土质坝水库渗漏的主要原因及防渗处理措施

2010-04-04吕琼芬

大坝与安全 2010年6期

吕琼芬

（昆明市嵩明县水利水土保持管理站，云南嵩明651708）

水库渗漏通常是指水体向周围护区（库盆、堤防保护区）以外渗流而产生水量漏失的现象。如渗漏量较大，将显著降低水库效益，降低软弱结构面强度，使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形，引起坝肩、坝体滑动等环境地质问题，造成下游农田浸没和盐渍化等。这种渗漏现象通常是循序渐进的，一般不会立即造成水库堤防溃决、垮坝等灾难性后果。但是，渗漏问题不容忽视，应结合工程实践，提出相应的措施和处理方法。

现以昆明市嵩明县獭猫洞水库为例来进行概述。獭猫洞水库始建于1956年，1957年4月竣工，后进行再次扩建，于1979年达到现状规模，大坝为均质土坝。坝顶长91.0 m，宽1.0 m，最大坝高25.2 m，总库容为228万m3。獭猫洞水库以灌溉、防洪为主，兼顾供水，年供水量128.5万m3,目前承担着小街镇412 ha农田灌溉及下游35218人的防洪保护任务。水库的安全运行对小街镇乃至嵩明县的社会经济发展起着举足轻重的作用，同时具有较重要的防洪保护作用。

1 土坝渗漏的主要表现形式

土坝渗漏常见的有坝基渗漏、坝体渗漏、涵闸渗漏、接触渗漏、绕坝渗漏和溢洪道渗漏等，现分述如下。

1.1 坝基渗漏

通常是指水体沿坝基和坝肩透水岩土带渗流而发生漏失水量的现象。由于土坝对地基强度的要求不高，因此基础的防渗处理好坏直接关系到土坝的运行安全。如嵩明县獭猫洞水库坝脚处现为一鱼塘，当鱼塘水位降低时，靠坝脚一侧有明显的渗水，渗流量约0.2 L/s（目测值），坝基下部分布着东川泥岩、泥质粉砂岩、砂岩，强风化节理、裂隙发育、中等透水，坝基的砾石、漂石为坝基的渗漏提供条件。两坝肩分布的强风化岩体节理裂隙较发育，属中等透水层，它也为渗漏提供了条件。

1.2 坝体渗漏

主要是指水体透过坝身渗流而造成水量流失的现象。由于土坝是由土料构筑而成的，而土料具有一定程度的透水性，在持续高水位下，如果填筑的土料选择不当或夯压不实，渗透到坝体内部的水即会相应增加，浸润线和出逸点也会明显抬高，如不及时处理，就可能发生滑坡、漏洞、塌坑等，因而对土坝的安全和稳定危害很大。其演变过程通常是从润湿、散浸、集中渗漏而引起。如嵩明县的小（1）、小（2）型水库，多为上世纪五六十年代修建，囿于当时的技术和认识水平，土坝始建时未对枢纽区进行任何地质勘探工作。施工中受当时技术条件和经济条件的制约和影响，设计标准偏低，坝基及两坝肩清基不彻底，未采取任何防渗措施。上坝土料采用人工挑运，粘粒含量不均，级配较差，压实度低，透水性强，水库投入运行后，即表现出诸多病险，下游坝坡大面积湿润，出现较为严重的散浸现象。如獭猫洞水库，左坝肩下游高程1998.33 m有一渗漏出水点，渗流量约0.15 L/s（目测值）。当库水位高于1999.60 m时，漏水点产生渗漏，库水位低于1999.60 m时，漏水消失，说明左坝肩下游岸坡出水点与库水有密切联系，为接触带渗漏及绕坝渗漏所致。

1989年对獭猫洞水库大坝进行灌浆处理，效果并不明显。1998年再次进行灌浆处理，于坝前1 m布设一排间距2 m的灌浆孔，灌浆孔平均深度24 m，伸入坝肩2 m，效果明显，运行至今坝体未出现坝坡浸润和渗漏现象。

1.3 涵闸渗漏

涵闸渗漏是指水体通过涵闸破损断裂部位或因周边止水失效，或因闸身不均匀沉陷导致闸体变形并在其周边接触处发生的水体流失现象。嵩明县内的小（1）、小（2）型水库涵闸普遍存在着输水高、中、低涵管，均为坝下涵管，涵洞为水泥浆砌石结构，经多年运行，砌体老化，出现砌缝中间多处漏水，影响坝体安全。如獭猫洞水库输水涵洞分为高、中、低涵，均为砌石结构，基础置于第四系全新统残坡积层之粉质粘土、含砾粉质粘土之上，其力学强度较高，压缩变形较小，产生的变形破坏较小。由于坝体渗漏严重，砌石结构老化，在大坝渗漏水作用下产生浸渗，形成贯穿墙体的渗漏通道。1998年对大坝进行灌浆处理后，涵洞渗漏总量明显减少，灌浆线以前渗漏依旧严重，后段逐渐减小，但渗漏失稳威胁依然存在，特别是低涵顶部及边墙渗水多达13处，其中有5处存在集中渗水点。

