中小型堤坝的病险状况及维修加固措施分析

2021-05-13木拉地力买买提江

地下水 2021年2期

木拉地力·买买提江

(新疆维吾尔自治区塔里木河流域和田管理局，新疆和田 848000)

堤坝一般指修建于河流、湖泊、水库或其他有水区域用于抵挡水灾的建筑物，海边的堤坝甚至能够抵挡风浪和海潮。所有城市都依赖于水资源，人们在使用水资源时也在相应地防范水灾的发生，因此堤坝就成为了城市基础设施的重要组成部分，堤坝的安全稳固保障了整个城市的安全和繁荣[1]。然而，堤坝在修建完毕后，总会在长时间的流水冲刷下，因各种原因不断被破坏，如果不能进行相应的检修，很容易因堤坝的病险导致汛情出现时的灾难降临，因此必须及时将出现病险状况的堤坝进行维修加固。因此，本文就中小型堤坝的病险状况及其维修加固措施进行研究。

1 堤坝病险状况分析

以和田地区喀拉喀什河的堤坝为工程实例，详细分析该河流堤坝的病险状况，因常年的流水侵蚀以及自然地质灾害，该堤坝的病险状况主要表现为河流堤坝裂缝和河流堤坝渗漏。

1.1 中小型堤坝裂缝

在对喀拉喀什河堤坝进行维修前的勘察工作时，发现这个河流堤坝的裂缝问题十分严重，在长达27.4 km的堤坝长度中，共有17个大型裂缝，69处小型裂缝，裂缝类型包括龟裂缝、横向裂缝和纵向裂缝。

在这些裂缝中以龟裂缝最为常见，且主要集中于堤坝的顶端或坡面[2]。龟裂缝的表面如同龟背一般裂痕纵横交错，30年前河流堤坝施工时的施工技术还不完善，所以在河流上游建设的防渗漏工程不算完满，再加上气候环境的影响，填土时土壤湿度较大，随着水分的逐渐蒸发，当土壤变干以后，龟裂缝就会出现，因此该河流中的龟裂缝有大大小小70余处。

在这个河流堤坝的上方还有一种与堤坝的轴线相垂直的裂缝，叫做横向裂缝。横向裂缝一般是相对而言较为严重的河流堤坝裂缝，一般的横向裂缝都会深入到河流堤坝的内部，这种裂缝的深度严重时能够达到十几米，缝隙较浅的地方也有一米有余的深度[3]。而裂缝往往是上宽下窄的结构，裂缝上方一般能够达到十几厘米，下方则相对较为狭窄，只有几厘米的宽度。这种横向裂缝一般是因为河流堤坝的底部基座因水流冲刷等原因出现了完全沉降而导致的。这种裂缝在该河流堤坝中是数量最少的一种，只有河流下游的一处最大的裂缝是这种裂缝形式。

剩余的裂缝都是第三种纵向裂缝，纵向裂缝是一种与河流堤坝呈现平行状态的裂缝，主要是由于河流堤坝的底部基座因水流冲刷等原因出现了不完全沉降而导致的，或者因为地震等自然灾害所引起的裂缝。这种裂缝虽然在表现形式上都是纵向裂缝，但是其内部形成裂缝的原因并不相同，导致其在补救时采取的措施也不相同，因此在对纵向裂缝进行修复时，首先需要分析裂缝产生的原因[4]。如果该纵向裂缝是由于底部基座的不完全沉降导致的，则这道纵向裂缝会向着河流堤坝的深处蔓延，与横向裂缝一样最大可以达到十几米的深度。与横向裂缝不同的是，这种因底部基座不完全沉降导致的裂缝不会如完全沉降那样严重，因此纵向裂缝一般表现为细而长，宽度只有几毫米到几厘米，长度短则几米，最大能够达到几百米。如果是因为地震或滑坡等地质灾害导致的纵向裂缝，这种裂缝会显示为圆弧形，地质灾害的程度越深，则这种纵向裂缝的缝隙越大。裂缝通常会向内部延伸，裂缝表面呈现出向上游弯曲的形态。如果地质灾害的程度使得裂缝延伸到河流堤坝底端基座，则整个堤坝表面都会呈现出拱起的形态，也有一些会直接碎裂呈带状，从而脱落下来。

