土石坝工程震损后的除险及加固

李 宁，郝淑荣

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁 沈阳 110003）

四川省绵竹市安县位于四川盆地西北边缘龙门山脉中段与成都平原接壤地带，气候属于大陆性季风气候类型，县内河流有4条，最大河流为安昌河，其次是睢水河、秀水河、白溪河。据统计，“5·12”汶川大地震后，共有72155处水利工程受灾，水库、渠系工程损毁严重，直接损失达28.728亿元。

1 震损情况勘察

按照DL/T5335-2006《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》，安县水库工程区属稳定性较差区，而且安县水库工程修建较早，施工质量差，水库筑坝材料为均质土坝，土体中含杂质较多，多数水库存在渗漏现象，工程设计达不到本区地震烈度设防要求。因此，在北川—映秀8.0级地震后，水库大坝破坏严重，全县所有水库都不同程度受损。主要损毁情况有：

1）安县唯一一座中型水库白水湖，本次大地震中上游坝坡下部外隆，混凝土铺块与防浪墙形成纵横缝，坝体、溢洪道有轻度裂缝。

2）小（1）型水库6座，形成溃坝险情的2座，高危2座，次高危2座。主要损坏为坝体纵横裂缝，裂缝最长达200 m，裂缝宽0.5 m，上、下游坝坡外隆；特别是丰收水库在地震后为防止次生灾害，当水位放到629 m时，水库上游坝坡出现滑坡，情况较为严重。

3）小（2）型水库 21座，型成溃坝险情 4座，高危7座，次高危10座。主要损坏为坝体纵横裂缝，裂缝最长达100 m，裂缝宽0.7 m。由于安县小（2）型水库普遍无防浪设施，水蚀严重，形成坝下陡坎，上游坝坡增陡，上游坝坡内隆、内滑较为严重。

2 应急抢险

经过现场勘查，水利部专家组对全县水库采取多项应急抢险措施，预防包括：实行昼夜值班制度，发生情况及时通报抗震救灾指挥部；加强坝体及水位观测；启动水库抢险预案及下游群众疏散预案。对水库工程主体采取的具体措施如下：

1）降低库水位。立即打开放水洞和开槽溢洪道降低水库水位，对所有高危以上水库均放空水库运行，次高危水库限制水位运行。

2）裂缝处理。

①对于坝顶裂缝宽度大于5 cm的纵向裂缝处理方法为：在缝内用高塑性土挤压充填；沿裂缝方向两侧对称开挖梯形槽，梯形槽底部宽度50 cm，顶宽80 cm，深度50 cm，然后对槽底进行夯实处理；在槽内回填高塑性土后分层夯实，铺层厚度不大于20 cm，直至完全将开挖槽回填平整；在夯实回填的槽顶再铺一层厚15 cm的较高塑性的土，夯实处理成龟背形。

坝顶纵向裂缝封填处理完成后，在坝顶用复合土工膜进行完全覆盖，复合土工膜两侧固定并封闭密实，复合土工膜采用一布一膜，布上膜下放置，PE膜、PVC膜均可，采用针刺无纺布，规格为100 g/m2，在复合土工膜上适量铺土覆盖保护。

②对于坝坡裂缝宽度大于5 cm的纵向裂缝处理方法为：在缝内用高塑性土挤压充填；沿裂缝进行夯实处理；裂缝夯实处理后，在坡面填高塑性土夯实补欠，处理后的部位与坡面齐平。

③坝顶和坝坡裂缝宽度小于5 cm的纵向裂缝处理：沿裂缝进行夯实处理；夯实处理完后再在表面铺一层塑性较高的土，坝顶夯实处理成龟背形，下游坝坡处理后与坡面齐平。

坝坡纵向裂缝封填处理完成后，在夯实回填后的坡面上用复合土工膜沿裂缝进行条带覆盖，复合土工膜规格同上，复合土工膜宽度100 cm，在复合土工膜上适量铺土覆盖保护。

④横缝处理方法为：沿裂缝方向在两侧对称开挖梯形槽，深50 cm，梯形槽底宽不小于30 cm，边坡坡比为1∶1，然后对槽底进行夯实处理；在槽内回填塑性较高的土，铺层厚度不大于15 cm，夯实处理成龟背形。

所有横缝封填处理完成后，用复合土工膜进行完全覆盖，复合土工膜两侧固定并封闭密实，复合土工膜规格同上，在复合土工膜上适量铺土覆盖保护。

3 灾后重建

对大坝进行紧急除险加固处理后，排除了险情，随后进入了灾后重建阶段，按照轻重缓急，分步实施的原则，提出除险加固实施方案。

3.1 增加坝体稳定性

1）在加固坝体前，需处理滑坡体以减少滑动力，增加抗滑力，滑坡体开挖视滑动方量大小而定，回填土应分层将土夯实；对地基淤泥层尚未消除或清除不彻底而引起的滑坝，应在坝趾处挖穿淤泥层，回填透水料，做成固脚齿槽，并采取压重固脚措施。

2）根据地质勘查资料，进行大坝稳定计算，放缓坝坡，或增加(增宽)马道，按安县地震烈度设防，以确保建筑物的安全性，并新做排水棱体，确保坝体排水通畅。

3.2 防渗处理

3.2.1 裂缝灌浆

1）纵缝灌浆。在坝体开裂处采用表层开挖回填，单排深层灌浆，开挖回填与灌浆相结合。先开挖1.0 m深后立即回填粘土并逐层夯实，然后在回填面上打孔进行灌浆。灌浆方式至下而上，灌浆浆液为水泥粘土混合浆液，终浆比例采用1∶1，灌浆孔间距为2 m，灌浆压力由现场试验确定，灌浆深度为进入坝基粘土层内2 m。

2)横缝灌浆。横缝灌浆采用在裂缝区15 m范围内双排深层灌浆，开挖回填与灌浆相结合。开挖与灌浆方式与纵缝灌浆处理方法相同，灌浆排距为2 m，孔间距亦为2 m。

3.2.2 基础灌浆

对渗漏坝体进行基础帷幕灌浆，灌浆位置根据地质勘查成果确定，灌浆孔为单排布置，孔距为2.0 m，帷幕灌浆防渗标准为 0.05 L/（min·m·m），帷幕深度进入岩石相对不透水层下2 m。

3.3 改造溢洪道

一部分水库溢洪道堵塞严重，且未衬砌，还有一部分溢洪道溢流宽度不足，故需改造溢洪道，使其达到防洪标准；尤其是无溢洪道水库必须建溢洪道，以确保行洪安全。

3.4 改建放水设施

部分水库放水设施老化严重，涵卧管断裂，漏水严重或变形堵塞，需修复放空洞或放水洞，以保证大坝运行通畅和安全。