水利工程中土质堤坝渗漏的原因及对策

何东睿

（中交水利水电建设有限公司，浙江 宁波 315000）

0 引言

我国沿海地区、长江黄河流域周边以及南方部分山区多发洪涝灾害，而水利工程的土质堤坝能有效抵挡水灾，在排洪防洪方面发挥着重要作用。早在大禹时期，土质堤防工程就被用来控制水灾，现在不断改善之后成为当今水利工程建设中的主干部分。土质堤坝建设成本相对较低，施工技术也不复杂，但其最大的缺点就是渗漏问题，严重影响其防洪性能。因此，分析土质堤坝渗漏的原因，并制定一套防渗对策，对于土质堤坝的使用安全性及使用寿命。

1 水利工程土质堤坝渗漏的表现形式

坝基渗漏、接触渗漏、溢洪道渗漏以及坝体渗漏是比较常见的土质堤坝渗漏现象，严重影响整个水利工程的建设。坝基渗漏主要是因为受到当地地质条件和施工过程的影响，施工之前没有对地面进行全方位的开挖覆盖处理，导致地基不结实，从而出现了坝基水流溢出。因此，施工人员应注重堤坝的地基建设，严格按照标准要求施工，确保水利工程可以稳定运行。坝体渗漏则是因为受到土质堤坝建筑材料的影响，因为堤坝本身常年浸水，在选择材料时，就不可避免地存在透水性。因此，对建设坝体材料的选择应多方位考虑，材料要有一定的压实度，才能实现对浸润线环节的有效控制。对于坝体周围出现的漏洞以及塌坑要及时发现，并利用专业的技术进行有效修补，以提高土质堤坝的安全稳定性。溢洪道渗漏可以归类在接触渗漏当中，是不太常见的渗漏表现形式，主要受坝体结合部位缝隙的影响，多发于水体下游地带[1]。

2 水利工程土质堤坝渗漏的原因

2.1 工程设计不全面

当今存在的大型土质堤防工程大多在二十世纪五、六十年代完工，局限于当时的技术水平和经济条件，土质堤防工程本身存在很大的安全隐患。早期的水利工程建设由于资金不充足，设计师在设计时会着重考虑成本问题，追求工程在短周期内以最低成本快速完工，在设计上留下诸多漏洞，工程的施工质量也难以保证。另外，设计师在设计土质堤坝时，未采用规范严谨的设计标准，也没有全面分析影响大坝抗渗性的内外因素，盲目建筑坝下坡度和经济管径，增加土坝出现渗流的可能性。在工程施工修建时，没有对当地地形、地质进行全面考察，大多情况下采用边设计边施工的方法，未能将当地的自然因素充分考虑，在设计建筑材料和后期保养方式上缺乏严谨性，最终引发土质堤坝的渗漏。

2.2 地质条件缺陷

土堤渗漏与水库所在位置的地质条件有很大关系。水利工程在开工前的首要任务就是进行地质勘探，而部分工程单位在地质考察时敷衍了事，责任心较低，遇到熔岩区后也未能有效开采，这将为后续的施工埋下诸多安全隐患。硬度较低的土壤容易引来小动物在土坝上筑巢打洞，从而导致大坝的稳定性下降，渗漏问题更为严重。陆家庄水库就是典型的案例，施工单位为了节约人力、物力和财力，将风化严重的山包稍作处理后作为坝体的一部分，从而造成堤坝在使用后坝体渗漏严重。因此，有些地区的地质条件非常脆弱，若不充分调查地质情况，未对脆弱地质进行加强处理，导致土质堤坝出现渗透问题的概率增大[2]。

2.3 施工工艺不合理

早期修建的土堤除了设计缺陷外，在施工中的质量监督不到位，施工工艺缺乏合理性，导致土坝工程存在诸多质量问题。（1）施工人员技术专业度不高，在施工过程中，对压实工作不能灵活处理，在填土时仍存有大块杂质未被压碎，导致施工缝隙不能有效填充，容易被水流冲击渗透；（2）在施工过程中，若不能将原料土与地质土壤有效混合，就会使得大坝抬升时接缝表面出现分层，直接影响土堤的抗渗能力，很有可能会出现水平方向的渗漏问题，安吉县天子岗水库就是这种情况；（3）土质堤防工程中坝基与坝体的连接施工过程是非常重要的，坝基与坝体之间的缝隙处理难度较大，若未进行全面防渗处理，容易引发后期使用时裂缝变大。因此，在水利工程的土堤、土坝施工过程中，如果技术不规范，会加大工程后期护理和修建的难度，降低土质堤坝的防水功能。

