土石壩工程震損后的除險及加固

李 寧，郝淑榮

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110003）

四川省綿竹市安縣位于四川盆地西北邊緣龍門山脈中段與成都平原接壤地帶，氣候屬于大陸性季風氣候類型，縣內河流有4條，最大河流為安昌河，其次是睢水河、秀水河、白溪河。據統計，“5·12”汶川大地震后，共有72155處水利工程受災，水庫、渠系工程損毀嚴重，直接損失達28.728億元。

1 震損情況勘察

按照DL/T5335-2006《水電水利工程區域構造穩定性勘察技術規程》，安縣水庫工程區屬穩定性較差區，而且安縣水庫工程修建較早，施工質量差，水庫筑壩材料為均質土壩，土體中含雜質較多，多數水庫存在滲漏現象，工程設計達不到本區地震烈度設防要求。因此，在北川—映秀8.0級地震后，水庫大壩破壞嚴重，全縣所有水庫都不同程度受損。主要損毀情況有：

1）安縣唯一一座中型水庫白水湖，本次大地震中上游壩坡下部外隆，混凝土鋪塊與防浪墻形成縱橫縫，壩體、溢洪道有輕度裂縫。

2）小（1）型水庫6座，形成潰壩險情的2座，高危2座，次高危2座。主要損壞為壩體縱橫裂縫，裂縫最長達200 m，裂縫寬0.5 m，上、下游壩坡外隆；特別是豐收水庫在地震后為防止次生災害，當水位放到629 m時，水庫上游壩坡出現滑坡，情況較為嚴重。

3）小（2）型水庫 21座，型成潰壩險情 4座，高危7座，次高危10座。主要損壞為壩體縱橫裂縫，裂縫最長達100 m，裂縫寬0.7 m。由于安縣小（2）型水庫普遍無防浪設施，水蝕嚴重，形成壩下陡坎，上游壩坡增陡，上游壩坡內隆、內滑較為嚴重。

2 應急搶險

經過現場勘查，水利部專家組對全縣水庫采取多項應急搶險措施，預防包括：實行晝夜值班制度，發生情況及時通報抗震救災指揮部；加強壩體及水位觀測；啟動水庫搶險預案及下游群眾疏散預案。對水庫工程主體采取的具體措施如下：

1）降低庫水位。立即打開放水洞和開槽溢洪道降低水庫水位，對所有高危以上水庫均放空水庫運行，次高危水庫限制水位運行。

2）裂縫處理。

①對于壩頂裂縫寬度大于5 cm的縱向裂縫處理方法為：在縫內用高塑性土擠壓充填；沿裂縫方向兩側對稱開挖梯形槽，梯形槽底部寬度50 cm，頂寬80 cm，深度50 cm，然后對槽底進行夯實處理；在槽內回填高塑性土后分層夯實，鋪層厚度不大于20 cm，直至完全將開挖槽回填平整；在夯實回填的槽頂再鋪一層厚15 cm的較高塑性的土，夯實處理成龜背形。

壩頂縱向裂縫封填處理完成后，在壩頂用復合土工膜進行完全覆蓋，復合土工膜兩側固定并封閉密實，復合土工膜采用一布一膜，布上膜下放置，PE膜、PVC膜均可，采用針刺無紡布，規格為100 g/m2，在復合土工膜上適量鋪土覆蓋保護。

②對于壩坡裂縫寬度大于5 cm的縱向裂縫處理方法為：在縫內用高塑性土擠壓充填；沿裂縫進行夯實處理；裂縫夯實處理后，在坡面填高塑性土夯實補欠，處理后的部位與坡面齊平。

③壩頂和壩坡裂縫寬度小于5 cm的縱向裂縫處理：沿裂縫進行夯實處理；夯實處理完后再在表面鋪一層塑性較高的土，壩頂夯實處理成龜背形，下游壩坡處理后與坡面齊平。

壩坡縱向裂縫封填處理完成后，在夯實回填后的坡面上用復合土工膜沿裂縫進行條帶覆蓋，復合土工膜規格同上，復合土工膜寬度100 cm，在復合土工膜上適量鋪土覆蓋保護。

④橫縫處理方法為：沿裂縫方向在兩側對稱開挖梯形槽，深50 cm，梯形槽底寬不小于30 cm，邊坡坡比為1∶1，然后對槽底進行夯實處理；在槽內回填塑性較高的土，鋪層厚度不大于15 cm，夯實處理成龜背形。

所有橫縫封填處理完成后，用復合土工膜進行完全覆蓋，復合土工膜兩側固定并封閉密實，復合土工膜規格同上，在復合土工膜上適量鋪土覆蓋保護。

3 災后重建

對大壩進行緊急除險加固處理后，排除了險情，隨后進入了災后重建階段，按照輕重緩急，分步實施的原則，提出除險加固實施方案。

3.1 增加壩體穩定性

1）在加固壩體前，需處理滑坡體以減少滑動力，增加抗滑力，滑坡體開挖視滑動方量大小而定，回填土應分層將土夯實；對地基淤泥層尚未消除或清除不徹底而引起的滑壩，應在壩趾處挖穿淤泥層，回填透水料，做成固腳齒槽，并采取壓重固腳措施。

2）根據地質勘查資料，進行大壩穩定計算，放緩壩坡，或增加(增寬)馬道，按安縣地震烈度設防，以確保建筑物的安全性，并新做排水棱體，確保壩體排水通暢。

3.2 防滲處理

3.2.1 裂縫灌漿

1）縱縫灌漿。在壩體開裂處采用表層開挖回填，單排深層灌漿，開挖回填與灌漿相結合。先開挖1.0 m深后立即回填粘土并逐層夯實，然后在回填面上打孔進行灌漿。灌漿方式至下而上，灌漿漿液為水泥粘土混合漿液，終漿比例采用1∶1，灌漿孔間距為2 m，灌漿壓力由現場試驗確定，灌漿深度為進入壩基粘土層內2 m。

2)橫縫灌漿。橫縫灌漿采用在裂縫區15 m范圍內雙排深層灌漿，開挖回填與灌漿相結合。開挖與灌漿方式與縱縫灌漿處理方法相同，灌漿排距為2 m，孔間距亦為2 m。

3.2.2 基礎灌漿

對滲漏壩體進行基礎帷幕灌漿，灌漿位置根據地質勘查成果確定，灌漿孔為單排布置，孔距為2.0 m，帷幕灌漿防滲標準為 0.05 L/（min·m·m），帷幕深度進入巖石相對不透水層下2 m。

3.3 改造溢洪道

一部分水庫溢洪道堵塞嚴重，且未襯砌，還有一部分溢洪道溢流寬度不足，故需改造溢洪道，使其達到防洪標準；尤其是無溢洪道水庫必須建溢洪道，以確保行洪安全。

3.4 改建放水設施

部分水庫放水設施老化嚴重，涵臥管斷裂，漏水嚴重或變形堵塞，需修復放空洞或放水洞，以保證大壩運行通暢和安全。