崔志鹏1 刘新民2 刘虎3
1.身份证号码：51010619940930****
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3.身份证号码：51011319801007****
摘要：对于水利工程项目而言，土石坝是在利用当地土石原料的基础上，对其做进一步的抛填与碾压堆筑等处理而成的。其优势主要体现在：结构简单、原料可就近获取、施工简便、造价低廉，对于施工建设区域的水文与地质条件等要求较低。而土石坝也有一个较大的缺陷，就是比较容易产生渗漏，一旦发生渗漏现象，如果不及时采取合理有效的处理措施，则会对人们的生命财产安全构成严重威胁。
关键词：土石坝；防渗变形；处理措施
1土石坝渗流问题分析
土石坝渗漏有各种情况，所以在研究土石坝渗漏问题时对于各个工程不同的情况要具体分析。分析渗流破坏成因是进行除险加固方案设计的重要环节，只有正确地分析发生渗流破坏的原因，才能正确地选择除险加固的方案。国内外学者对实际工程中的渗流破坏原因通过各种方法进行研究。根据目前防洪堤地基有限的勘探试验资料，对该地基渗透变形特征以及液化可能性作了一些初步分析；通过Seed剪应力对比简化法与GBJ11—89《建筑抗震设计规范》2种方法对该问题进行计算，计算结果比较吻合。通过现场调查、渗流观测资料分析和有限元软件分析等方法对蔡家沟水库渗漏情况进行分析。结合我国几座土石坝渗流破坏的实例，分析各个水库渗透破坏的成因并介绍各种防渗措施的适用条件及技术要点。通过大坝监测系统、电法探测、连通试验等手段，分析江雄水库新建大坝坝基、绕坝、溢洪道、输水洞等渗漏主因，查找到主要渗流通道，为大坝堵漏处理方案设计提供决策依据。
土石坝的渗漏主要有坝体渗漏、绕坝渗流、坝基渗漏；研究土石坝渗漏成因的主要方法有现场调查、资料分析、数值模拟等。可以使用以上方法，对土石坝主要渗漏问题通过排除法进行分析。土石坝产生渗漏的主要原因有以下几点。①勘测设计问题：由于当时的技术和经济条件的限制，大部分中低土石坝进行设计建设之前没有进行水文地质勘测，导致在设计时对当地的水文地质情况不了解，没有考虑完善，设计中的防渗措施不合理，在水库建设完成后大坝出现渗漏问题。②施工质量问题：由于土石坝特别是低土石坝施工工艺简单，工程投资较少，加上施工单位的水平良莠不齐，在施工期间如果没有严格按照规范要求进行施工，非常容易产生质量问题，从而导致土石坝发生渗漏。其中施工中最容易导致土石坝产生渗漏的原因之一是选用的筑坝土料质量不符合规范要求，如含有杂质、透水性大、施工时碾压不密实、压实度无法满足要求等。③输水设施问题：输水涵管产生破损是导致土石坝发生渗漏的另一重要原因。输水涵管出现破损的主要原因有长年使用后出现破裂、涵洞砌筑质量不好、座浆不实、地基不均匀沉降等。④白蚁侵蚀问题：白蚁是造成土石坝渗漏的一大原因，白蚁会造成土坝内部形成直径从数十厘米到数米的主巢和数量众多的附巢，在坝体内形成渗漏网络从而引发散浸和管涌等问题。⑤管理不完善问题：由于小型水库的管理不受重视，管理经费较少，水库多位于偏远地区交通不便导致管理更加困难，并且由于大部分小型水库的管理员属于当地招聘，专业知识不足，也缺乏进修提高能力的机会；以上原因导致了小型水库的运行管理中容易出现问题，运行过程中管理不规范也会导致土石坝发生渗漏问题。
2土石坝防渗技术
2.1混凝土防渗墙
混凝土防渗墙需要用到专门的造孔机械设备，在操作过程中，需要不断地在松散、透水的地基上造孔，以泥浆固壁，在泥浆下向孔内灌注混凝土，从而得到一整道直立且连续的防渗墙，以充分发挥拦截坝体与坝基渗漏的重要作用。就目前而言，该项技术不断趋于成熟，在砂层、淤泥层等多个领域都取得了一定的成果。混凝土防渗墙主要应用于地形复杂的基础防渗，同时在土石坝的坝身防渗等工作中也可以起到一定的作用，具备工艺先进化水平高、施工效率高、成墙效果直观、适应范围广、防渗效果显著以及节省成本等显著优势，在实际的施工过程中，需要对接缝质量等细节问题引起足够的重视。
