水庫大壩搶險技術
土壩是由土料筑成的,土料都具有一定程度的透水性。在水庫水面以下,水體必然會滲入土壩內,使壩身形成上下濕的兩部分,干濕部分的分界線,稱為土壩的浸潤線。在持續高水位的情況下,由于土壩土料選擇不當,或夯壓不密實、施工質量差等原因,滲透到壩體內部的水分較多,浸潤線也明顯抬高,在背水坡滲水出逸點以下,土體過份濕潤或發軟,甚至不斷地有水滲出,這種現象,稱為滲水。滲水是土壩較常見的險情之一,如不及時處理,有可能發展為滑坡(或脫坡)、漏洞及塌坑等險情。
(一)土壩滲水的原因
1、高水位持續時間較長;
2、壩坡較陡,壩的斷面不足,浸潤線抬高,在背水坡上出逸;
3、均質壩身夾有沙層,透水性強;
4、土壩填筑時,土料多雜質,有較大的干土塊、夯壓不實,施工分段接頭未能搭接緊密;
5、壩體本身有隱患,如蟻穴、獸洞等;
6、壩體與輸水洞、溢洪道結合處填筑不密實;
7、壩基滲水性強,未采取防滲或截滲措施;壩后排水反濾施工質量差或失效,浸潤線抬高,滲水從坡面逸出。
(二)滲水搶護措施
土壩滲水搶護的原則,應是“臨水截滲,背水導滲”。臨水坡用透水性小的粘土料拋筑前戧,也可用篷布、土工膜隔滲,上壓土袋,可以減少水體入滲。背水坡用透水性較大的砂、石或土工織物反濾,把已經入滲的水,通過反濾,有控制地只讓清水流出,
不讓土粒流失,從而降低浸潤線,保持壩坡穩定。切忌在背水坡用粘性土壓滲,這樣會阻礙壩體內滲流逸出,反而抬高了浸潤線,導致滲水范圍擴大,加劇險情。
在搶護滲水之前,必須首先查明發生滲水的原因和險情的程度,結合險情和水情,進行綜合分析后,再決定是否需要采取措施。如必須采取措施,應及時搶護。對壩身因滲水時間較長,在背水坡出現散浸,但坡面僅呈濕潤發軟狀態,或滲出少量清水,經觀察并無發展,同時水情預報水位不再上漲或上漲不大時,可加強觀察,注意險情變化,暫不處理。如遇背水坡滲水嚴重或已開始出現渾水,說明情況正在惡化,必須及時處理,防止險情擴大。常用的幾種滲水搶護方法如下:
1、臨水截滲
為減少向壩身的滲水量,降低浸潤線,達到控制滲水險情和穩定壩坡的目的,可采用此法截滲。一般根據臨水的深度、流速、風浪的大小,取土的難易,可采取以下方法:(1)土工膜截滲
當缺少粘性土料時,在水深較淺時,可采用土工膜加保護層的辦法,達到截滲的目的。具體做法是:
①防滲土工膜種類較多,可根據壩身具體條件選用。在鋪設前,應清理鋪設范圍內的邊坡和坡腳附近地面,以免造成土工膜的損壞;
②根據坡面滲水的具體尺寸,確定土工膜沿邊坡的寬度,預先粘結或焊接好,以滿鋪滲水段邊坡并深入臨水坡腳以外l米以上為止。順邊坡長度不足時,可以搭接,但搭接長度應大于0.5米;
③鋪設前,一般將土工膜卷在8-l0米的滾筒上,置于臨水面的壩肩上。在滾鋪前,把土工膜的下邊折疊粘牢形成卷筒,并插下直徑4-5厘米的鋼管加重,使土工膜能沿坡緊貼展鋪;
④土工膜鋪好后,應在其上滿壓1-2層裝有土或沙石的土工膜袋。由坡腳下端壓起,逐層錯縫向上壓,不留空隙,作為土工膜的保護層,同時起到防風浪的作用。
(2)拋粘土截滲
當庫水不太深,風浪不大,附近有粘性土料,而且取土較易,在庫水又不能放空的情況下,可采用此法。具體做法是:
①根據壩身臨水坡滲水范圍和滲水嚴重程度確定拋筑
尺寸。一般頂寬2~3米,順壩軸線長度至少超過滲水段兩端各3米,戧頂高出滲水面以上約l米;
②拋土前應將邊坡上雜草、樹木盡量清除,以免拋填不實,影響戧體截滲效果;
③在臨水壩肩準備好粘性土料,然后集中力量沿臨水坡由上而下,由里而外,向水中慢慢推下,由于土料入水后的崩解、沉積和固結作用,即成截滲戧體,如臨水較深或土壩有防浪墻,可使用船只或汽油桶搭撐拋土。
(3)土袋(柳樁)前戧截滲
當庫水位較淺時,為減少拋土截滲工程量,又能達到防滲的目的,可在水面以下的壩腳以外先用土袋筑一隔墻,然后再拋填土料。具體做法是:
①在臨水壩腳以外,用土袋筑一道隔墻,其厚度及高度以能達到填土截滲為度。如臨水較深時,水下土袋砌筑困難,工程量大,也可做柳樁隔墻,即在臨水坡腳前約1~2米處,打木樁一排,樁距l米,樁長根據水深決定,木樁一般要打入土中1米,樁頂高出水面約l米;
②在已打好的木樁上,用木桿、竹桿將木樁連起,上掛竹席、草簾等。編織或上掛高度,以能防止風浪沖刷戧土為度。木樁頂端用8號鉛絲或麻繩與壩頂上的固定物栓牢;
③在拋土前,應清理邊坡,井備足土料,然后在樁柳墻與壩坡間拋筑戧體,戧體尺寸一般頂寬2~3米,順壩軸線長度至少超過滲水段兩端各3米,戧頂高出滲水面以上約l米。
2、背水反濾導滲溝
當壩的背水坡大面積嚴重滲水時,可開挖導滲溝、鋪設反濾料、土工織物和加筑透水后戧等辦法,使滲水集中排出,降低浸潤線,避免水流帶走土料顆粒,使險情趨于穩定。
壩的背水坡導滲溝的形式一般有縱橫溝、“Y”字形溝和“人”字形溝等。溝的尺寸和間距應根據滲水程度確定。順壩邊坡的橫溝一般每隔6-10米開挖一條,溝深一般不小于0.5米。為了利于背水坡導滲溝滲水集中排出,在搶筑時,可沿坡腳開挖一條排水縱溝,做好反濾料。縱溝應與附近地面原有排水溝連通,將滲水排至遠離坡腳處,然后在邊坡上布置導滲溝,與排水縱溝相連,逐段開挖,逐段做好反濾,一直挖填到邊坡出現滲水的最高點以上。導滲溝沿壩坡方向的底坡一般與邊坡相同,其溝底要求平整順直。如開溝后,排水仍不顯著時,可于橫溝之間再增加橫溝或斜溝,以改善排滲效果。導滲溝一般有以下幾種鋪填方式:
(1)土工織物導滲溝