐层夯实,形成一道防渗斜墙;防渗斜墙顶宽一般为0.20~0.40 m,底宽一般不小于最大蓄水深度的1/10。因本身宽度不够引起的渗漏,可采用加大断面法,即把坝坡削成阶梯状,用与原筑坝土料相同的土料进行加宽帮坡。因有机物腐烂或动物打洞造成的渗漏,可采用漏眼堵截塞法,即用石灰粉或细糠撒入水中,并观察其流动方向,以确定漏洞的位置,然后用黄泥堵塞;对动物打洞造成的漏洞,可用烟叶、辣椒等具有强烈刺激性的东西塞入洞内,将动物杀死,然后用石灰黄泥浆灌注夯实。以上介绍的是上游防渗措施,下游导渗措施主要有导渗沟。导渗沟设在背水坡渗漏部位,宽约0.50~0.80 m,沟深0.80 m左右,沟内按反滤要求,分层填筑砂石材料。

4.2 坝基渗漏处理

若坝基表层未处理好,可采用增加截水墙法,即在迎水坡脚挖一深1~2 m、宽2 m左右的槽,用黏土填筑夯实。因坝基未挖到不透水层,且透水层较浅,也可采用加截水墙法,但截水墙深度要穿过透水层,达到不透水层以下至少0.50 m。因不透水层较深而引起的坝基渗漏,可采用黏土铺盖法,即从迎水坡脚开始,沿坝库底加做黏土覆盖,分层夯实,覆盖厚度大约为蓄水深度的1/10,长度为最大蓄水深的3~5倍。处理坝基渗漏的导渗措施主要采取坝后导渗,可先将坝后淤泥清除干净,然后铺上厚约0.30~0.50 m的粗沙层,在沙池外边预埋一条排水管,其上铺0.20~0.30 m厚的碎石层,再铺一层粗沙防淤。

4.3 坝端渗漏处理

因结合不好引起的渗漏,采用黏土回填法,即沿坝端与山坡结合处开挖沟槽至渗漏处,用黏土回填,分层夯实。因山坡裂隙引起的渗漏,采用灌浆法,即反坝端挖开,用石灰砂浆或水泥砂浆灌注,待砂浆凝固后用黏土回填夯实。若山坡洞穴与坝内水相通,可将其堵塞;若洞穴与坝内水不相通,可采取导水措施(排水沟或排水管),将水导出坝体外。

参考文献:

[1]王小平,穆天亮,范瑞瑜.治沟骨干工程土坝坝体裂缝、渗漏处理与常遇险情抢护[J].中国水土保持,2005,(2):17-18.