2.2高压喷射灌浆防渗
高压喷射灌浆需要用到钻探机钻孔完成具体操作，首先需要按照设计要求将安装有特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置，然后使用高压泵喷射浆液破坏原有土体，实现土粒与浆液的充分混合并得到固结体，固结之间体交互连接即可得到连续性的防渗帷幕，主要发挥拦截渗漏的防渗作用。现阶段，该项技术广泛应用于众多防渗工程施工中，尤其在软基加固方面取得了一定的成果，而很少应用于全风化花岗岩地层方面的防渗工程。高压喷射灌浆防渗主要适用于以下土质：砂土、淤泥、软弱黏性土和粒径不超过5cm的砂卵石等，在灌浆过程中，其深度始终低于50m，具备施工效率高、防渗效果好、不受水位影响、安全性与可靠性高以及造价成本低廉等显著优势。
2.3劈裂灌浆防渗
劈裂灌浆采取高压灌浆的处理方式，将浆液灌入土层以后，可以改变土层原本的性质，使土体发生剪切裂缝，浆液顺着所产生的裂缝，由强度低的地方向强度高的地方劈裂，顺利劈入的浆液固结形成防渗墙体，并与坝体紧密的连接在一起，起到有效的拦截渗漏的作用。劈裂灌浆防渗技术是一种新兴的土石坝防渗加固新技术，并逐渐得到推广与应用。该项技术主要适用于粉细砂与黏土层，对于这部分土体而言，颗粒浆材无法顺利顺入。该防渗施工技术的优点主要体现在原料易获取、施工简便、造价成本低廉以及防渗效果优良等方面。
2.4帷幕灌浆防渗
帷幕灌浆需要在特定的压力条件下，将浆液压入坝身或者坝基内部，以填充各部分土体之间存在的大量空隙，在对原有土层的结构与组成进行改造的基础上，依靠胶结作用得到连续的防渗帷幕。就目前而言，帷幕灌浆已经成为水利工程对地基进行防渗处理的重要手段，为水工建筑物的安全性与可靠性提供了重要保障。该项施工技术主要应用于局部透水性较强的岩基防渗，可以取得良好的防渗效果，且施工操作相对简单，无需投入较大成本。
2.5套井回填黏土防渗
在套井回填施工过程中，需要用到冲爪机进行造孔操作，将坝体渗漏的涂料取出以后，需要及时回填黏土，并将其夯实压平，得到具备防渗功能的黏土防渗墙。套井回填技术实现了对险堤险坝防渗处理，对于坝高较小的均质坝与宽心墙坝等相关类型而言，应用冲抓套井回填黏土防渗可以取得良好的防渗效果，具备施工设备要求低、施工便捷、材料来源广泛以及投资成本低等优点。
2.6土工膜防渗
土工膜防渗需要用到链条开槽机完成开槽操作，并在垂直方向铺设土工膜防渗，通常情况下，所用原材料多为所料类，尤其是聚氯乙烯膜（PVC）与聚乙烯膜（PE）的应用最为广泛。在施工过程中，需要将开槽宽度控制在0.17~0.3m的范围内，且开槽深度不能超过12m。相较于黏土、混凝土、钢材等传统材料而言，土工膜是重要的大坝防渗构件，有着广阔的发展前景。该项防渗技术主要应用于砂性土地基，具备高度的经济性、可靠性、便捷性与防水性，且适应变形的能力较强。
结束语
综上所述，针对土石坝的渗流问题和防渗措施，已经有大量的室内实验和数值模拟研究成果，但是其中大部分是关于中高土石坝的渗流问题和防渗加固的研究，针对低土石坝的渗流问题和防渗加固的研究很少。而据统计资料，目前我国大部分的土石坝为低土石坝，并且由于当时建造时的资金和技术问题，低土石坝多数是“三边”工程，工程质量不高，超过1/3的低土石坝存在渗流问题。因此开展对低土石坝渗流破坏问题和防渗加固措施的研究十分必要，例如低土石坝渗漏机理的分析和针对低土石坝渗流的数值模拟研究。
参考文献
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[2]蒋中明，王为，冯树荣，等.应力状态下含黏粗粒土渗透变形特性试验研究[J].岩土工程学报，2014，36(1)：98-104.