略論土質堤壩滲漏冶理措施

摘要：堤壩滲漏問題一直都是水利工程建設無法回避的問題，只有依據堤壩滲漏的成因擬定相應的冶理措施，才能有效的增強堤壩的質量，延長堤壩的使用壽命。本文僅以土質堤壩堤壩為例，對導致土壩滲漏的成因進行分析，并提出了冶理措施。

關鍵詞：土質堤壩；滲漏成因；冶理措施

1 滲漏成因分析

造成土質水庫堤壩滲漏的原因錯綜復雜，但概括起來，無非有以下幾種原因：

1.1 設計上的缺陷

早期許多小型水利工程一般都采取“邊勘測、邊設計、邊施工”的方法倉促上馬，致使許多工程缺乏規范的圖紙。并盲目照搬蘇聯經驗，大量采用了壩下涵管、經濟管徑和經濟邊坡而未認真考慮放水、檢修、泄洪和電站擴容等需求，致使溢洪道和放水涵管尺寸偏小，壩身過于單薄或壩坡偏陡，部分水庫防滲體斷面偏小。少數小（二）型水庫甚至未在壩后設置反濾措施，從而導致出逸點偏高和大面積散浸及漏水。

1.2 施工上的缺陷

主要是早期水利建設中，缺少必要的質量監測和控制手段，致使輾壓強度不夠；在大壩加高時新老土結合部往往未作有效處理，從而出現結合層面上的分層現象并導致水平向滲水；三是大壩加高時，防滲體（心墻、斜墻等）與壩體和兩側山坡結合部未筑嵌槽或作妥善處理；四是溢洪道與壩體、山體的連接部分以及導水墻等，未作有效的防滲或截滲處理；壩后排水反濾體質量差或失效，從而造成浸潤線和出逸點抬高，滲水從坡面上逸出；五是壩下涵管未設截水環或設置過少，加上基礎軟硬不一，導致涵管變形折斷和漏水等。

1.3 地質上的缺陷

由于受經費和開工期限制約，絕大部分小（二）型水庫及重要山塘在營建前均未作地質勘探，部分水庫由于建于溶巖或復蓋層很深的地區，施工時又未很好開挖或無法挖到新鮮基巖；發現問題后也未修筑防滲鋪蓋或實施帷幕灌漿，最后導致壩基滲漏和壩后沼澤化。還有些水庫堤防為了減少填筑方量和節約投資，常將嚴重風化或節理發育破碎的部分山包、崗垅未作處理或略作處理后，即作為壩體的一部分，從而造成壩體滲漏。

1.4 材料上的缺陷

在早期興建水庫時由于“三材”十分匱乏，為趕進度部分圬工建筑物被迫采用地產“土水泥”和石灰作膠結材料，結果留下了漏水和剝蝕的隱患；部分水庫由于缺乏優質土料，甚至采用含水量及腐植質極多的水稻土、淤泥質粘土、腐質土或砂壤土作為壩體填筑材料，從而造成壩體不均勻沉陷和漏水。

1.5 運行管理上的缺陷

實行聯產承包責任制后，不少小（二）型水庫和山塘長期處于無人管理的狀態，致使啟閉設施、涵閘、拉桿嚴重失修和銹蝕，結果在汛期或干旱季節無法正常啟閉，從而造成無益棄水或大量漏水。

1.6 蟻害、獸害早在2300多年前，韓非子就提出了“千里金堤，潰于蟻穴”的著名論斷。

2 冶理堤壩滲漏原則

解決堤壩壩體滲透破壞的原則是，必須形成連續的防滲帷幕。帷幕的厚度和密實度，必須滿足設計提出的允許抗滲坡降的要求。劈裂灌漿是堤壩體加固的最好方法之一，在我國已運用了20多年，處理病險水庫已達200余座，堤防2000余km。實踐證明，這一方法不僅能夠形成垂直連續的防滲帷幕，解決壩體的滲透穩定問題，而且還能夠通過漿壩互壓和濕化變形，調整壩體內部的應力，使漿脈兩邊3～5m土體得到密實，擴大了防滲帷幕帶。近年來土壩壩體劈裂灌漿已由原來的中低土壩向高土壩發展。在某些地基條件下還可以使壩體和地基同時劈裂，形成壩體和地基統一的防滲帷幕。在大壩滲透破壞嚴重的情況下，配合其他應急措施，利用特殊工藝，可以實現快速劈裂，10～13d就可形成帷幕，初步解決土壩壩體的滲透穩定，以后再逐步加固。

