水庫大壩滲漏原因及除險加固設計方法淺述

于 濤

浙江中水工程技術有限公司

水庫大壩滲漏原因及除險加固設計方法淺述

于 濤

浙江中水工程技術有限公司

水庫大壩滲漏的主要原因，是由于在施工過程中，出現不合理的施工作業，如施工用料質量不合格，包括石料、水泥和泥土等，質量不達標;其次，施工過程中，因為設計或施工作業質量差，造成水庫大壩暗含質量隱患。因此，加強對水庫大壩滲漏原因及除險加固設計方法的研究是非常必要的。本文筆者對水庫大壩滲漏原因及除險加固設計方法進行了分析探討，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

水庫大壩；滲漏原因；除險加固；設計；方法

1 水庫大壩滲透的原因

1.1大壩建設用材質量不達標

部分水庫大壩在施工過程中使用的水泥強度不夠，或者水泥中含有可溶解性的物質。水泥質量不合格，會造成壩體的硬度下降，而壩體是長期負荷下存在的，久而久之便會受到水流的沖刷，逐漸被滲透，被水體腐蝕，造成壩體破壞。此外，壩體構筑時所用石料會在長年累月的客觀環境作用下，不斷風化，出現各種裂縫，這也會導致水庫大壩出現滲漏的狀況。

1.2壩體建造質量太差

水庫大壩的壩體內部通常采用粘土均質填筑，填筑土采用坡積層粘土。這些粘土多數為低液限粘土，局部高液限，土質不均，造成壩體填筑后容易出現空隙，部分土壤液性指數偏高，干容重低，填筑土壤的密實性差。通過調研數據發現，部分老舊水庫大壩的壩體滲透系數大于標準的防滲透土料要求，使的這些大壩的壩體土層散浸情況較為突出。壩體是一座水庫大壩的主要建筑組成部分，壩體的建造質量直接關系著水庫大壩滲漏情況的好壞。

1.3壩體填土的質量太差

在我國的水庫大壩壩體填筑過程中，一般選用的填筑土是含砂、液限低的粘土和含砂、液限低的粉土以及粉土質砂等組成。填筑土的成分交雜，土質的均一性不高。其中，含砂、液限低的粉土與粉土質砂等填筑料成分的滲透系數都偏大，無法滿足大壩壩體填筑用料的規范化要求。而壩體填土的質量太差，不僅會造成壩體承重能力差，其較差的防滲透能力也會讓壩體經不住長時間的水體沖刷，使得大壩蘊含滲漏隱患。壩體填土質量與建筑設計有關，也與施工過程的不規范有關。

2 水庫大壩滲透的主要類型

從實踐調研統計來看，水庫大壩滲漏的常見類型有兩種，分別是水漬水流滲透和壩體受力變形被破壞。而從引起滲透破壞的發生機理來看，滲透破壞常有四種類型，分別是流土破壞、管涌破壞、接觸沖刷破壞以及接觸流土破壞等。由于水庫大壩修筑時間久遠，在水流滲透的各種外力共同作用下，壩體巖土體會受到強力沖擊。壩體巖土體中飽含的顆粒成分會逐漸發生改變和移動，這種現象就是所謂的大壩滲漏，也就是常見的滲透破壞。壩體在滲透水流的長期作用下，抗剪強度會逐漸下降，局部會出現不規則的變形和不均勻的裂縫，此外，還會伴隨著局部結構的所處位置下降和形體的改變，這就是所謂的變性破壞。其中，變性破壞常見形式有滑坡和崩岸等。

3 水庫大壩除險加固設計的主要方法

3.1水庫大壩頂部加固設計工作

由于壩頂在水庫大壩運行過程中需要承擔部分排水任務，因此，在壩頂除險加固設計時，應當把排水設計融入到壩頂加固的工作當中，按標準應將坡度控制在2%左右，確保整座大壩排水順暢的同時，又能兼顧部分交通運輸功能。此外，對壩頂高度的設計工作也是水庫大壩除險加固的重要項目。大壩高度關系著攔截水位，一旦壩頂高度不能達到工程設計要求，整座大壩的安全性能就會留下隱患。因此，在除險加固工作伊始，就應當對壩頂高度進行科學計算。大壩防滲漏工作的首要一步即是水庫大壩頂部加固設計工作。

3.2水庫大壩上下游壩坡加固

要提高水庫大壩整體穩定性，就需要對大壩上下游壩坡進行除險加固設計作業。在施工過程中，需要在壩坡搭建戧臺，不僅增大壩體的橫斷面積，還能提高壩體的抗擊能力，為大壩穩定性提供強有力的支持。由于部分水庫大壩修筑實踐較早，上游壩坡的壩殼僅用沙礫等粉質結構建成，其透水性能極差，無法滿足水庫大壩功能需求。因此，要用透水性更強的堆石體等材料替代當前所用的上游壩坡材料。堆石體能有效提升上游壩坡的抗滑坡性，增強壩坡穩定性和安全性，已成為當前壩坡加固的主要材料。

3.3大壩地基的垂直防滲透處理

由于部分水庫大壩的壩基存在滲水層較薄、隔水層也不厚的情況，需要使用垂直防滲處理技術，構筑封閉的內部防滲墻，有效制約壩基的揚壓力和壩基部位的滲水量，不斷優化壩基防滲力。當然，在不得不使用該方案的時候，要確保施工前期的環評和調研。在垂直防滲墻施工時，應當選在壩基邊緣或壩頂臨水處，使用鋸槽法、射水法，高噴灌漿和輪銑法等，進行施工作業。

3.4劈裂式灌漿加固

壩體劈裂式帷幕灌漿法能提高壩體穩定性和牢固度，常在土質疏松、壩體填筑碾壓不夠結實大壩防滲工程中使用。劈裂灌漿就是根據壩體的張利分別采用灌漿壓力，把壩體依照特定軸線順序劈裂，然后從中灌入泥漿，進而形成筆直相間的防滲墻，還能使壩體中的裂縫或漏洞得到修復，部分薄弱層也能得到有效休整。此外，通過泥漿與壩體的擠壓滲透，壩體內部張力也會發生變化，這種變化對壩體的牢固性和穩定性極為重要。

3.5泄洪洞和溢洪道的除險加固設計

泄洪洞是大壩工程的重要組成部分，影響著整個水庫大壩的安全性能，因此，對泄洪洞的除險加固設計尤為重要。在泄洪洞的除險加固施工中，要對內部隱患進行排查檢修，并采用相關的建筑材料進行補漏作業，使得泄洪洞內部涵洞的缺陷部位得到補強。要對溢洪道的控制端、泄槽段和尾水渠等部位進行綜合設計，逐一進行除險加固設計，進而實現溢洪道的整體質量，從而提升水庫大壩整體工程的防滲防漏效果。

4 結語

水利工程事關民生福祉，其重要性不言而喻。由于我國水利工程建設的高峰期在上世紀，距今時間較長，而且彼時的修筑技術和用料質量均不高，所以部分水庫大壩滲漏問題突出，這不僅影響著水利工程的效益，還對社會安全帶來重大隱患。因此，水利部門要及時發現水庫大壩滲漏問題，分析原因，采取切實有效的防滲漏措施進行除險加固設計施工，確保人民群眾生命財產安全，使水庫大壩成為真正的利民工程。

[1]陸慧飛.混凝土防滲墻在水庫除險加固中的應用[J].中國科技信息，2013(02)：57－58.

[2]姚小豐，胡長江.水庫大壩除險加固工程設計探究[J].河南水利與南水北調，2013(02)：26－27.