水庫土石壩加固技術研究

李曉明

摘 要：土石壩是我國水庫建造的主要壩體類型。由于大部分水庫是在建國初期建設的，受當時技術條件和其他各方面因素的影響，許多壩體、壩基結構處理不良或沒有采取相應的防滲、防震措施，致使出現裂縫、滲透、滑坡等問題。首先介紹了當前土石壩中出現的主要問題，然后針對問題提出了相應的解決措施，以期為水庫工程管理人員提供參考。

關鍵詞：水利工程；水庫；土石壩；加固技術

中圖分類號：TV697.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0103-02

作為極其重要的水利設施，水庫不僅可以為城市和農業提供生產、生活用水，還可以作為防洪除澇的重要工具。據有關部門統計，我國85%以上的已建水庫屬于土石壩類型。由于受技術條件和經濟等因素的影響，我國的土石壩建設總體質量不高，常出現裂縫、滲漏、滑坡等問題，給當地的生產、生活和人們的生命安全造成了嚴重威脅。因此，加強對水庫土石壩加固技術的研究對改善我國土石壩工程質量、提高土石壩安全性和可靠性具有重要的現實意義。

1 當前土石壩存在的主要問題

1.1 滲漏嚴重

滲漏問題是指水庫壩基或壩體出現不同程度的滲漏，土石壩出現管涌、流土、接觸沖刷等滲透破壞問題。造成滲漏的主要原因是土石壩填土滲透系數與相應的標準不符或填筑壓實度達不到實際要求；在大壩施工過程中沒有對壩基進行徹底的防滲處理或清基，致使壩體出現不同程度的裂縫等問題。

1.2 結構不安全

土石壩結構不安全是指壩體抗滑穩定和結構強度不符合要求，其主要原因是土石壩壩坡設計相對較陡、壩體斷面嚴重不足，對壩坡沒有按規定的施工要求進行施工，使壩坡抗滑穩定性能降低。

1.3 防洪、抗震等功能較差

防洪、抗震能力差主要體現為壩體泄水建筑的泄水能力較差、壩頂高程設計不符合現行標準、抗震設計考慮不全面等。造成防洪、抗震能力差的主要原因是當時沒有實地考察相應的洪水強度和地震強度標準；設計時對壩體的防洪、抗震措施應用不足；隨著時間的推移和經濟建設的發展，當地的防洪、抗震標準出現了較大變化。

1.4 機電設備和金屬結構出現老化

由于建成時間久遠和外部環境的影響，大量土石壩配套的機電設備和金屬結構已經超出了使用年限，出現了嚴重的銹蝕和老化現象，給土石壩帶來嚴重的安全隱患。

2 土石壩加固主要技術措施

2.1 對壩體滲漏進行加固處理

對壩體滲漏控制的標準為保證壩體和壩基的滲流穩定，其抗滲比降和滲透流速需滿足設計要求；控制滲流量，盡量減少滲漏損失；控制下游剩余水頭，防止滲透變形破壞，保證下游邊坡穩定，減少下游沉降。

滲漏的處理方法主要有灌漿法、斜墻法、套井回填黏土等。目前較常用的方法為灌漿防滲。根據灌漿材料的不同，主要分為三種：①黏土漿或黏土水泥漿。主要用于壩身和非巖性壩基的堵漏和截滲。②水泥灌漿。主要用于破碎巖基的固結灌漿和帷幕灌漿。③化學灌漿。主要用于壩基防滲。

灌漿方式主要有充填式和劈裂式兩種。充填式灌漿是利用較小的灌漿壓力或漿液自重，將漿液灌入壩體隱患處，以堵塞洞穴和裂縫。該法適用于處理性質和范圍都已確定的局部隱患。

2.2 對壩體裂縫進行加固處理

壩體裂縫是土石壩病害中普遍存在的問題，地震等自然災害很容易引發壩體裂縫。一旦發現裂縫，應通過觀測等手段查明裂縫部位、形狀、寬度、長度、深度、錯距、走向和發展趨向，同時結合土石壩設計、施工情況，采取不同的處理方法。處理裂縫的方法主要有以下三種：①開挖回填。該方法處理裂縫比較徹底，一般適用于縫深不超過5 m的裂縫。對貫穿性裂縫，應首先考慮此種方法。②裂縫灌漿。由于開挖回填處理工程量較大，因此對壩內裂縫和非滑動性較深的裂縫，可采用重力灌漿或壓力灌漿進行處理。③開挖回填與裂縫灌漿相結合。在處理非滑動性很深的表面裂縫時，可采用表層開挖回填，深層灌漿，開挖回填與灌漿相結合。

2.3 對滑坡進行加固處理

在重力或其他外力的作用下，土石壩壩坡會向外、向下變形。當壩內巖土的抗剪力度不能夠承受這種變形壓力時，就會出現土石壩滑坡問題。土石壩滑坡問題會嚴重影響壩體整體結構的安全。因此，在加固前要先對滑坡進行觀測、檢驗和勘探土質，確定滑坡類型和產生的原因，然后再采取相應的加固技術。

對滑坡進行加固時應遵循以下一些原則：①設法減少滑動力，增加抗滑力。要做到這點需通過拋石固腳阻滑，保證滑坡體相對穩定。②清理壩體周圍的泉眼、巖石、樹根、洞穴、滑坡體等對大壩造成安全隱患的物體，同時對壩坡和壩基進行清理。③在滑坡上全面進行培厚處理，將壩坡坡度放緩。④在滑坡體得到有效穩定的情況下，及時修護滑坡存在的裂縫。

2.4 新型材料在加固處理中應用

隨著高分子化學技術的快速發展，聚乙烯酰、聚乙烯纖維和聚酞胺纖維等合成纖維不斷涌現出來。合成纖維性能良好，使許多合成材料也在不斷發展，而土工合成材料正是新型合成材料的典型代表。常用的產品有以下三種：①土工網。它是一種由重疊肋連接構成的密實程度很高的網狀結構材料，可以輸送有毒氣體或液體。②土工格室。它是一種由薄膜條、格柵、紡織物等交叉連接構成的蜘蛛網狀或蜂窩網狀結構材料，用于保土和控制侵蝕等。③土工膜。它是一種具有良好防水性能的聚合物薄片，用于土木工程或巖土工程中氣體和液體輸送的阻隔裝置。可用于對渠道的襯砌進行防滲；作為污工壩、混凝土壩等的防滲體裝置；對施工的圍堰進行防滲；作為透水地基上的垂直防滲墻或水平防滲鋪蓋等。

3 結束語

對土石壩進行加固和維護是我國水利工程建設的重要一環。在對土石壩進行加固前，應當先向當地有關部門和管理人員了解土石壩的運行情況，然后對病險水庫進行實地考查和研究，對壩基、壩體、壩坡等部位進行嚴格的勘察和分析，準確了解水庫的病險程度和類型，并對病險原因進行推測和估計。在準確了解病險原因后，再對加固技術進行深入探究，保證加固技術的順利實施。

另外，對土石壩中出現的裂縫、滲漏等問題，相關的工程人員和技術人員更要加強對病險水庫的研究和分析，提高土石壩加固技術水平和應用能力。不斷拓展新技術的研發和運用，對于不同的問題采取相應的措施，不斷提高土石壩的工程質量和使用壽命，從而促進我國水利事業的發展。

〔編輯：劉曉芳〕