土質壩水庫滲漏的主要原因及防滲處理措施

呂瓊芬

（昆明市嵩明縣水利水土保持管理站，云南嵩明651708）

水庫滲漏通常是指水體向周圍護區（庫盆、堤防保護區）以外滲流而產生水量漏失的現象。如滲漏量較大，將顯著降低水庫效益，降低軟弱結構面強度，使某些巖土或斷裂帶充填物產生滲透變形，引起壩肩、壩體滑動等環境地質問題，造成下游農田浸沒和鹽漬化等。這種滲漏現象通常是循序漸進的，一般不會立即造成水庫堤防潰決、垮壩等災難性后果。但是，滲漏問題不容忽視，應結合工程實踐，提出相應的措施和處理方法。

現以昆明市嵩明縣獺貓洞水庫為例來進行概述。獺貓洞水庫始建于1956年，1957年4月竣工，后進行再次擴建，于1979年達到現狀規模，大壩為均質土壩。壩頂長91.0 m，寬1.0 m，最大壩高25.2 m，總庫容為228萬m3。獺貓洞水庫以灌溉、防洪為主，兼顧供水，年供水量128.5萬m3,目前承擔著小街鎮412 ha農田灌溉及下游35218人的防洪保護任務。水庫的安全運行對小街鎮乃至嵩明縣的社會經濟發展起著舉足輕重的作用，同時具有較重要的防洪保護作用。

1 土壩滲漏的主要表現形式

土壩滲漏常見的有壩基滲漏、壩體滲漏、涵閘滲漏、接觸滲漏、繞壩滲漏和溢洪道滲漏等，現分述如下。

1.1 壩基滲漏

通常是指水體沿壩基和壩肩透水巖土帶滲流而發生漏失水量的現象。由于土壩對地基強度的要求不高，因此基礎的防滲處理好壞直接關系到土壩的運行安全。如嵩明縣獺貓洞水庫壩腳處現為一魚塘，當魚塘水位降低時，靠壩腳一側有明顯的滲水，滲流量約0.2 L/s（目測值），壩基下部分布著東川泥巖、泥質粉砂巖、砂巖，強風化節理、裂隙發育、中等透水，壩基的礫石、漂石為壩基的滲漏提供條件。兩壩肩分布的強風化巖體節理裂隙較發育，屬中等透水層，它也為滲漏提供了條件。

1.2 壩體滲漏

主要是指水體透過壩身滲流而造成水量流失的現象。由于土壩是由土料構筑而成的，而土料具有一定程度的透水性，在持續高水位下，如果填筑的土料選擇不當或夯壓不實，滲透到壩體內部的水即會相應增加，浸潤線和出逸點也會明顯抬高，如不及時處理，就可能發生滑坡、漏洞、塌坑等，因而對土壩的安全和穩定危害很大。其演變過程通常是從潤濕、散浸、集中滲漏而引起。如嵩明縣的小（1）、小（2）型水庫，多為上世紀五六十年代修建，囿于當時的技術和認識水平，土壩始建時未對樞紐區進行任何地質勘探工作。施工中受當時技術條件和經濟條件的制約和影響，設計標準偏低，壩基及兩壩肩清基不徹底，未采取任何防滲措施。上壩土料采用人工挑運，粘粒含量不均，級配較差，壓實度低，透水性強，水庫投入運行后，即表現出諸多病險，下游壩坡大面積濕潤，出現較為嚴重的散浸現象。如獺貓洞水庫，左壩肩下游高程1998.33 m有一滲漏出水點，滲流量約0.15 L/s（目測值）。當庫水位高于1999.60 m時，漏水點產生滲漏，庫水位低于1999.60 m時，漏水消失，說明左壩肩下游岸坡出水點與庫水有密切聯系，為接觸帶滲漏及繞壩滲漏所致。

