土石壩水庫病險加固處理措施

楊興斌

（黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 黔東南 556000）

前言

在我國經濟不斷發展之中，大規模的水利水電工程建設在防洪、灌溉、發電、改善環境、發展旅游等方面產生了巨大的經濟效益和環境效益，在我國的經濟發展和社會進步中發揮了巨大的作用。但是，我國水利工程建設中也存在一些問題。比如在現有的土石壩中，有許多大壩都不同程度的存在滲漏、管涌、裂縫、壩殼質量松散等隱患，成為病庫險堤，不能正常蓄水運用，影響工程效益的正常發揮，有的造成滑坡甚至垮壩事故，給國家和人民帶來嚴重損失。特別是在當前豆腐渣工程盛行的今天，水利水電工程的病險問題顯得更加突出。

1 土石壩水庫的病險種類

在我國水庫中，土石壩以其取材方便、適應性強、施工靈活、結構簡單等優點而在我國得到廣泛的應用。新中國成立以來，由于土石壩的突出優點，我國已建成了眾多的土石壩，但經過長期的運行，這些土石壩都發生了不同程度的老化，有的已直接影響到正常運行。

1.1 壩體滲漏

土石壩壩體和壩基都具有一定的透水性，根據滲漏量的大小，滲漏可分為正常滲漏和異常滲漏。對于因滲漏而引起的土體破壞或滲漏量過大，且影響蓄水和造成工程整體或局部失穩的，稱為異常滲漏。

1.2 滑坡

土石壩滑坡的原因有很多，如壩坡太陡，壩體抗剪強度偏小，或由于壩基土的抗剪強度不足、外界因素引起壩體擾動導致壩體的局部或整體滑動。壩體的抗滑能力主要通過壩體抗滑穩定安全系數來體現。因此，對其老化程度的評價，采用現場測試壩體有關物理力學指標。根據水庫運行條件，通過穩定計算，求出壩體現狀最小穩定安全系數KC值，據此評價水利工程的老化程度。

1.3 護坡

護坡是土石壩重要的組成部分，由于雨水、波浪、動植物以及設計不當、施工質量和管理等因素的作用和影響，土石壩壩坡大都存在不同程度的毀壞，嚴重的將威脅水利工程的安全。護坡毀壞原因比較復雜，主要有壩體碾壓不實、護坡墊層設計與施工不合格、塊石偏小、砌筑質量差、設計不完善、水流沖刷、壩體不均勻沉陷、塊石風化變質等原因。

1.4 土石壩裂縫

土石壩裂縫是較為常見的現象，有的裂縫在壩體表面就可以看到，有的隱藏在壩體內部，要開挖檢查才能發現。裂縫寬度，最窄不到1cm，寬的可達50cm；裂縫的走向有平行壩軸線的縱縫，有垂直壩軸線的橫縫，還有不規則的傾斜裂縫。無論什么性質的裂縫對土石壩的正常使用都有不利影響，其中危害最大的是貫穿壩體的橫向裂縫、水平裂縫以及滑坡裂縫，它們直接影響壩體的穩定性。其中橫向裂縫易發展為穿過壩身的滲流通道，若不及時修復，可使土石壩在很短的時間破壞。如果裂縫發生在防滲體內部，也將使防滲體斷裂為滲流通道而失去防滲作用。壩基裂縫主要是由于地基內存在局部大孔隙土壤，在清基時未嚴格處理，蓄水后形成局部下陷產生裂縫，使得壩體底部漏水。

2 土石壩水庫病險的加固措施

目前，對土石壩的加固大多采用復合土工膜、高壓旋噴、水力劈裂等來進行灌漿，達到加固的目的，但也由此存在的一些缺點，例如灌漿半徑有時不是太大，出現吸水不吸漿的現象，且在壩基巖面，其灌漿水泥防滲墻受到很大的水平應力作用，墻兩面的壓力不一樣，導致拱效應出現等現象。

2.1 加固原則

土石壩水庫病險的加固應遵循“前堵、后排、中間截”的原則。前堵是在臨水側采用防滲鋪蓋、防滲斜墻和鋪設土工膜等。但因堤防臨水側往往受到河勢水流的影響，這些措施會受到一定的限制。后排主要指在堤防背水側采用壓滲、導滲溝、減壓溝和減壓井等措施中間截指在堤身中進行粘土灌漿、劈裂灌漿、鋪設土工膜、混凝土截滲墻和高壓噴射灌漿等。一般都屬于垂直防滲的范疇。對堤身、堤基進行垂直防滲。它是通過建造封閉式的垂直防滲墻，截斷滲透破壞路徑，是一種相對來說根治滲透破壞的防滲措施。

2.2 案例分析

該水庫水利工程為土石壩，水庫蓄水后壩體浸潤線抬高、壩后地下水位上升，300余畝農田沼澤化，人畜行動時下陷。經多種方案比較，確定用劈裂灌漿技術和暗管排水方案。沿堤身軸線小主應力面單排布孔，利用灌注壓力，人為地劈開堤身并灌漿，在堤身內形成一道厚度0.1-0.2（m）的連續防滲心墻，并利用漿堤互壓，泥漿析水固結和堤身濕陷密實等作用，使所有與漿脈連通的裂縫、洞穴、砂層等隱患得到充填擠壓密實，形成垂直連續的泥漿體防滲墻。同時暗管采用了內徑為60cm的鋼筋混凝土花管。對管周圍不同過濾材料的效果進行了比較，因砂礫料需要進行人工配料和長距離的運輸，故選用了土工織物。所采用的無紡土工織物的單位面積質量為400g/m2，平均厚度為4.34m。拉伸強度為9.2kn/m。得到織物的滲透系數K隨著壓力的增加而減小，其厚度隨壓力的增加而明顯地減少，所以沿著土工織物平面的滲透系數降低得更多一些。對織物和被保護土料一起進行了淤堵試驗，每次試驗持續20多天。試驗結果表明土和織物一起的滲透系數是隨時間而減小的但有一個穩定的趨勢。可以看出大多數土工織物沒有或僅截留很少量的土粒，故織物的滲透系數變化不大。只有截留土粒較多的土工織物的滲透系數才有明顯的減小，但仍保持70%的數值。同時檢驗結果為所采用的土工織物均能滿足要求，而且試驗結果表明能保持滲流暢通，故擬用的土工織物是合格可用的。施工時土工織物外包于排水管，僅在管頂與織物之間有一層卵石以增加滲透效果，織物濾層的造價僅為砂礫濾層的13.7%，用工也僅有后者的9%。竣工時測壓管水位比開工前的平均水位下降了0.4m左右，3個月后平均降低了近lm。整個壩體浸潤線大幅度地下降，暗管出水清澈透明，壩后大片沼澤地已能行人通車，運行多年以來情況一直良好。總之，大壩的補強加固新技術是我們水利工程建設與維護的重要課題，不過大壩的病變機理極其復雜，并隨各座水利工程的實際情況而不同，具有較強的個性。為此我們還需要進一步深入地了解和研究大壩的病變機理，為補強加固大壩提供源頭技術支持。

3 結束語

由于在設計、施工等方面存在著一定的問題，在幾十年的運行過程中，我國很多土石壩壩體壩基都不同程度的存在著不少問題，影響了正常使用及效益的發揮。文中結合該水庫所出現的問題，對水庫病險情況做了詳細的分析，并在此基礎上提出了一些防滲加固方案。