1.2 中小型堤坝渗漏

河流堤坝渗漏会直接导致河流内的水量流失，如果该现象出现，河流内的水体就会从渗漏地点不断向外流出，如果渗漏口较大，还会直接导致河流水位的下降，该河流的经济功能也会受到相应的影响[5]，本河流堤坝渗漏后的水位和泄漏水量的关系如图1所示。

图1 河流泄流曲线

河流堤坝底端一般都会在建设时布置足够的防渗漏措施，因此渗漏并非是一朝一夕所能产生的，而是长年累月不断渗透的结果。渗流发生时，需尽快对该河流进行渗流观测，计算方法如下：

(1)

式中：q表示不透水地基的单宽渗流量；K1为堤坝渗透系数；H和h分别为河流原始水位和河流现水位；L为河流整体长度；m为下游堤坝溢出高度。

河流堤坝渗漏可以分为堤坝基座渗漏和堤坝底部主体渗漏等两种类型。其中，堤坝基座渗漏是由于施工过程中堤坝基座强度达不到标准导致的，而堤坝底部主体渗漏则是长年累月的流水侵蚀导致堤坝底部的坝身出现渗漏，导致河流的水量流失。无论是堤坝基座渗漏还是堤坝底部主体渗漏，如果不及时处理都会严重威胁整个河流的安全和稳定。

2 堤坝维修加固措施

2.1 完善维修加固施工体系

绝大部分河流的堤坝病险状况都是在堤坝施工过程中施工技术的不完善导致的，因此为了减少工程消耗，保证施工后河流堤坝能够起到正常的作用，在施工前应首先确定严密详实的施工方案，并在施工过程中严格执行。整个河流堤坝维修加固过程都需要施工人员拥有相应的施工技术水平，因此在施工前需要首先提高工作人员的专业技术水平。指挥员也要有足够的能力和知识储备，能够理解或设计施工方案，对整个施工过程进行专业的指导[6]。其次，河流堤坝的防渗环节一定要有足够的重视，河流堤坝的裂缝大多不影响河流的正常运行，但是河流堤坝渗漏若不及时处理，很可能导致整个河流堤坝的坍塌，以至于整个河流周边地区受到水灾的侵害。因此在这个环节，应以科学的方法提出详细周全的防渗漏方案，将防渗漏工作作为整个维修加固工程的中心环节，仔细排查河流堤坝的渗漏地点，保证施工顺利进行。

2.2 灵活修复堤坝裂缝

该堤坝长期受到流水的冲刷，以及地质灾害的影响，上面的裂缝现象已经十分严重，因此施工人员应在堤坝维修加固工程中将堤坝裂缝完全修复。首先需要施工人员进行实地勘察，将各处裂缝做好标记，并进行相应的分类。如果是龟裂缝，可以直接修复；如果是横向裂缝，需要先堤坝底部基座修复，然后在填补裂缝；如果是纵向裂缝，则需要判断裂缝产生的原因，若是由于基座底部不完全沉降导致的裂缝，则和横向裂缝一样需要首先修复底部基座，若是地质灾害引起的裂缝，则可以直接修复。

2.3 建设河流堤坝防渗墙

该河流堤坝建设于30年前，当时的堤坝修建技术还不发达，很难做到河流堤坝完全防渗透工程，但是随着科技的发展，出现了切实解决这些问题的方法，可以利用高压喷射技术建立河流堤坝防渗墙。这种高压喷射技术在实际操作中较为简单，因此对于工作人员的要求也很低，只需要将喷射设备准备好，再填充相应的泥浆就可以直接操作。在使用高压喷射装置配设泥浆时，要将泥浆与混凝土墙相结合，使混凝土拥有一定的韧性，能够抵挡流水侵蚀，还能从根本材料上降低渗水量。在钻孔的过程中也需要尽量保证钻孔部位的合理性，将配置好的泥浆与混凝土的结合物通过高压喷射装置填装进孔洞中，并及时进行加固处理。