大中型土石坝对排水反滤有较高要求,通常与护坡结构统筹设计。相较之下,大多数堤防为历史形成,已建堤防几乎未设专门排水反滤结构,新建堤防标准也相对较低。按设置部位和构造方式,排水设施可分为以下几类:
(1)坡面排水系统
包括排水沟和贴坡排水。排水沟由纵向和横向沟道组成,主要防止雨水集中冲刷形成雨淋沟,威胁下游边坡稳定。贴坡排水适用于心墙或斜墙坝,当坝体浸润线不高时采用,用于防止坝坡土体渗流破坏和波浪淘刷,但对降低浸润线效果不明显。
(2)坝体内排水
包括水平排水、竖式排水、网状排水和排水管等。水平排水适用于黏性土等弱透水料填筑的均质坝或分区坝,可设置于坝体不同高程,其位置、层数和厚度需经计算确定,位于坝基面的水平排水层也称褥垫排水。竖式排水(又称上昂式排水)为铅直或倾斜设置的排水体,顶部可延伸至坡面附近,规范建议均质坝和坝壳以弱透水料填筑的土石坝优先采用。网状排水由纵向和横向排水带组成,厚度和宽度由渗流计算确定。排水管适用于渗流量大或常规排水带尺寸不足的工况,采用带孔花管,管径经计算确定,管周设反滤层。
(3)坝趾排水
也称棱体排水或滤水坝趾,为下游坝脚处用块石堆成的棱体,可与坝基褥垫排水结合向坝内延伸,浸润线降低效果更佳。适用于下游有水的各类坝型,能有效降低浸润线、防止坝坡冻胀、保护尾水范围内坝脚免受波浪淘刷。
(4)组合式排水
实际工程常将多种排水型式组合使用,以发挥各自优势、节约投资、保障坝体稳定。例如,当下游高水位持续时间不长时,可在正常水位以上设贴坡排水、以下设棱体排水;也可采用褥垫排水与棱体排水、贴坡排水与水平排水等多种组合型式。
(5)减压井
适用于双层或多层结构坝基或堤基,可有效降低承压水头和渗透压力,控制管涌等渗透破坏。井距和井深需通过试验或数值计算确定。减压井效果显著且施工简便,但长期运行易淤堵失效,采用可拆换式组合过滤体是有效的改进方案。 |