浅析土石坝渗漏成因及处理措施

迪力达·和木别克

摘 要 水库为农业生产提供灌溉水源，也为人民生活用水和工业用水提供水源，在防御洪水灾害中起着重要的作用。由于各种原因，大多土石坝不同程度存在渗漏等安全隐患情况，本文分析了土石坝渗漏问题主要特征和成因，提出了如何做好防渗处理工作及合理化建议。

关键词 水库土石坝 渗漏破坏 防渗技术 处理措施

据统计，我国现有各类水库84 926座，其中大型水库415座，属水利部门管理的342座，中型水库2 618余座，小型水库81 893座。大多兴建于上世纪五六十年代，由于当时技术、资金等多种原因，较多水库存有安全隐患，尤其是因渗漏引起的病险土石坝占有较大比例，治理好土石坝渗漏问题关系着国计民生。因此，因地制宜做好防渗处理以满足加固土石坝工程尤为重要。

一、土石坝渗漏问题主要特征和成因

1.土石坝引起的渗漏问题的特征及成因分析。（1）土石坝建成蓄水后，由于选取土料物理力学指标不当，致使浸润线常高于设计的浸润线水位，导致渗流从坝的下游坡面溢出，使下游坡失稳。

（2）土石坝坝基渗漏，土石坝下截水槽未能与基础不透水层连接，不良地基未做妥善处理或处理不彻底，存在第四纪砂卵砾石层、构造破碎带、松动变形岩土体及坝体与基岩的接触带是其主要渗漏通道，严重时往往导致渗透破坏。

（3）地质条件差，往往认为土石坝对基础要求不高，因而忽视工程与水文地质条件及其基础的防渗处理，造成基础漏水。

2.坝身渗漏分析。土石坝常因斜墙、心墙等防渗体裂缝形成渗流的集中通道，导致管涌的发生，甚至引起坝体的失事破坏。

（1）心墙、斜墙裂缝漏水，土石坝防渗体开裂较常见，尤其是发生在近年来较普遍的薄心墙土石坝中。

（2）坝体因扩建加高，新老防渗体衔接处理不当漏水，坝体填筑材料原因，碎石含量偏高，抗渗性能不能满足要求，渗透系数过大，导致坝体外坡大面积散浸。

（3）浸润线抬高使下游坝坡失稳，已建的均质土石坝中，常存在浸润线比设计计算的有所抬高，致使坝的下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。

（4）土石坝滑坡或沉陷往往是因为填筑的土料差，设计抗剪指标选用不当，坝坡设计不合理以及渗漏等原因造成的

3.涵、洞渗漏。涵、洞渗漏，输水涵、洞衬砌时的砂浆不饱满，涵、洞周边黏土夯压不密实，或回填灌浆不密实，涵、洞内出现渗漏。

二、土石坝防渗处理措施

1.垂直防渗。垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况，以封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情，可以比较彻底 地解决坝基和坝身渗漏问题。

（1）混凝土防渗墙：使用专用钻机机具，在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔，以泥浆固壁，并利用高压泵将泥浆压入孔底，携带岩渣，再从孔底回流到地面，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗目的。

（2）高压喷射灌浆防渗：按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内（内含水管、水泥管和风管），由喷射出高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。

（3）劈裂灌浆防渗： 该方法是目前应用较为广泛、防渗效果较好的一种技术，其技术机理是在土坝中采用劈裂灌浆，使用一定的压力，使坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10 cm～50 cm厚的连续泥墙，同时泥浆使坝体湿化，产生沉陷，增加坝体的密实度，这项技术不仅起到防渗作用，也加固了坝体。

（4）土工膜防渗：对单纯的土石坝坝体渗漏起作用，它可以增加渗径，降低渗透坡降，减少渗漏量，但不能完全截断渗流，当坝基相对隔水层埋藏较深时，土工膜很难和相对隔水层连接，水流通过透水层绕过土工膜照样在外坝坡排泄，且在内坝坡铺设土工膜，当库内水位下降较快时，土中孔隙水压力与库水位失去平衡，内坡排水不畅，导致孔隙水压力过大，易引起内滑坡。大坝“病情”只能得到缓解，而未“痊愈”，只可带病坚持工作。

