水库大坝抢险技术
土坝是由土料筑成的,土料都具有一定程度的透水性。在水库水面以下,水体必然会渗入土坝内,使坝身形成上下湿的两部分,干湿部分的分界线,称为土坝的浸润线。在持续高水位的情况下,由于土坝土料选择不当,或夯压不密实、施工质量差等原因,渗透到坝体内部的水分较多,浸润线也明显抬高,在背水坡渗水出逸点以下,土体过份湿润或发软,甚至不断地有水渗出,这种现象,称为渗水。渗水是土坝较常见的险情之一,如不及时处理,有可能发展为滑坡(或脱坡)、漏洞及塌坑等险情。
(一)土坝渗水的原因
1、高水位持续时间较长;
2、坝坡较陡,坝的断面不足,浸润线抬高,在背水坡上出逸;
3、均质坝身夹有沙层,透水性强;
4、土坝填筑时,土料多杂质,有较大的干土块、夯压不实,施工分段接头未能搭接紧密;
5、坝体本身有隐患,如蚁穴、兽洞等;
6、坝体与输水洞、溢洪道结合处填筑不密实;
7、坝基渗水性强,未采取防渗或截渗措施;坝后排水反滤施工质量差或失效,浸润线抬高,渗水从坡面逸出。
(二)渗水抢护措施
土坝渗水抢护的原则,应是“临水截渗,背水导渗”。临水坡用透水性小的粘土料抛筑前戗,也可用篷布、土工膜隔渗,上压土袋,可以减少水体入渗。背水坡用透水性较大的砂、石或土工织物反滤,把已经入渗的水,通过反滤,有控制地只让清水流出,
不让土粒流失,从而降低浸润线,保持坝坡稳定。切忌在背水坡用粘性土压渗,这样会阻碍坝体内渗流逸出,反而抬高了浸润线,导致渗水范围扩大,加剧险情。
在抢护渗水之前,必须首先查明发生渗水的原因和险情的程度,结合险情和水情,进行综合分析后,再决定是否需要采取措施。如必须采取措施,应及时抢护。对坝身因渗水时间较长,在背水坡出现散浸,但坡面仅呈湿润发软状态,或渗出少量清水,经观察并无发展,同时水情预报水位不再上涨或上涨不大时,可加强观察,注意险情变化,暂不处理。如遇背水坡渗水严重或已开始出现浑水,说明情况正在恶化,必须及时处理,防止险情扩大。常用的几种渗水抢护方法如下:
1、临水截渗
为减少向坝身的渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情和稳定坝坡的目的,可采用此法截渗。一般根据临水的深度、流速、风浪的大小,取土的难易,可采取以下方法:(1)土工膜截渗
当缺少粘性土料时,在水深较浅时,可采用土工膜加保护层的办法,达到截渗的目的。具体做法是:
①防渗土工膜种类较多,可根据坝身具体条件选用。在铺设前,应清理铺设范围内的边坡和坡脚附近地面,以免造成土工膜的损坏;
②根据坡面渗水的具体尺寸,确定土工膜沿边坡的宽度,预先粘结或焊接好,以满铺渗水段边坡并深入临水坡脚以外l米以上为止。顺边坡长度不足时,可以搭接,但搭接长度应大于0.5米;
③铺设前,一般将土工膜卷在8-l0米的滚筒上,置于临水面的坝肩上。在滚铺前,把土工膜的下边折叠粘牢形成卷筒,并插下直径4-5厘米的钢管加重,使土工膜能沿坡紧贴展铺;
④土工膜铺好后,应在其上满压1-2层装有土或沙石的土工膜袋。由坡脚下端压起,逐层错缝向上压,不留空隙,作为土工膜的保护层,同时起到防风浪的作用。
(2)抛粘土截渗
当库水不太深,风浪不大,附近有粘性土料,而且取土较易,在库水又不能放空的情况下,可采用此法。具体做法是:
①根据坝身临水坡渗水范围和渗水严重程度确定抛筑
尺寸。一般顶宽2~3米,顺坝轴线长度至少超过渗水段两端各3米,戗顶高出渗水面以上约l米;
②抛土前应将边坡上杂草、树木尽量清除,以免抛填不实,影响戗体截渗效果;
③在临水坝肩准备好粘性土料,然后集中力量沿临水坡由上而下,由里而外,向水中慢慢推下,由于土料入水后的崩解、沉积和固结作用,即成截渗戗体,如临水较深或土坝有防浪墙,可使用船只或汽油桶搭撑抛土。
(3)土袋(柳桩)前戗截渗
当库水位较浅时,为减少抛土截渗工程量,又能达到防渗的目的,可在水面以下的坝脚以外先用土袋筑一隔墙,然后再抛填土料。具体做法是:
①在临水坝脚以外,用土袋筑一道隔墙,其厚度及高度以能达到填土截渗为度。如临水较深时,水下土袋砌筑困难,工程量大,也可做柳桩隔墙,即在临水坡脚前约1~2米处,打木桩一排,桩距l米,桩长根据水深决定,木桩一般要打入土中1米,桩顶高出水面约l米;
②在已打好的木桩上,用木杆、竹杆将木桩连起,上挂竹席、草帘等。编织或上挂高度,以能防止风浪冲刷戗土为度。木桩顶端用8号铅丝或麻绳与坝顶上的固定物栓牢;
③在抛土前,应清理边坡,井备足土料,然后在桩柳墙与坝坡间抛筑戗体,戗体尺寸一般顶宽2~3米,顺坝轴线长度至少超过渗水段两端各3米,戗顶高出渗水面以上约l米。
2、背水反滤导渗沟
当坝的背水坡大面积严重渗水时,可开挖导渗沟、铺设反滤料、土工织物和加筑透水后戗等办法,使渗水集中排出,降低浸润线,避免水流带走土料颗粒,使险情趋于稳定。
坝的背水坡导渗沟的形式一般有纵横沟、“Y”字形沟和“人”字形沟等。沟的尺寸和间距应根据渗水程度确定。顺坝边坡的横沟一般每隔6-10米开挖一条,沟深一般不小于0.5米。为了利于背水坡导渗沟渗水集中排出,在抢筑时,可沿坡脚开挖一条排水纵沟,做好反滤料。纵沟应与附近地面原有排水沟连通,将渗水排至远离坡脚处,然后在边坡上布置导渗沟,与排水纵沟相连,逐段开挖,逐段做好反滤,一直挖填到边坡出现渗水的最高点以上。导渗沟沿坝坡方向的底坡一般与边坡相同,其沟底要求平整顺直。如开沟后,排水仍不显著时,可于横沟之间再增加横沟或斜沟,以改善排渗效果。导渗沟一般有以下几种铺填方式:
(1)土工织物导渗沟