三、排水设施

土石坝虽有防渗体，但仍有一定水量渗入坝体内。设置坝体排水设施，可以将渗入坝体内的水有计划地排出坝外，以达到降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止渗透变形，增加坝坡的稳定性，防止冻胀破坏的目的。

排水设施应具有充分的排水能力，防止泥沙堵塞，以保证在任何情况下都能自由地排出全部渗水。在排水设施与坝体、土基接合处，都应设置反滤层，以保证坝体和地基土不产生渗透变形，并应便于观测和检修。常用的坝体排水有以下几种形式。

1.贴坡排水

贴坡排水紧贴下游坝坡的表面设置，它由1～2层堆石或砌石筑成，在石块与坝坡之间设置反滤层，如图6-10所示。

贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点，对Ⅰ级、Ⅱ级坝不小于2.0m，Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级坝不小于1.5m，并保证坝体浸润线位于冻结深度以下。贴坡排水底部必须设排水沟，其深度要满足结冰后仍有足够的排水断面。

贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修，但不能降低浸润线。多用于浸润线很低和下游无水的情况，当下游有水时还应满足波浪爬高的要求。

2.棱体排水

在下游坝脚处用块石堆成排水棱体，顶部高程应超出下游最高水位，超出高度应大于波浪沿坡面的爬高，且对Ⅰ级、Ⅱ级坝不小于1.0m，对Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级坝不小于0.5m，并使坝体浸润线与坝坡的距离大于冰冻深度。排水棱体内坡一般为1∶1.25～1∶1.5，外坡为1∶1.5～1∶2.0或更缓。顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定，但不得小于1.0m，如图6-11所示。

图6-9　西霞院水利枢纽复合土工膜斜墙土石坝剖面图（单位：m）

（a）滩地段土石坝；（b）河床段土石坝

棱体排水可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水淘刷，且有支撑坝体增加稳定的作用，是效果较好的一种排水形式。多用于河床部分的下游坝脚处。但石料用量较大、费用较高，与坝体施工有干扰，检修也较困难。

图6-10　贴坡排水

1—浸润线；2—护坡；3—反滤层；4—贴坡排水；5—排水沟

图6-11　堆石棱体排水

1—下游坝坡；2—浸润线；3—棱体排水；4—反滤层

3.褥垫排水

褥垫排水是伸展到坝体内的一种排水设施，在坝基面上平铺一层厚0.4～0.5m的排水褥垫，并用反滤层包裹。褥垫伸入坝体内的长度应根据渗流计算确定，对黏性土均质坝褥垫长不大于坝底宽的1/2，对砂性土均质坝褥垫长不大于坝底宽的1/3。其构造如图6-12所示。

褥垫排水向下游方向设有0.005～0.01的纵坡。排水层的厚度应根据排水量计算确定，并应满足反滤层最小厚度的要求。当下游水位低于排水设施时，降低浸润线的效果显著，还有助于坝基排水固结。但当坝基产生不均匀沉陷时，褥垫排水层易遭断裂，而且检修困难，施工时有干扰。

图6-12　褥垫排水

1—护坡；2—浸润线；3—排水；4—反滤层

图6-13　管式排水（单位：m）

1—坝体；2—集水管；3—横向排水管

4.管式排水

管式排水的构造如图6-13所示。埋入坝体的暗管可以是带孔的陶瓦管、无沙混凝土管或无沙钢筋混凝土管，还可以是由碎石堆筑而成。平行于坝轴线的集水管收集渗水，经由垂直于坝轴线的横向排水管排向下游。横向排水管的间距为15～20m。管式排水的优缺点与褥垫式排水相似。排水效果不如褥垫式好，但用料少。一般用于土石坝岸坡及台地地段，因为这里坝体下游经常无水，排水效果好。

5.综合式排水

为发挥各种排水形式的优点，在实际工程中常根据具体情况采用几种排水形式组合在一起的综合式排水。例如，若下游高水位持续时间不长，为节省石料可考虑在下游正常高水位以上采用贴坡排水，以下采用棱体排水。还可以采用褥垫式与棱体排水组合，棱体与褥垫式排水组合等综合式排水，如图6-14所示。

图6-14　综合式排水

（a）贴坡与棱体排水结合；（b）褥垫与棱体排水结合