土工合成材料按水力特性可分为不透水的土工膜或土工复合膜和透水的土工织物，前者可以代替防渗体，起到截渗隔水作用；后者可代替反滤料，起到排水反滤作用。它的重量轻，运输量小，铺设方便，比黏土防渗和砂砾石料排渗节省造价，缩短工期，容易保证施工质量。这项技术应用的典型案例为位于福建省福清县的犁壁桥水库，坝高38.3 m，背水坡多年存在大面积湿润现象。后采用复合土工膜在土坝迎水坡作防渗层，铺设面积1 845 m2，工期30 d，单位造价16元/m2，相当采用黏土斜墙方案投资的1/3。其施工简便，设备少，一般民工即可掌握，而且这种防渗材料柔软性好，能适应坝体变形，耐腐蚀，有不怕鼠、獾、白蚁破坏等优点，处理后的水库经过3年汛期超过正常高水位，未发现湿润现象，防渗效果显著，达到了预期目的。

5.黏土防渗心墙防渗。（1）在清理过的无水基底上进行。（2）与坡脚截水槽和堤身防渗体协同铺筑，并尽量减少接缝。（3）分层铺筑时，上下层接缝应错开，每层厚以15 cm～20 cm为宜，层面间应刨毛，洒水。（4）分段，分片施工时，相邻工作面搭接碾压应符合有关规定。

6.套井回填防渗。在造孔过程中经常用垂球检查孔斜度，实行不间断连续施工，开挖完工验收后立即回填黏土，避免塌孔。回填时监督各施工参数，及时取样试验。套井造孔前应将水库水位放至处理高程以下，造孔按两奇一偶间隔进行，孔位偏差不大于3 cm。井孔间有效搭接厚度不小于65 cm。孔深要求达到弱风化基岩或相对不透水层，按施工实际作适当调整。套井回填土料不含有机杂质，土料含水量控制在18%～22%，回填土料铺土均匀，松土层不超过25 cm。回填前将孔底浮土、碎石清理干净，并经现场监理同意并进行隐蔽工程验收签证后方进行土料回填。回填时从由人工从三个方向进土，进一层土，进行夯实后，方可再进行填土。回填土夯料落锤高度2.0 m以上，夯击不少于25次，土料粘粒含量大于30%，压实干容重达1.58 t/m3以上。其他技术指标应符合施工技术规范要求。

该项技术利用冲抓式打井机具，在土坝或堤防渗漏范围的防渗体中造孔，用黏性土料分层回填夯实，可形成一个连续的防渗墙，截断渗流通道。至今已有几百座水库和堤坊采用此法处理渗漏。这项技术的关键是正确解决坝身积水“堵”与“排”的关系，完成坝体套井黏土回填，并利用冲抓钻在坝基中成功地建造防渗墙，实践证明，它具有机械设备简单、施工方便、工程量小、造价低、防渗效果好等优点。

2.水平防渗。水平铺盖分利用天然黏土和人工填筑黏土两种，可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行，不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工，可以满足渗透稳定，但渗透量较大，坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时，必须结合下游排水减压设施。

二、结束语

土石坝渗透的原因很多，是错综复杂的，必须加强检查观测，及时认真分析研究，以便查明渗透产生的原因，有针对性地加以处理。同时应相应地做好设计、施工和 管理 运行方面的工作，使水库的使用寿命延长，更好的为人民造福，促进经济的发展。

参考文献

[1]亓丽媛，杨佳伟，杨嘉冰.土石坝绕坝渗漏的原因及处理措施[J].黑龙江水利科技，2007年04期.

[2]贺国庆，郑艳君.土石坝渗漏原因浅析[J].水利天地，2007年.