反濾層

反濾層（inverted layer）也叫反濾包，是指在大口井或滲渠進水處鋪設的粒徑沿水流方向由細到粗的級配砂礫層。反濾層是由2-4層顆粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，順著水流的方向顆粒逐漸增大，任一層的顆粒都不允許穿過相鄰較粗一層的孔隙。同一層的顆粒也不能產生相對移動。設定反濾層後滲透水流出時就帶不走堤壩體或地基中的土壤，從而可防止管涌和流土的發生。反濾層常設於土石等材料修築的堤壩或透水地基上，也常用於防汛中處理管涌、流土等險情。

基本介紹

• 中文名：反濾層
• 外文名：inverted layer
• 別稱：反濾包
• 材料：砂、碎石或卵石
• 分類：Ⅰ型反濾層、Ⅱ型反濾層
• 厚度：200～300mm

介紹

反濾層含濾水層、滲水層的總稱，是盲溝降排水設施的重要環節，應正確做好濾水層和滲水層的顆粒分級和層次排列，以達到地下水流暢通而土壤中細顆粒不流失的目的。必須按層次，按厚度要求做到層次分明，一次施工完成。鋪埋反濾層時宜採用平板震搗器搗實，切不可採用碾壓，夯打等方法，以免影響通水效果。濾料本身要質地堅硬，不風化，不水解，泥土和<0.1mm，顆粒含量≤3%.反濾層設計應根據土壤顆粒組成分析資料用反濾層關係曲線圖表選定。

反濾層的分類

由於土的滲透破壞特性與滲透水流向有直接關係，滲流方向不同，不但對反濾層要求的嚴格程度不同,而且反濾層層數的確定原則也不同。反濾層按其工作條件可以劃分為以下2 種類型：

Ⅰ型反濾層———反濾層位於被保護土層的下部，滲流方向主要由上向下。如斜牆後的反濾層，滲渠等滲濾取水構築物的反濾層。

Ⅱ型反濾層———反濾層位於被保護土層的上部，滲流方向主要由下向上。如位於地基滲流逸出處的反濾層等。

減壓井、豎式排水體等構築物的反濾層成垂直的形式，滲流方向水平，屬過渡型，可歸為Ⅰ型反濾層。

滲渠是水平鋪設在含水層中的集水管，用於集取淺層地下水，也可埋設在地表水體之下，埋深較小，上作人工反濾層，河水經濾層過濾可達到濾沙淨水的要求。顯然,滲渠的反濾層屬Ⅰ型反濾層，其主要作用為“濾土”———濾除河水中泥沙顆粒，防止河床泥沙顆粒隨滲透水流進入滲渠，實現淨水目的；“排水”———河床滲透水順暢排入滲渠集水管，匯集引出使用，實現取水目的。

根據工程實際和濾層準則合理選擇反濾層類型，做到既經濟又能保證建築物的滲透穩定，是工程中應解決關鍵問題。

對反濾層要求

為了保證砂石反濾層的“濾土”和“排水”功能,工程中反濾層必須滿足下列條件:

（1）被保護土層不發生滲透變形，反濾層某一顆粒不應穿過相鄰的粒徑較大層的孔隙，反濾料本身應為非管涌材料。

（2）每一層內的顆粒不應發生移動。

（3）允許顆粒含量低於5 %的小於0. 1mm 粒徑的小顆粒被滲流帶走，不影響土骨架穩定，但不得堵塞反濾層孔隙。

（4）組成反濾層的砂石顆粒應具有耐久性，不會因凍融過程、生物及化學物質的侵蝕而改變反濾層的性質。

（5）組成反濾層的砂石顆粒應是清潔的無粘性顆粒，不得含有雜草等易腐爛的物質而導致濾層堵塞。

反濾層的構造

反濾層一般是由1～3 層不同粒徑的非粘性土構成,每層鋪設得大體與滲流正交,其粒徑隨滲流的方向而增大。

層數的確定

反濾層層數直接關係到反濾層本身的安全運行問題。設定第1 層反濾層的目的是防止被保護土的滲透變形和流失，設定第2 層的目的則是為了保證第1 層反濾層的安全運行。若只設1 層反濾就能夠滿足工程需要，則不需設定外層反濾。對於滲渠取水工程，反濾層不僅要滿足上述要求，還要根據滲渠取水對水質的要求設定第2、第3 層反濾層，有時甚至要設定第4 層。

滲渠取水工程，由於反濾層下埋有集水管，管壁有進水孔眼，管外濾料顆粒粒徑必須大於管壁上孔眼直徑,才不至於使濾料進入集水管內，保證出水水質。該層濾料直徑一般較大，而又要滿足保護上一層濾料的要求，故須設定3 層，有時甚至設4 層，內粗外細。

