水利水电工程中基坑排水的方法（论工程截排水在工程斜坡病害计算中的应用）

本文来源于公众号：悠游2019

作者：成永刚，博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事，中国土木工程学会非饱和土与特殊土专业委员会常务委员和交通岩土工程专业委员会委员，国际工程地质协会会员，中国国家公路建设项目评标专家，四川省交通运输专业人才教育专家。

水，在工程斜坡病害中扮有极为重要的作用，是导致工程斜坡病害发生的重要推手。它对工程斜坡的危害正如疾病对于人体，“病来如山倒，病去如抽丝”。因此，在工程斜坡病害处治的地质报告文件中，水的论述常常占有重要的篇章，甚至将工程斜坡的病害完全归结为降雨等水的作用。但在工程斜坡病害处治的设计文件中，水的处治却往往被人们所忽略，或者是采取必要的排水工程措施后，在相关计算中仍不能将排水效果进行有效反映，而是往往将它作安全储备予以考虑。这种对水的危害相当关注，而对水的处治相当轻视或忽略的作法是欠合理的。

水对坡体的作用主要有“快、慢”两种模式。

“快”的模式在工程处治中可以起到立竿见影的效果。如截排水工程设置后可以快速降低坡体中的地下水位，这时工程计算时可将地下水位下降引起的动水压力或静水压力降低幅度进行量化，并将其反映在坡体的稳定性计算中。

“慢”的模式在工程处治时的见效较慢。如截排水工程设置后滑面的排水固结，以及由此引发的滑面参数提高程度。这时排水效果在计算时的应用，往往就在技术人员依据滑面的成份组分和相关性状变化，往往依据一定的工程经验将其反映在滑坡的长期稳定性分析中。

但以上这种带有一定抽象理论性质的“快、慢”分析模式，在工程实践中工程斜坡病害的紧迫性，往往无法有效得出地下水位变化幅度和通过准确试验等测出滑面固结特征。因此，在大量成功的工程实践，结合一些失败的经验教训和相关规范要求，在此对工程中常见的工程排水在计算中的应用进行归纳。

一、工程截排水类型及其效果

1、截排水沟

地表排水工程由于属于预防性工程设置，故其排水效果在斜坡稳定性计算中不予考虑。

图1 截排水沟

2、仰斜排水孔

地下水疏排工程措施，虽然可以有效对一定范围的地下水进行疏排，即改变坡体一定范围内的水位线和滑面的含水率，但由于其渗水孔径较小和布置间距较大，疏排水的范围相对有限，以及使用一定年限后存在排水失效的可能，故工程计算往往将其排水效果作为安全储备不予考虑。

图2 仰斜排水孔

3、盲沟

盲沟可分为截水盲沟和排水盲沟两大类。

对设置于坡体后部能有效截断后部地下水的截水盲沟，由于其可以基本完全截断坡外地下水进入工程斜坡，故计算时应对其截水效果进行必要的考虑.

图3 截水盲沟

对设置于坡体前部降低局部坡体地下水位的排水盲沟，由于其影响范围相对有限，且其保护对象主要为前部的结构物，故工程计算时往往作为安全储备不予考虑。

4、边坡渗沟

边坡渗沟的设置深度往往为2m以内，因此其主要应用于某一级边坡的浅层地下水的疏排，即主要设置于大气影响层范围内，用以降低地表一定范围内土体的含水量，从而有效提高边坡的稳定性。这在某一级边坡的稳定性计算中应予以考虑边坡渗沟起到的排水效果作用。

图4 边坡渗沟

5、支撑渗沟

支撑渗沟的设置深度多为5~8m，因此其主要应用于坡体中较深层地下水的疏排，用以降低其设置深度范围内土体的含水量，从而有效提高边坡的稳定性。这在支撑渗沟深度影响范围内坡体的稳定性计算中应予以考虑排水效果作用。但需要注意的是，目前绝大多数规范中，对支撑渗沟的抗滑作用只考虑了其对滑面的破坏和重力支挡作用，而对其排水引起的坡体稳定性提高仅作为安全储备而没有考虑。

图5 支撑渗沟

6、排水盲洞、集水井

作为大型排水工程，盲洞和集水井可以有效截断坡后地下水进入工程斜坡，从而提高工程斜坡的稳定性。

排水盲洞，主要设置于滑坡后部的稳定滑床部位，利用设置于地表直至盲洞的竖向渗井形成的截水帷幕，以及从盲洞向上直至滑面引水孔，有效截断了坡后地下水进入工程斜坡的途径，从而有效降低了工程斜坡的地下水位和含水量，有利于滑面的排水固结和物理力学的提高，故排水盲洞设置后的工程斜坡稳定性计算中应予以考虑排水效果作用，这在相关规范中也建议在设置排水盲洞后应对滑面参数予以适当提高。

图6 排水盲洞

大型集水井，主要设置于滑坡后部，利且设置井深的放射状仰斜排水孔用以截排坡后地下水进入工程斜坡的途径，从而有效降低了工程斜坡的地下水位和含水量，有利于滑面的排水固结和物理力学的提高，故大型集水井设置后的工程斜坡稳定性计算中应予以考虑排水效果作用。需要注意的是，相关规范中并没有建议在设置大型集水井后应对滑面参数予以适当提高，这可能是欠合理的。

图7 大型集水井

二、工程截排水在工程斜坡计算中的应用

1、在工程实践中，地表截排水工程起到的效果，在工程实践的计算中往往作为安全储备而没有考虑。

2、在工程实践中，对疏排、引排一定工程斜坡范围内地下水的仰斜排水孔、排水盲沟、支撑渗沟等排水效果，在工程实践的计算中往往作为安全储备而没有考虑。

3、在工程实践中，对针对性的疏排某一级边坡浅表层地下水而全断面设置的边坡渗沟，其排水效果在工程计算中应予以考虑考虑。即在设置合理间距、全断面边坡渗沟深度范围内的坡体内摩擦角宜适当提高3~5°以上。

4、在工程实践中，能有效截排深层地下水进入工程斜坡的排水盲洞、集水井，其排水效果应在工程斜坡的整体稳定性计算中予以考虑考虑。即在设置合理间距、位置、截水帷幕或引水孔的基础上，坡体滑面或潜在滑面的内摩擦角宜适当提高1~1.5°以上，从而在计算中有效减小坡体的下滑力，大幅减小工程支撑措施规模。

需要说明的是，由于岩土工程的特殊，工程实践往往走在理论前面，且在长期的工程实践中进行总结而形成岩土工程理论，反过来，理论用以指导更为有序的工程实践。加之工程不能如理论或研究一样等待万事俱备后方可实施，故工程实践中往往多进行化繁从简和结合工程经验进行病害处治的方法，这或许就是岩土工程概念设计的原因吧！但实践证明，这种设计理念是行之有效的，可行的。