1989年對獺貓洞水庫大壩進行灌漿處理，效果并不明顯。1998年再次進行灌漿處理，于壩前1 m布設一排間距2 m的灌漿孔，灌漿孔平均深度24 m，伸入壩肩2 m，效果明顯，運行至今壩體未出現壩坡浸潤和滲漏現象。

1.3 涵閘滲漏

涵閘滲漏是指水體通過涵閘破損斷裂部位或因周邊止水失效，或因閘身不均勻沉陷導致閘體變形并在其周邊接觸處發生的水體流失現象。嵩明縣內的小（1）、小（2）型水庫涵閘普遍存在著輸水高、中、低涵管，均為壩下涵管，涵洞為水泥漿砌石結構，經多年運行，砌體老化，出現砌縫中間多處漏水，影響壩體安全。如獺貓洞水庫輸水涵洞分為高、中、低涵，均為砌石結構，基礎置于第四系全新統殘坡積層之粉質粘土、含礫粉質粘土之上，其力學強度較高，壓縮變形較小，產生的變形破壞較小。由于壩體滲漏嚴重，砌石結構老化，在大壩滲漏水作用下產生浸滲，形成貫穿墻體的滲漏通道。1998年對大壩進行灌漿處理后，涵洞滲漏總量明顯減少，灌漿線以前滲漏依舊嚴重，后段逐漸減小，但滲漏失穩威脅依然存在，特別是低涵頂部及邊墻滲水多達13處，其中有5處存在集中滲水點。

1.4 溢洪道滲漏

如加以歸類也可列入接觸滲漏，最常見的有三種。一是水庫大壩加高時，對原遺留的臨時溢洪道部位未做妥善處理，結果在結合層面上發生滲水。如獺貓洞水庫的溢洪道在1998年進行過改造和閘門更換，目前，左側新澆混凝土與老砌體結合部有滲水，觀察分析可能是結合部未清理干凈、混凝土澆搗不密實所致。二是溢洪道位于土基或風化巖基上而基礎又未做很好的處理，結果在高水位時造成庫水沿溢洪道基礎向下游滲流。三是溢洪道與壩體導水墻和底板結合部，未做有效的防滲處理，導致高水位泄洪時，水流向壩體一側滲流。

2 滲漏成因分析

造成土壩滲漏的原因錯綜復雜，但概括起來，有以下幾種。

2.1 設計上的缺陷

五、六十年代群眾性水利運動時，曾成功修建了一大批水利工程，其豐功偉績有目共睹。但限于當時的技術和認識水平，加上片面追求高速度和“土法上馬”，許多小型水利工程采取“邊勘測、邊設計、邊施工”的方法，致使許多工程缺乏規范的圖紙即倉促上馬。設計思想上則片面追求“多、快、好、省”，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。小（1）、小（2）型水庫未在壩后設置反濾措施，導致出逸點偏高和大面積散浸及漏水。

2.2 施工上的缺陷

群眾性水利運動中，缺少必要的質量檢測和控制手段，致使輾壓強度不夠，或填筑土料多雜質并有較大土塊（豬肝土等）未充分粉碎夯實，或每層填筑厚度過大（≧40 cm），分段施工接頭處又未做有效搭接。另一種常見的通病是大壩經多次加高，新老土結合部往往未做有效處理，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做妥善處理。四是溢洪道與壩體、山體的連接部分以及導水墻等，未做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。

2.3 地質上的缺陷

受經費和開工期限制約，絕大部分小（2）型水庫及重要山塘在營建前未進行地質勘探。部分水庫建于溶巖或覆蓋層很深的地區，施工時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，將嚴重風化或節理發育破碎的部分山包未處理或略加處理后，即作為壩體的一部分，造成壩體滲漏。

2.4 材料上的缺陷

五六十年代興建水庫時，“三材”十分匱乏，為趕進度，部分建筑物被迫采用地產“土水泥”和石灰作膠結材料，部分水庫缺乏優質土料，甚至采用含水量及腐殖質極多的水稻土、淤泥質粘土、腐質土或砂壤土作為壩體填筑材料，造成壩體不均勻沉陷和漏水。