振動沉模防滲板墻技術是治理江河、湖泊堤防普遍存在的滲漏隱患的一項垂直防滲新型施工技術。采用先進的雙模板沉模灌漿新工藝，形成的板墻具有連續無接縫、無開叉等優點。它除形成一道防滲板墻帷幕外，對板墻兩側一定范圍內的土體還有擠壓密實作用。同時，由于模板的振動使堤身土體得到振密加固。該法適用于黏性土、砂性土、流砂、砂礫、淤泥質土的地質條件，目前處理深度可達20m左右。如防滲墻深度超過20m，可以在20m以上部分采用“振板”，下部采用高壓噴射灌漿的綜合技術處理。如此，既可保證工程質量，又能節約工程成本。

3 堤壩防滲處理技術

3．1 覆蓋層處理技術

壩下覆蓋層多是洪水沖積形成，一般顆粒比較粗，筑壩以前必須做防滲處理。我國有些土壩建壩時對覆蓋層處理不徹底或未處理，蓄水后出現滲透破壞。對此，可利用傳統的槽孔式混凝土連續墻處理。槽孔自壩頂穿過壩體、覆蓋層至基層不透水層，或者放空庫水自壩前腳造孔深至基巖不透水層。第一種方法通常將混凝土連續墻一直澆至壩頂，混凝土澆筑量較大；第二種，需放空庫水。而利用高壓噴射灌漿技術重做覆蓋層防滲體系是一較好的方法。它的優點是工程造價低，施工速度快，不需要開挖，不破壞壩體，不需要放空庫水，只要根據設計的防滲體范圍鉆孔噴漿營造防滲體即可。該技術要求：深度大于20m的深孔，孔斜率必須控制在3‰以內；根據鉆孔不同的深度計算出高噴板墻出現不連續的程度，確定鉆孔孔距；根據覆蓋層的結構，顆粒粗細、地下水流速大小，采用不同工藝，如滲透系數大于10-3cm/s，可采用單管或雙管，水泥漿比重應不小于1.7g/cm3，還應摻入一定比例的速凝劑。

3．2 接觸帶處理技術

壩下接觸帶包括河槽段、岸坡段截水槽與基巖的接觸帶、壩體內防滲土體和剛性建筑物的接觸帶等。一些擋水建筑物，因為接觸帶處理不好，主要是清基不徹底或基巖的裂隙、破碎帶等未做封堵處理，形成集中滲流、漏水通道，容易出現管涌等險情。

處理辦法：多采用壓力灌入水泥漿的辦法。但有的情況，尤其是在小裂隙比較發育的花崗巖或一些火成巖地基時，此辦法效果并不好。原因是注漿時用套管封孔，阻漿面積太小，壓力水泥漿的流竄方向和數量不好控制。

接觸帶滲漏處理的最好辦法之一是高壓噴射灌漿技術。因為高噴灌漿所噴出的水泥漿是定向的、局部的。在某一設定的局部，用高壓水破壞原地層的結構，同時摻入水泥漿，形成一定幾何形狀的凝結體，避免了一般壓力灌漿工藝中水泥漿流向和灌漿范圍不好控制的弊端。采用擺噴和旋噴工藝，在接觸帶上營造防滲帷幕，隔開壩體軟土和基巖的接觸。對一些壩內堤設的剛性建筑物，可以用高噴水泥漿等防滲材料與原剛性建筑物牢固地焊接在一起，使高噴板墻插入土體，增加滲流路徑，滿足滲流穩定的要求。

壩內埋設圓形剛性建筑物接觸帶的處理：可根據設計要求，在圓環的外周邊重造若干個防滲環。防滲環的直徑、厚度、個數可根據防滲要求計算求得。

3．3 壩下基巖巖溶的處理技術

有些土壩因種種原因，壩趾下基巖的漏水通道沒有封死。尤其在巖溶地區溶洞、裂隙發育，水庫建成蓄水后，由于高水頭的壓力，漏水大量增加，在與壩內防滲體接觸部位極易發生沖蝕，危及大壩安全。對于這種隱患，采取壩前做鋪蓋，壩后減壓或做壓重、開導流洞等措施，均有臨時效果，但不持久。在潛水流速比較大的情況下，采用正常灌注水泥漿的辦法，也很難灌得住。

近年采用的級配料灌漿技術，對一些裂隙和溶洞比較大的地層，是一項科學、有效、經濟的處理辦法。該方法是利用不同粒徑的塊石、碎石、粗砂等組成級配材料，顆粒大小可根據溶洞裂隙和流速的大小確定。放入溶洞、裂隙中的塊石能夠存得住，不被沖走，起到充填巖溶空隙、減小水流速度的作用。在注入的級配料中灌注壓力水泥漿，使級配料膠結在一起并和巖溶、裂隙的孔壁牢固結合，把洞穴堵死。