渗水现象是指汛期高水位历时较长时,在渗压作用下,堤前的水向堤身内渗透的现象。长时间渗水可能对堤坝带来巨大的破坏,因而如何预防渗水是重要的研究课题。

领域

水利

危害

破坏堤坝结构

相关概念

渗水

拼音

shèn shuǐ xiàn xiàng

堤坝渗水防护的意义

自从20世纪50—70年代以来,我国堤坝建设所用的材料大部分都是就近取材,大多数的堤坝都是一种形式。在这种情况下,堤坝建设质量无法得到保证。除此之外,在进行堤坝的选址时科学性也有所欠缺,没有对建设工程进行严格的检测和规划,再加上受到当时环境、经济以及技术的影响,导致存在很多安全方面的问题。对于目前的堤坝而言,主要存在以下几点问题:防洪标准缺乏保障依据、无法按照规定以及相关政策开展相应工作,因此堤坝的整体质量相对来说比较差。再有,因为一些堤坝建设的时间比较长,导致出现了渗水的现象,这对堤坝的安全造成了非常严重的影响。由此可见,堤坝渗水问题的防护和解决就显得异常重要。

原因分析

堤坝产生渗水的主要原因有:①超警戒水位持续时间长;②堤防断面尺寸不足;②堤身填土含沙量大,临水坡又无防渗斜墙或其他有效控制渗流的工程措施;④由于历史原因,堤防多为民工挑土而筑,填土质量差,没有正规的碾压,有的填筑时含有冻土、团块和其他杂物,夯实不够等;⑤堤防的历年培修,使堤内有明显的新老结合面存在;⑧堤身隐患,如蚁穴、蛇洞、暗沟、易腐烂物、树根等。

抢护原则

渗水的抢护原则应是“前堵后排”,“前堵”即在堤临水侧用透水性小的粘性土料做外帮防渗,也可用蓬布、土工膜隔渗,从而减少水体入渗到堤内,达到降低堤内浸润线的目的;“后排”即在堤背水坡上做一些反滤排水设施,用透水性好的材料如土工织物、沙石料或稻草、芦苇做反滤设施,让已经渗出的水,有控制地流出,不让土粒流失,增加堤坡的稳定性。背水坡反滤排水只缓解了堤坡表面土体的险情,而对于渗水引起的滑动效果不大,需要时还应做压渗固脚平台,以控制可能因堤背水坡渗水带来的脱坡险情。

抢护方法

临水截渗

为减少堤防的渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情发展和稳定堤防边坡的目的,特别是渗水险情严重的堤段,如渗水出逸点高、渗出浑水、堤坡裂缝及堤身单薄等,应采用临水截渗。①复合土工膜截渗。堤临水坡相对平整和无明显障碍时,采用复合土工膜截渗是简便易行的办法。具体做法是:在铺设前,将临水坡面铺设范围内的树枝、杂物清理干净,以免损坏土工膜。土工膜顺坡长度应大于堤坡长度lm,沿堤轴线铺设宽度视堤背水坡渗水程度而定,一般超过险段两端5—10m,幅间的搭接宽度不小于50cm。每幅复合土工膜底部固定在钢管上,铺设时从堤坡顶沿坡向下滚动展开,土工膜铺设的同时,用土袋压盖,以免土工膜随水浮起,同时提高土工膜的防冲能力,也可用复合土工膜排体作为临水面截渗体。②抛粘土截渗。当水流流速和水深不大且有粘性土料时,可采用临水面抛填粘土截渗。将临水面堤坡的灌木、杂物清除干净,使抛填粘土能直接与堤坡土接触。抛填可从堤肩由上向下抛,也可用船只抛填。当水深较大或流速较大时,可先在堤脚处抛填土袋构筑潜堰,再在土袋潜堰内抛粘土。粘土截渗体一般厚2—3m,高出水面1m,超出渗水段3—5m。

