反滤层

建筑工程名词

反滤层（inverted layer）也叫反滤包，是指在大口井或渗渠进水处铺设的粒径沿水流方向由细到粗的级配砂砾层。反滤层是由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，顺着水流的方向颗粒逐渐增大，任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。同一层的颗粒也不能产生相对移动。设置反滤层后渗透水流出时就带不走堤坝体或地基中的土壤，从而可防止管涌和流土的发生。反滤层常设于土石等材料修筑的堤坝或透水地基上，也常用于防汛中处理管涌、流土等险情。

介绍

反滤层含滤水层、渗水层的总称，是盲沟降排水设施的重要环节，应正确做好滤水层和渗水层的颗粒分级和层次排列，以达到地下水流畅通而土壤中细颗粒不流失的目的。必须按层次，按厚度要求做到层次分明，一次施工完成。铺埋反滤层时宜采用平板震捣器捣实，切不可采用碾压，夯打等方法，以免影响通水效果。滤料本身要质地坚硬，不风化，不水解，泥土和<0.1mm，颗粒含量≤3%.反滤层设计应根据土壤颗粒组成分析资料用反滤层关系曲线图表选定。

分类

由于土的渗透破坏特性与渗透水流向有直接关系，渗流方向不同，不但对反滤层要求的严格程度不同,而且反滤层层数的确定原则也不同。反滤层按其工作条件可以划分为以下2 种类型：

Ⅰ型反滤层———反滤层位于被保护土层的下部，渗流方向主要由上向下。如斜墙后的反滤层，渗渠等渗滤取水构筑物的反滤层。

Ⅱ型反滤层———反滤层位于被保护土层的上部，渗流方向主要由下向上。如位于地基渗流逸出处的反滤层等。

减压井、竖式排水体等构筑物的反滤层成垂直的形式，渗流方向水平，属过渡型，可归为Ⅰ型反滤层。

渗渠是水平铺设在含水层中的集水管，用于集取浅层地下水，也可埋设在地表水体之下，埋深较小，上作人工反滤层，河水经滤层过滤可达到滤沙净水的要求。显然,渗渠的反滤层属Ⅰ型反滤层，其主要作用为“滤土”———滤除河水中泥沙颗粒，防止河床泥沙颗粒随渗透水流进入渗渠，实现净水目的；“排水”———河床渗透水顺畅排入渗渠集水管，汇集引出使用，实现取水目的。

根据工程实际和滤层准则合理选择反滤层类型，做到既经济又能保证建筑物的渗透稳定，是工程中应解决关键问题。

要求

为了保证砂石反滤层的“滤土”和“排水”功能,工程中反滤层必须满足下列条件:

（1）被保护土层不发生渗透变形，反滤层某一颗粒不应穿过相邻的粒径较大层的孔隙，反滤料本身应为非管涌材料。

（2）每一层内的颗粒不应发生移动。

（3）允许颗粒含量低于5 %的小于0. 1mm 粒径的小颗粒被渗流带走，不影响土骨架稳定，但不得堵塞反滤层孔隙。

（4）组成反滤层的砂石颗粒应具有耐久性，不会因冻融过程、生物及化学物质的侵蚀而改变反滤层的性质。

（5）组成反滤层的砂石颗粒应是清洁的无粘性颗粒，不得含有杂草等易腐烂的物质而导致滤层堵塞。

构造

反滤层一般是由1～3 层不同粒径的非粘性土构成,每层铺设得大体与渗流正交,其粒径随渗流的方向而增大。

层数的确定

反滤层层数直接关系到反滤层本身的安全运行问题。设置第1 层反滤层的目的是防止被保护土的渗透变形和流失，设置第2 层的目的则是为了保证第1 层反滤层的安全运行。若只设1 层反滤就能够满足工程需要，则不需设置外层反滤。对于渗渠取水工程，反滤层不仅要满足上述要求，还要根据渗渠取水对水质的要求设置第2、第3 层反滤层，有时甚至要设置第4 层。

渗渠取水工程，由于反滤层下埋有集水管，管壁有进水孔眼，管外滤料颗粒粒径必须大于管壁上孔眼直径,才不至于使滤料进入集水管内，保证出水水质。该层滤料直径一般较大，而又要满足保护上一层滤料的要求，故须设置3 层，有时甚至设4 层，内粗外细。