層厚的確定

反濾層每層的厚度應根據反濾料的級配、粒徑、料源、用途等因素綜合考慮確定。

反濾層的厚度應根據反濾料的級配、料源、用途、施工方法等情況綜合考慮確定。土石壩等大型水利工程的水平反濾層採用人工施工時，水平反濾層的最小厚度可採用30cm，垂直或傾斜反濾層的最小厚度可採用50cm。採用推土機平料時，最小水平寬度宜不小於3.0m。

滲渠取水工程的人工反濾層各層所需厚度看法不一，有的用經驗公式，有的根據已有工程採用經驗數據。

對多處滲渠調查發現，實際生產中每層厚度多為200～300mm，上層細料較厚,下層粗料較薄。

反濾層功能

反濾層的功能是濾土排水，要求既能防止壩體或壩基的被保護土隨滲流水析出，又能保證滲透水通暢排出，使壩體、壩基內的滲流能量得以釋放，達到排水減壓效果。

眾所周知，對壩體、壩基的滲流控制基本準則是“上堵下排”，即採用上游防滲與下游排滲相結合的措施進行綜合防治。防滲體的功能主要是攔截滲流水、防止滲漏、減少滲漏量或延長滲徑、減小滲流流速和滲透壓力，並承擔較高的滲壓水頭。毋容置疑，僅憑防滲措施以完全截斷滲流，往往不經濟，也不可能，甚至是不科學的，因此必須採用適當的排水反濾層，在阻止壩體與壩基土中細粒土隨滲流水析出的同時，又能順暢排除上游壩內滲流水，降低下游壩體滲流位勢，使出口滲流呈無壓流態逸出。國內外土石壩工程運行期滲流監測資料表明，即使壩體或防滲體局部存在缺陷，甚至存有貫穿性裂縫，只要裂縫下游面反濾層的濾土排水性能良好，其薄弱部位在長期運行中並不會發展、惡化，反而會在壩體排水反濾層的保護下，隨著細粒土沿滲流通道沉積、固結，裂縫自行癒合。由此不難得出如下結論，保證滲透穩定的關鍵措施應是保護滲流出口的反濾層。

滿足濾土排水設計要求的反濾層是保證土石壩滲透穩定的一項主要基本設施，當壩體或防滲體存有裂縫或滲流破壞時，反濾層將防止裂縫在滲流水作用下產生沖蝕破壞進一步擴展，且由於細粒土在裂縫上游部位的不斷沉積、固結，裂縫會自行癒合。

施工組織要點

1、施工準備的充分

在水利工程砂石反濾層在整體設計完成之後，就要進行組織施工，尤其要注意各方面的施工要點，在材料及主要機具的套用上，通過採用礫石、粗砂、磚、土工布、聚乙烯保護膜等，並且，在配置的過程中，配砂石材料不得含有草根、樹葉、塑膠袋等雜物，含泥量不宜超過3%，保證砂石反濾層的更好滲透能力。在水利工程施工作業的時候，要嚴格按照施工的各項要求，在擋土牆上設定控制鋪築厚度的標誌，構成鮮明的指示作用，並且注意將墊層保持無水狀態，在水利工程的整體鋪築之前，在具體組織上，形成多方單位的共同驗槽方式，針對水利施工中的軸線尺寸、水平標高等，圍繞砂石反濾層的整體效能，進行細緻的前期分析。

2、施工工藝的推進

在水利工程砂石反濾層的組織施工中，要注重每一個施工工藝的環環相扣，通過巧妙的組織和施工安排，首先要檢驗砂石的質量，進行細緻的驗收，可以進行鋪築砂石的細緻功夫，將砂石拌和均勻，其質量均應達到設計要求或規範的規定，在鋪築砂石的施工工藝上，鋪築過程的每層厚度控制在15～20 cm，可以採用平板振動機夯實。在這樣的基礎上，結合砂石反濾層的台階傾斜度，破除容易塌落、不宜壓實等一些問題，回填壓實，更好的發揮出砂石反濾層的整體效能發揮。施工時應分層找平，夯壓密實；最後一層壓(夯)完成後，表面應拉線找平，並且要符合設計規定的標高。在這樣的基礎上，結合水利工程的整體施工特點，將砂石反濾層的套用原理用到具體的實際施工之中。

3、施工質量的要點

在水利工程砂石反濾層的組織施工中，要注意各個環節的整體推進，回填砂石時，應注意保護好現場軸線樁、標準高程樁，防止碰撞位移，並應經常複測。在具體施工完結之後，可以結合技術措施的套用，在不影響穩定性能的前提下進行挖掘施工，並通過對砂石反濾層的原理掌握，施工中保證邊坡的穩定，不要發生任何的坍塌現象，尤其是在夜間施工，要安排施工程式，配備足夠的照明設施，防止級配砂石不準或鋪築超厚。