土石坝水库病险加固处理措施

杨兴斌

（黔东南苗族侗族自治州水电工程公司，贵州 黔东南 556000）

前言

在我国经济不断发展之中，大规模的水利水电工程建设在防洪、灌溉、发电、改善环境、发展旅游等方面产生了巨大的经济效益和环境效益，在我国的经济发展和社会进步中发挥了巨大的作用。但是，我国水利工程建设中也存在一些问题。比如在现有的土石坝中，有许多大坝都不同程度的存在渗漏、管涌、裂缝、坝壳质量松散等隐患，成为病库险堤，不能正常蓄水运用，影响工程效益的正常发挥，有的造成滑坡甚至垮坝事故，给国家和人民带来严重损失。特别是在当前豆腐渣工程盛行的今天，水利水电工程的病险问题显得更加突出。

1 土石坝水库的病险种类

在我国水库中，土石坝以其取材方便、适应性强、施工灵活、结构简单等优点而在我国得到广泛的应用。新中国成立以来，由于土石坝的突出优点，我国已建成了众多的土石坝，但经过长期的运行，这些土石坝都发生了不同程度的老化，有的已直接影响到正常运行。

1.1 坝体渗漏

土石坝坝体和坝基都具有一定的透水性，根据渗漏量的大小，渗漏可分为正常渗漏和异常渗漏。对于因渗漏而引起的土体破坏或渗漏量过大，且影响蓄水和造成工程整体或局部失稳的，称为异常渗漏。

1.2 滑坡

土石坝滑坡的原因有很多，如坝坡太陡，坝体抗剪强度偏小，或由于坝基土的抗剪强度不足、外界因素引起坝体扰动导致坝体的局部或整体滑动。坝体的抗滑能力主要通过坝体抗滑稳定安全系数来体现。因此，对其老化程度的评价，采用现场测试坝体有关物理力学指标。根据水库运行条件，通过稳定计算，求出坝体现状最小稳定安全系数KC值，据此评价水利工程的老化程度。

1.3 护坡

护坡是土石坝重要的组成部分，由于雨水、波浪、动植物以及设计不当、施工质量和管理等因素的作用和影响，土石坝坝坡大都存在不同程度的毁坏，严重的将威胁水利工程的安全。护坡毁坏原因比较复杂，主要有坝体碾压不实、护坡垫层设计与施工不合格、块石偏小、砌筑质量差、设计不完善、水流冲刷、坝体不均匀沉陷、块石风化变质等原因。

1.4 土石坝裂缝

土石坝裂缝是较为常见的现象，有的裂缝在坝体表面就可以看到，有的隐藏在坝体内部，要开挖检查才能发现。裂缝宽度，最窄不到1cm，宽的可达50cm；裂缝的走向有平行坝轴线的纵缝，有垂直坝轴线的横缝，还有不规则的倾斜裂缝。无论什么性质的裂缝对土石坝的正常使用都有不利影响，其中危害最大的是贯穿坝体的横向裂缝、水平裂缝以及滑坡裂缝，它们直接影响坝体的稳定性。其中横向裂缝易发展为穿过坝身的渗流通道，若不及时修复，可使土石坝在很短的时间破坏。如果裂缝发生在防渗体内部，也将使防渗体断裂为渗流通道而失去防渗作用。坝基裂缝主要是由于地基内存在局部大孔隙土壤，在清基时未严格处理，蓄水后形成局部下陷产生裂缝，使得坝体底部漏水。

2 土石坝水库病险的加固措施

目前，对土石坝的加固大多采用复合土工膜、高压旋喷、水力劈裂等来进行灌浆，达到加固的目的，但也由此存在的一些缺点，例如灌浆半径有时不是太大，出现吸水不吸浆的现象，且在坝基岩面，其灌浆水泥防渗墙受到很大的水平应力作用，墙两面的压力不一样，导致拱效应出现等现象。

2.1 加固原则

土石坝水库病险的加固应遵循“前堵、后排、中间截”的原则。前堵是在临水侧采用防渗铺盖、防渗斜墙和铺设土工膜等。但因堤防临水侧往往受到河势水流的影响，这些措施会受到一定的限制。后排主要指在堤防背水侧采用压渗、导渗沟、减压沟和减压井等措施中间截指在堤身中进行粘土灌浆、劈裂灌浆、铺设土工膜、混凝土截渗墙和高压喷射灌浆等。一般都属于垂直防渗的范畴。对堤身、堤基进行垂直防渗。它是通过建造封闭式的垂直防渗墙，截断渗透破坏路径，是一种相对来说根治渗透破坏的防渗措施。

2.2 案例分析

该水库水利工程为土石坝，水库蓄水后坝体浸润线抬高、坝后地下水位上升，300余亩农田沼泽化，人畜行动时下陷。经多种方案比较，确定用劈裂灌浆技术和暗管排水方案。沿堤身轴线小主应力面单排布孔，利用灌注压力，人为地劈开堤身并灌浆，在堤身内形成一道厚度0.1-0.2（m）的连续防渗心墙，并利用浆堤互压，泥浆析水固结和堤身湿陷密实等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、砂层等隐患得到充填挤压密实，形成垂直连续的泥浆体防渗墙。同时暗管采用了内径为60cm的钢筋混凝土花管。对管周围不同过滤材料的效果进行了比较，因砂砾料需要进行人工配料和长距离的运输，故选用了土工织物。所采用的无纺土工织物的单位面积质量为400g/m2，平均厚度为4.34m。拉伸强度为9.2kn/m。得到织物的渗透系数K随着压力的增加而减小，其厚度随压力的增加而明显地减少，所以沿着土工织物平面的渗透系数降低得更多一些。对织物和被保护土料一起进行了淤堵试验，每次试验持续20多天。试验结果表明土和织物一起的渗透系数是随时间而减小的但有一个稳定的趋势。可以看出大多数土工织物没有或仅截留很少量的土粒，故织物的渗透系数变化不大。只有截留土粒较多的土工织物的渗透系数才有明显的减小，但仍保持70%的数值。同时检验结果为所采用的土工织物均能满足要求，而且试验结果表明能保持渗流畅通，故拟用的土工织物是合格可用的。施工时土工织物外包于排水管，仅在管顶与织物之间有一层卵石以增加渗透效果，织物滤层的造价仅为砂砾滤层的13.7%，用工也仅有后者的9%。竣工时测压管水位比开工前的平均水位下降了0.4m左右，3个月后平均降低了近lm。整个坝体浸润线大幅度地下降，暗管出水清澈透明，坝后大片沼泽地已能行人通车，运行多年以来情况一直良好。总之，大坝的补强加固新技术是我们水利工程建设与维护的重要课题，不过大坝的病变机理极其复杂，并随各座水利工程的实际情况而不同，具有较强的个性。为此我们还需要进一步深入地了解和研究大坝的病变机理，为补强加固大坝提供源头技术支持。

3 结束语

由于在设计、施工等方面存在着一定的问题，在几十年的运行过程中，我国很多土石坝坝体坝基都不同程度的存在着不少问题，影响了正常使用及效益的发挥。文中结合该水库所出现的问题，对水库病险情况做了详细的分析，并在此基础上提出了一些防渗加固方案。