1.4 溢洪道渗漏

如加以归类也可列入接触渗漏，最常见的有三种。一是水库大坝加高时，对原遗留的临时溢洪道部位未做妥善处理，结果在结合层面上发生渗水。如獭猫洞水库的溢洪道在1998年进行过改造和闸门更换，目前，左侧新浇混凝土与老砌体结合部有渗水，观察分析可能是结合部未清理干净、混凝土浇捣不密实所致。二是溢洪道位于土基或风化岩基上而基础又未做很好的处理，结果在高水位时造成库水沿溢洪道基础向下游渗流。三是溢洪道与坝体导水墙和底板结合部，未做有效的防渗处理，导致高水位泄洪时，水流向坝体一侧渗流。

2 渗漏成因分析

造成土坝渗漏的原因错综复杂，但概括起来，有以下几种。

2.1 设计上的缺陷

五、六十年代群众性水利运动时，曾成功修建了一大批水利工程，其丰功伟绩有目共睹。但限于当时的技术和认识水平，加上片面追求高速度和“土法上马”，许多小型水利工程采取“边勘测、边设计、边施工”的方法，致使许多工程缺乏规范的图纸即仓促上马。设计思想上则片面追求“多、快、好、省”，盲目照搬苏联经验，大量采用了坝下涵管、经济管径和经济边坡而未认真考虑放水、检修、泄洪等需求，致使溢洪道和放水涵管尺寸偏小，坝身过于单薄或坝坡偏陡，部分水库防渗体断面偏小。小（1）、小（2）型水库未在坝后设置反滤措施，导致出逸点偏高和大面积散浸及漏水。

2.2 施工上的缺陷

群众性水利运动中，缺少必要的质量检测和控制手段，致使辗压强度不够，或填筑土料多杂质并有较大土块（猪肝土等）未充分粉碎夯实，或每层填筑厚度过大（≧40 cm），分段施工接头处又未做有效搭接。另一种常见的通病是大坝经多次加高，新老土结合部往往未做有效处理，从而出现结合层面上的分层现象并导致水平向渗水。三是大坝加高时，防渗体（心墙、斜墙等）与坝体和两侧山坡结合部未筑嵌槽或做妥善处理。四是溢洪道与坝体、山体的连接部分以及导水墙等，未做有效的防渗或截渗处理，坝后排水反滤体质量差或失效，从而造成浸润线和出逸点抬高，渗水从坡面上逸出。

2.3 地质上的缺陷

受经费和开工期限制约，绝大部分小（2）型水库及重要山塘在营建前未进行地质勘探。部分水库建于溶岩或覆盖层很深的地区，施工时未很好开挖或无法挖到新鲜基岩，发现问题后也未修筑防渗铺盖或实施帷幕灌浆，最后导致坝基渗漏和坝后沼泽化。还有些水库堤防为了减少填筑方量和节约投资，将严重风化或节理发育破碎的部分山包未处理或略加处理后，即作为坝体的一部分，造成坝体渗漏。

2.4 材料上的缺陷

五六十年代兴建水库时，“三材”十分匮乏，为赶进度，部分建筑物被迫采用地产“土水泥”和石灰作胶结材料，部分水库缺乏优质土料，甚至采用含水量及腐殖质极多的水稻土、淤泥质粘土、腐质土或砂壤土作为坝体填筑材料，造成坝体不均匀沉陷和漏水。

2.5 运行管理上的缺陷

水库建成运行至今，无完整的施工、运行和观测资料，没有埋设和安装应有的观测设施，也没有配备专人对大坝进行必要的安全监测，大坝运行观测资料难以获取。水库运行管理粗放不到位，规章制度不健全，调度运行计划仅是蓄水放水的管理，以需定蓄，无应急预案，水位监测设施简易，观测误差大，水文测报及通信设施不完备。实行联产承包责任制后，不少小（2）型水库和山塘长期处于无人管理的状态，致使启闭设施、涵闸、拉杆严重失修和锈蚀，汛期或干旱季节无法正常启闭，造成无益弃水或大量漏水。

3 水库渗漏的处理方法

3.1 对坝基进行倒滤体施工处理

大坝拟建的排水棱体位于下游坝坡的老河床中，力学强度低，因此排水棱体施工时应挖至棱体底面设计高程，先进行抛石置换处理，再按排水棱体断面尺寸进行砌筑施工。倒滤体填心部分采用干砌毛块石，表层采用粗皮石干砌，做到外观平整，内部砌体密实，顶走结合，防止破缝出现影响稳定，并严格控制反滤料的级配、结构和设计厚度。

3.2 对大坝进行防渗及培厚加固

先人工清除上、下游的干砌石护坡，再用机械对坝体上、下游表层杂草根系及有机质含量高的土体进行剥离，对清理面进行机械碾压。培厚施工中严格控制上坝土料的含水量和干容重，其压实不应低于96%，土料厚度不应大于30 cm。在坝体施工前，应根据培厚土料进行现场碾压试验，以确定铺料厚度及碾压参数。填筑过程中应做好填筑层面的结合处理，并在与岸坡及老坝土结合处采用小型机具压实。