当施工现场边坡工程排水设施采用渗沟排除地下水时

一、地表排水

设置地表排水系统排除地表水,对处治各类边坡工程皆为适用。合适的地表排水设施,特别是对于软弱或易受侵蚀的岩土体,能够改善因地表水作用导致的边坡稳定性降低。

01排水沟

排水沟渠的设计要考虑防冲和防淤的要求,可以通过改变排水沟设置的方向调整水流速度。

排水沟的形状一般设计为矩形、梯形或U形。为防止水流进入水渠等自然河沟中冲刷排水沟端部,排水沟端部往往加设一道隔水墙。

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02截水沟

当边坡上方地表径流量较大时,应设置拦截地表径流的截水沟。截水沟应结合地形和地质条件沿等高线布置,将拦截的水顺畅地排向自然沟谷或水道。如果滑坡体界线基本明确,应在滑坡体周界外设置截水沟。

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03急流槽

急流槽是集中排泄路面积水、挖方边坡流水的重要措施,一般包括以下类型:路堤急流槽、截水沟接边沟的路堑急流槽、截水沟接排水沟的急流槽等。

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04跌水

跌水为人工排水沟渠的特殊形式,用于陡坡地段,沟底纵坡可达100%,是山区路基及边坡排水常见的结构物。由于纵坡大、水流湍急、冲刷作用严重,所以跌水必须用浆砌块石或混凝土砌筑,且应埋设牢固。

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二、地下排水

地下排水系统的整体设计方案应根据边坡所处位置、边坡与建筑物关系、工程地质和水文地质条件确定,可选用渗沟、盲沟、排水洞、排水孔及集水井等形式。

01渗沟

渗沟按作用的不同,可三种。支撑渗沟兼起排除和疏干滑坡体内地下水的作用;边坡渗沟可以疏干并支撑边坡,阻止坡面径流和减轻坡面冲刷;截水渗沟可以拦截地下水,并将其排出坡体外。

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02盲沟

盲沟利用其透水性将地下水汇集到沟内,并沿沟排至指定地点,其水力特性属于紊流。盲沟类型应根据当地材料、岩土体性质等选择,如乱石盲沟、多孔管(花管)盲沟、无砂管盲沟或瓦管盲沟等。

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03排水洞

排水洞是人工开挖的隧洞,通常在隧洞周圈布置一定深度的排水孔,形成一个有效降低地下水位的排水系统,可以有效截排地下水,降低边坡内部地下水位。

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04排水孔

排水孔施工简单、快速,而且可以控制较大范围的地下水,其布置方式主要包括:①通过坡面(包括挡土墙面)打排水孔;②与地下排水廊道(排水洞)或抽水井相连。

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05集水井

当通过排水洞和排水孔汇集的地下水不能依靠重力排出坡外时,可考虑采用集水井排水工程。使附近地下水汇集到井中,可采用附有浮动开关的水泵将水排至地表。

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三、边坡疏排水实例

小湾水电站是澜沧江中下游河段水电梯级开发“两库八级”方案中的第二个梯级和龙头水库。电站建设过程中,其左岸坝肩附近上游侧饮水沟堆积体稳定性问题突出,严重威胁电站大坝的正常施工及其后期的安全运行。

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01地表排水系统

地表排水系统包括截水天沟及排水沟。

在开挖边坡台阶设置截水天沟,以截断开挖边坡上部地表径流,保护坡面和坡脚不受水流冲刷。天沟的断面形式、断面尺寸根据各坡面集雨面积估算,通过覆盖层地段的截水天沟以浆砌片石材料为主。截水沟的平、纵转角处设置曲线连接,其沟底纵坡为0.5%,出水口与排水沟衔接。

在边坡体内布置排水沟时,根据岩土体性质确定排水孔的孔径、孔深、间排距及上仰角度。充分利用滑坡范围内的自然沟谷排除地表水,对自然沟谷进行修整、加固和铺砌,防止天然冲沟进一步下切。根据沟线、地形、地质以及与山洪沟连接条件等因素设计排水沟纵坡,并通过在坡面设置纵横向的消能跌槽和防冲刷措施以形成有效的排水系统。

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02地下排水系统

地下排水系统包括排水主洞、支洞及排水孔,其系统布置一方面考虑排水主洞须穿越潜在滑面下部岩体,另一方面考虑下伏基岩顺河向节理的透水性高于横河向节理组。因此排水主洞顺河向布置,并沿洞轴线间隔布置横河向扇形排水孔断面及穿越覆盖层与基岩接触带的排水支洞。

根据排水孔的覆盖范围及其周边岩土体的渗水条件,上下排水主洞的高程差约40~50m,高程1245m以上共布置9层排水主洞,主洞总长3750m,并在各排水主洞中布置排水支洞45个。排水主洞尽量布置在弱风化岩体中上段,一方面可降低施工难度,另一方面可通过裂隙直接排水。排水孔孔径选择100mm,间距选用3m,孔深为12~20m。一般地段只安装孔口管,内部不保护;节理密集带、断层及断层影响带中采用排水保护,排水孔内设置过滤管,过滤管采用外径75mm的PVC多孔管,外包土工滤布,以保证排水管的畅通。各排水孔穿越覆盖层或软弱破碎不良地质体时,采取有效防堵反滤措施,排水孔孔深设置穿过堆积体接触带,以达到最佳排水效果。

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03疏排水工程实施效果

部分水位孔受降雨影响较为明显,地下水位与降雨关联性较强。随着边坡表面裂缝封闭和地下排水洞的形成,地下水位总体逐渐降低。随着疏排水措施的逐步实施,地下水位与坡体蠕变初期相比降低约4m,表明边坡疏排水措施对降低地下水位的作用较为明显。

在疏排水工程的辅助下,边坡的锚索加固和抗滑支挡工程在提高边坡稳定性方面发挥了重要作用。各区表面变形速率相对于处治措施实施前减小约72%~94%;深部变形监测成果表明各区均存在深部变形,支挡反压结构和预应力锚索发挥了关键作用,限制了变形的扩展,深部变形速率呈现衰减趋势,变形趋于平稳。随着综合治理措施的逐步实施,边坡变形在本阶段已基本进入变形收敛阶段,采取的加固、排水等工程措施是有效的。

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