层厚的确定

反滤层每层的厚度应根据反滤料的级配、粒径、料源、用途等因素综合考虑确定。

反滤层的厚度应根据反滤料的级配、料源、用途、施工方法等情况综合考虑确定。土石坝等大型水利工程的水平反滤层采用人工施工时，水平反滤层的最小厚度可采用30cm，垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用50cm。采用推土机平料时，最小水平宽度宜不小于3.0m。

渗渠取水工程的人工反滤层各层所需厚度看法不一，有的用经验公式，有的根据已有工程采用经验数据。

对多处渗渠调查发现，实际生产中每层厚度多为200～300mm，上层细料较厚,下层粗料较薄。

功能

反滤层的功能是滤土排水，要求既能防止坝体或坝基的被保护土随渗流水析出，又能保证渗透水通畅排出，使坝体、坝基内的渗流能量得以释放，达到排水减压效果。

众所周知，对坝体、坝基的渗流控制基本准则是“上堵下排”，即采用上游防渗与下游排渗相结合的措施进行综合防治。防渗体的功能主要是拦截渗流水、防止渗漏、减少渗漏量或延长渗径、减小渗流流速和渗透压力，并承担较高的渗压水头。毋容置疑，仅凭防渗措施以完全截断渗流，往往不经济，也不可能，甚至是不科学的，因此必须采用适当的排水反滤层，在阻止坝体与坝基土中细粒土随渗流水析出的同时，又能顺畅排除上游坝内渗流水，降低下游坝体渗流位势，使出口渗流呈无压流态逸出。国内外土石坝工程运行期渗流监测资料表明，即使坝体或防渗体局部存在缺陷，甚至存有贯穿性裂缝，只要裂缝下游面反滤层的滤土排水性能良好，其薄弱部位在长期运行中并不会发展、恶化，反而会在坝体排水反滤层的保护下，随着细粒土沿渗流通道沉积、固结，裂缝自行愈合。由此不难得出如下结论，保证渗透稳定的关键措施应是保护渗流出口的反滤层。

满足滤土排水设计要求的反滤层是保证土石坝渗透稳定的一项主要基本设施，当坝体或防渗体存有裂缝或渗流破坏时，反滤层将防止裂缝在渗流水作用下产生冲蚀破坏进一步扩展，且由于细粒土在裂缝上游部位的不断沉积、固结，裂缝会自行愈合。

施工组织

1、施工准备的充分

在水利工程砂石反滤层在整体设计完成之后，就要进行组织施工，尤其要注意各方面的施工要点，在材料及主要机具的应用上，通过采用砾石、粗砂、砖、土工布、聚乙烯保护膜等，并且，在配置的过程中，配砂石材料不得含有草根、树叶、塑料袋等杂物，含泥量不宜超过3%，保证砂石反滤层的更好渗透能力。在水利工程施工作业的时候，要严格按照施工的各项要求，在挡土墙上设置控制铺筑厚度的标志，构成鲜明的指示作用，并且注意将垫层保持无水状态，在水利工程的整体铺筑之前，在具体组织上，形成多方单位的共同验槽方式，针对水利施工中的轴线尺寸、水平标高等，围绕砂石反滤层的整体效能，进行细致的前期分析。

2、施工工艺的推进

在水利工程砂石反滤层的组织施工中，要注重每一个施工工艺的环环相扣，通过巧妙的组织和施工安排，首先要检验砂石的质量，进行细致的验收，可以进行铺筑砂石的细致功夫，将砂石拌和均匀，其质量均应达到设计要求或规范的规定，在铺筑砂石的施工工艺上，铺筑过程的每层厚度控制在15～20 cm，可以采用平板振动机夯实。在这样的基础上，结合砂石反滤层的台阶倾斜度，破除容易塌落、不宜压实等一些问题，回填压实，更好的发挥出砂石反滤层的整体效能发挥。施工时应分层找平，夯压密实；最后一层压(夯)完成后，表面应拉线找平，并且要符合设计规定的标高。在这样的基础上，结合水利工程的整体施工特点，将砂石反滤层的应用原理用到具体的实际施工之中。

3、施工质量的要点

在水利工程砂石反滤层的组织施工中，要注意各个环节的整体推进，回填砂石时，应注意保护好现场轴线桩、标准高程桩，防止碰撞位移，并应经常复测。在具体施工完结之后，可以结合技术措施的应用，在不影响稳定性能的前提下进行挖掘施工，并通过对砂石反滤层的原理掌握，施工中保证边坡的稳定，不要发生任何的坍塌现象，尤其是在夜间施工，要安排施工程序，配备足够的照明设施，防止级配砂石不准或铺筑超厚。

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