背水坡反滤沟导渗

当堤背水坡大面积严重渗水,而在临水侧迅速做截渗有困难时,只要背水坡无脱坡或渗水变浑情况,可在背水坡及其坡脚处开挖导渗沟,排走背水坡表面土体中的渗水,恢复土体的抗剪强度,控制险情的发展。①导渗沟的布置形式。导渗沟的布置形式可分为纵横沟、“Y”字形沟和“人”字形沟等。以“人”字形沟的应用最为广泛,效果最好,“Y”字形沟次之;②导渗沟尺寸。导渗沟的开挖深度、宽度和间距应根据渗水程度和土壤性质确定。一般情况下,开挖深度、宽度和间距分别选用30—50cm、30—50cm和6—10m。导渗沟的开挖高度,一般要达到或略高于渗水出逸点位置。导渗沟的出口,以导渗沟所截得的水排出离堤脚2—3m外为宜,尽量减少渗水对堤脚的浸泡;③反滤料铺设。边开挖导渗沟,边回填反滤料。反滤料为沙石料时,应控制含泥量,以免影响导渗沟的排水效果;反滤料为土工织物时,土工织物应与沟的周边结合紧密,其上回填碎石等一般的透水料,土工织物搭接宽度以大于20cm为宜;回填滤料为稻糠、麦秸、稻草、柳枝、芦苇等,其上应压透水盖重。反滤导渗沟对维护堤坡表面土的稳定是有效的,而对于降低堤内浸润线和堤背水坡出逸点高程的作用相当有限。要彻底根治渗水,还要视工情、水情、雨情等确定是否采用临水截渗和压渗因脚平台。

背水坡贴坡反滤导渗

当堤身透水性较强,在高水位下浸泡时间长久,导致背水坡面渗流出逸点以下土体软化,开挖反滤导渗沟难以成形时,可在背水坡作贴坡反滤导渗。在抢护前,先将渗水边坡的杂草、杂物及松软的表土清除干净;然后,按要求铺设反滤料。根据使用反滤料的不同,贴坡反滤导渗可以分为三种:土工织物反滤层;沙石反滤层;梢料反滤层。

透水压渗平台

当堤防断面单薄,背水坡较陡,对于大面积渗水,且堤线较长,全线抢筑透水压渗平台的工作量大时,可以结合导渗沟加间隔透水压渗平台的方法进行抢护。①沙土压渗平台:首先将边坡渗水范围内的杂草、杂物及松软表土清除干净,再用沙砾料填筑后戗,要求分层填筑密实,每层厚度30cm,顶部高出浸润线出逸点0.5—1.0m,顶宽2—3m,戗坡一般为1:3—1:5,长度超过渗水堤段两端至少3m;②梢土压渗平台。当填筑砂砾压渗平台缺乏足够料物时,可采用梢土代替沙砾,筑成梢土压浸平台。其外形尺寸以及清基要求与沙土压渗平台基本相同,梢土压渗平台厚度为l~1.5m。贴坡段及水平段梢料均为三层,中间层粗,上、下两层细。

土工膜截渗

在水位比较低、缺少黏土的情况下,可以选择土工膜截渗法,这种方法不仅施工简单,而且投入成本较低,可以从以下几方面开展防渗工作:一是进行土工膜的选择,将坡面、坝基附近清理干净,防止造成土工膜破裂。二是分析渗水程度,明确土工膜的宽度,提前进行黏结和焊接,铺在坡面上,最好超出迎水坡脚1m以上。三是在正式铺设之前,要将土工膜缠在8~10m的滚筒上面,放在迎水坡肩上,在铺设时将土工膜下边与滚筒进行粘结,确保土工膜平铺在坡面上,起到良好的防渗效果。四是当土工膜铺好之后,要在上面压上一层土袋,不要留下缝隙。

反滤层导渗

如果堤坝渗水情况非常严重,背水坡上面的土体又比较松软,这时要想挖反滤导渗沟可能会存在一定的难度。在这种情况下,可以通过修建反滤层的方式来实现反滤导渗,有效控制堤坝渗水情况。按照反滤材料的不同,具体的方法有以下几种:一是砂石料反滤层。在进行砂石料反滤层的修建时,要先清理表层的杂物和垃圾,之后在的渗水区域中开挖深度在20cm左右的沟渠,将砂石料铺设在里面,压上石块,防止渗水问题愈发严重。二是土工织物反滤层。确保背水坡渗水区域内的垃圾清理干净之后,铺设一层土工织物,土工织物的尺寸一定要准确无误,在土工织物上面还要铺设透水材料,其厚度应该在50cm左右。然后盖上席片、草袋等,并用石块压严实。三是梢料反滤层。砂石料可以用梢料来代替,在下细上粗的要求下,细梢料的铺设厚度要大于10cm,粗梢料的铺设厚度应该在40cm左右,具体的方法可以参照砂石料反滤层的修筑方法,有效解决堤坝渗水问题。