摘要:土石壩是水利工程中常見的項目之一,因其在施工便利性、經濟性等方面與其他壩型相比,都有很大的優(yōu)勢,所以應用最為廣泛。但土石壩由于其材料特性、壩體結構等方面也存在不足,所以常常存在安全隱患,其中土石壩的滲漏裂縫會對壩體的穩(wěn)定性及安全運行產生嚴重的危脅,如不及時處理,很容易產生潰壩危險,直接影響農業(yè)生產及人民群眾的生命財產安全。本文對土石壩裂縫滲漏產生的原因進行分析,并給出了相應的處理辦法。
關鍵詞:土石壩;滲漏;裂縫;處理措施
中圖分類號: TV698 文獻標識碼: A DOI編號: 10.14025/j.cnki.jlny.2014.20.0044
1 堤壩的滲漏
堤壩滲漏主要是指水體順著壩體的縫隙及孔洞流過壩體,而導致圍護區(qū)的水量漏失,滲流量小時,一般不會產生大的危害,但由于滲漏會呈徐變漸進式變化,會使壩體漏點管路周圍的土質變軟,慢慢浸潤下而導致滲孔變大,最后形成大的滲流,對壩體的穩(wěn)定性產生影響,嚴重可能造成堤防潰決、垮壩等災難性后果,所以要引起足夠的重視。
1.1 壩基滲漏
由于土石壩對于壩基的要求不是很高,所以在處理壩基時,往往存在很多不足之處,比如壩基含水土質的清理、壩基的夯實以及對于壩基地質的勘察等,都可能產生疏漏而導致壩基滲漏產生,一旦發(fā)生滲漏,水體就會沿壩基和壩肩的透水巖土帶流出,產生大量失水現(xiàn)象,失水同時要能帶走大量的壩體材質,而使壩體損壞。
1.2 壩體滲漏
土石壩的主要構成是以土質為主,土料的本身具備一定的透水性,如果水位較高,而且填筑的土料具備很強的滲水性,或者在施工時夯實不到位,壩體長期受水的浸潤,壩體內的水分就會大量增加,這樣就會大大提高浸潤線的出逸點,處理不及時,就會使水體透過壩身而大量流失,隨著流出水的流速增加而產生滲漏流土、管涌等現(xiàn)象,導致滑坡、漏洞、塌坑等壩體事故。
2 堤壩常見的滲漏裂縫
土壩的滲漏裂縫按照裂縫產生的方向劃分,如果與壩軸線垂直就稱為橫向裂縫;如果與壩軸平行,則稱為縱向裂縫;如果是狀如龜背紋一樣的裂縫就稱為龜裂縫;如果在大壩內側,與壩基平行,稱為水平裂縫。每種裂縫的產生原因都比較復雜,一旦有裂縫產生,就會伴有滲漏,對壩基壩體的穩(wěn)定與安全產生威脅。
2.1 龜裂縫的特征與成因
龜裂縫多產生在壩頂及壩坡,在水庫泄空后,露出的上游防滲鋪蓋的表面也有可能出現(xiàn),主要形成原因是土壩的填土收縮產生,當土壩填土中的水分失去后,土質會產生收縮變形而體積變小,一般用來填壩的土料如果土質過粘,含水過高,則很容易產生龜裂縫,其特點是沒有規(guī)律,錯縱交織,一般裂縫間距分布相對均勻。
2.2 橫向裂縫的特征與成因
橫向裂縫與壩軸垂直,多數(shù)會伸入到壩體內,一般都較深,上面寬,下面窄,多數(shù)是由于壩基出現(xiàn)不均勻沉降,或是填土材料不一致,縫口寬幾毫米到十幾厘米,偶爾也能見到更深、更寬的。
2.3 縱向裂縫的成因與特征
在壩面上,縱向沉陷裂縫一般接近于直線,基本上是鉛垂地向壩體內部延伸,裂縫兩側填土的錯距一般小于30厘米,縫長幾米到十幾米居多,也有更深的更長的??v向滑坡裂縫一般成弧形,裂縫向壩體內部延伸時彎向上游或下游,縫的發(fā)展過程逐漸加快,直至土體發(fā)生滑動以后才逐漸變慢。
3 土壩裂縫的處理
土石壩裂縫對土石壩安全的影響是相當嚴重的,發(fā)現(xiàn)裂縫后,要通過表面觀測、開挖探坑及探槽等方法和手段,查明裂縫的具體情況,比如產生部位、長度、深度、錯距、走向,還要根據裂縫的產生情況,分析裂縫的發(fā)展,采取合理的處理措施。
3.1 開挖回填
開挖回填,就是把裂縫處開出槽坑,然后再把土石料回填到坑中,重新夯實,這種辦法施工簡單,效果比較好,一般處理比較徹底,但適用深度不宜過大,一般要在5米之內,而且裂縫已經停止發(fā)展。在開挖前,在裂縫口處,用石灰水進行灌注,石灰水會沉到裂縫深處,這樣便于掌握開挖的范圍,開挖槽深寬都要超過裂縫,一般在50厘米。
梯形臺階:槽坑開挖時順著縫隙進行開槽,同時要保持開出梯形的斷面,這種斷面能使回填土料與原壩很好的結合,如果裂縫較深,可以挖出臺階高1.5米的隊梯形槽坑,挖時要保持槽口整齊,不要堆放土料,回填料前要把臺階削除,同時進行灑水使槽壁潤濕,并且把槽壁刨毛,然后再回填同樣的土料,分層進行夯實,確保密實度。
十字形結合槽:適用于貫穿堤壩的橫向裂縫。開挖時順裂縫方向每隔5~6米,設一道垂直于裂縫的結合槽,回填時要注意新老土的結合。一般裂縫處理宜在枯水期或降低水位后進行,必要時應在上游堤壩坡加筑臨時圍堰,以策安全。
3.2 充填灌漿
根據裂縫產生的情況,如果較深,不適合開控法,那么可以采取灌漿的方式進行處理,也可以采取上部用開挖回填法,在下面采用灌漿的形式,這樣能減少工程開槽量,灌漿時,頂部要保持2米以上的開挖回填層,用來阻漿液外噴,回填時可以預先埋設灌漿管,根據情況,可以分段灌漿的方法,充填灌漿時,要控制好漿液的濃度,一般是先調稀一些,然后再用稠一些的,灌漿時逐漸調大灌漿壓力。在灌漿壓力作用下,擠密裂縫周圍壩體填土,達到堵塞裂縫加固壩體的目的。
3.3 壓力灌漿
堤頂部位可先壓漿后開挖,以利于打眼機壓漿機施工方便,堤坡部位可以先挖槽用人工錐探,壓漿機灌漿,錐探深度堤頂?shù)唐戮鶠椴恍∮? 米,以保證裂縫處理質量。灌漿對每眼無論吃漿大小都應進行復灌。
3.4 預防措施
為防止裂縫的產生,在工程施工階段,一定要加強基礎處理,這樣能避免不均勻沉降的產生,降低裂縫產生的機會。對于土石壩土料的配制,要保證土質均勻,減少固結,要盡可能采取現(xiàn)代施工技術中的先進工藝,提高土堤的壓實程度,保證壓實緊密,防止填料固結變形過多而產生裂縫。
作者簡介:馬雪艷,大專學歷,公主嶺市河道堤防管理站,工程師,研究方向:水利工程。