2.5 運行管理上的缺陷

水庫建成運行至今，無完整的施工、運行和觀測資料，沒有埋設和安裝應有的觀測設施，也沒有配備專人對大壩進行必要的安全監測，大壩運行觀測資料難以獲取。水庫運行管理粗放不到位，規章制度不健全，調度運行計劃僅是蓄水放水的管理，以需定蓄，無應急預案，水位監測設施簡易，觀測誤差大，水文測報及通信設施不完備。實行聯產承包責任制后，不少小（2）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，汛期或干旱季節無法正常啟閉，造成無益棄水或大量漏水。

3 水庫滲漏的處理方法

3.1 對壩基進行倒濾體施工處理

大壩擬建的排水棱體位于下游壩坡的老河床中，力學強度低，因此排水棱體施工時應挖至棱體底面設計高程，先進行拋石置換處理，再按排水棱體斷面尺寸進行砌筑施工。倒濾體填心部分采用干砌毛塊石，表層采用粗皮石干砌，做到外觀平整，內部砌體密實，頂走結合，防止破縫出現影響穩定，并嚴格控制反濾料的級配、結構和設計厚度。

3.2 對大壩進行防滲及培厚加固

先人工清除上、下游的干砌石護坡，再用機械對壩體上、下游表層雜草根系及有機質含量高的土體進行剝離，對清理面進行機械碾壓。培厚施工中嚴格控制上壩土料的含水量和干容重，其壓實不應低于96%，土料厚度不應大于30 cm。在壩體施工前，應根據培厚土料進行現場碾壓試驗，以確定鋪料厚度及碾壓參數。填筑過程中應做好填筑層面的結合處理，并在與岸坡及老壩土結合處采用小型機具壓實。

3.3 對壩坡進行帷幕灌漿處理

防滲帷幕設計為單排孔，灌漿施工前應進行灌漿試驗，確定灌漿參數。

3.4 輸水涵洞的改造

封堵壩體涵管，在適當位置新開隧洞，從根上消除安全隱患。

3.5 設置大壩安全監測

在大壩壩體上填設沉降、位移觀測樁和浸潤線觀測孔。

4 結語

（1）滲漏是土壩的常見病、多發病，也是水利工程管理單位的心腹之患。通常情況下，是一個從局部散浸、滲水、集中滲漏到流土塌方潰決的量變到質變的過程，工程管理單位對此務必不能掉以輕心，俗話說：“千里之堤，潰于蟻穴”，因此，必須治早、治好、抓早、抓了。

（2）防治滲漏的基本原則是“上堵下排，臨背并舉”，搶險和汛后處理時都必須嚴格遵循此原則。

（3）為確保土壩運行安全，較為徹底地根治水庫隱患，充分發揮工程應有效益，盡快對病險水庫實施除險加固工程十分必要。

（4）除險加固處理包括對大壩進行防滲灌漿及培厚加固處理；增設大壩變形和滲流觀測設施，對壩體沉降、水平位移、浸潤線、滲漏等進行定期觀測，并做好記錄、歸檔，為安全運行提供科學依據。輸水建筑物均為壩下涵管，布置不合理，極大削弱了壩體強度，建議封堵涵管，在適當位置新開隧洞，從根本上消除安全隱患。

（5）壩腳設排水棱體，并疏挖下游排水溝。

（6）建議設置水庫水情測報系統，做好降水和出入庫水量觀測。■

[1]崔宗培.中國水利百科全書[M].北京：水利電力出版社，1991.

[2]牛運光.土壩安全與加固[M].北京：水利電力出版社，1998：319～322.

[3]張俊華.河道整治及堤防管理[M]，鄭州：黃河水利出版社，1998：130～156.