2.4 材料选择问题

在早代已经建成的水库，由于当时建筑材料的匮乏，使用的建筑材料质量和性能是很不稳定的，给现代水库防渗的修补工作带来了麻烦。部分地区为了能够完成水利工程的建设任务，会首先选用当地的石灰和水泥土做胶结材料，材料硬度和强度较低，受到外部材料侵蚀易腐蚀会发生渗水。还有部分南方地区受资金条件所限，因缺乏优质土料，而采用高含水量的水稻土，使得大坝工程的抗渗性不能满足标准要求，很容易出现大坝渗漏问题。经调查发现，一些水库在施工过程中，选择使用陶器或素混凝土制作涵管，管道的抗压力会大大减弱，并且耐腐蚀性水平低，排水时容易出现管道破裂漏水。例如陆家庄水库坝体、坝基漏水十分严重，随后进行回填处理时发现，土样中有很多已经腐烂的水稻根和发臭的泥土[3]。

2.5 管理维护不当

做好土质堤防工程的施工管理和维护工作，可以有效延长水利工程的使用年限。但国家在实行合同制后，许多小型水库长期无人管理，工程维修也缺少监督，造成阀门开关生锈腐蚀严重，遇到洪水不能有效地打开或关闭。另外，在整个土质堤防工程建设过程中缺乏一套完整的管理体系，各部门分级工作职责不明确，工程资金管理不周，导致很多水利工程常年处于失修状态，难以发挥很好的防洪作用。管理人员常忽视小工程的定期检查，无法及时发现并维修大坝问题，出现土质堤防渗漏的风险加大，并引发问题不断扩大。

2.6 自然灾害影响

水利工程的土质堤坝在使用过程中会遭受洪水冲刷、大风剥蚀、白蚁侵蚀等自然灾害影响，更容易出现渗漏。千里之堤，毁于蚁穴，足以看出白蚁的危害力有多大，荆江大堤就是因遭受白蚁危害出现数十处漏水。白蚁的繁殖速度较慢，但群体数量大，个体较小不容易被发现，从其入侵、滋生、繁衍、扩展并产生危害一般需要八年左右，如果在这一阶段不及时杀死蚁群，将导致土质堤坝后期出现许多蚁洞，加固难度加大[4]。

3 水利工程土质堤坝渗漏治理的原则

改进坝体渗透主是针对渗漏原因，构建一套连续防渗体系，使得堤坝密实度符合整个工程设计的抗渗梯度要求。大坝加固常用的方法之一就是劈裂灌浆，可以有效形成垂直连续的防渗帷幕，对维持土质堤防工程的稳定性意义较大。随着科技的进步，可以借助先进的新技术进行注浆，可有效将坝基与坝体的缝隙最大化处理，增加堤坝稳定性。水利工程出现渗漏时，应针对土质堤坝渗漏原因，进行综合性治理：（1）要在紧急情况下采取上堵下排的救援措施，在发生危险时，应采取近水截渗和稳定坝坡的措施；（2）在工程建设过程中，应注意地质考察和材料的选择使用，并在平时加强土堤的巡视和维护，可以适当采用新科技来辅助解决土质堤坝渗漏问题。

4 水利工程土质堤坝渗漏治理的措施

4.1 上堵下排紧急救援

当土质堤防渗漏出现险情时，应首先考虑采取上堵下排措施控制住渗漏。工作人员应第一时间到上游面查明渗漏原因，可以采用反滤、导渗、压渗等措施来控制渗漏，防止流质土进一步膨胀。各单位应制定一套符合当地实际情况的防渗方案，在救援时应严格按照方案实施，确保防渗救助的合理性。在防渗救援工作实施中，应选择实际经验丰富的技术人员，保证防渗措施可以在短时间内高质量完成。另外，工作人员可以采用导渗和压力渗流，控制流土进一步膨胀，选择性能较好的材料做堵塞，否则容易造成更大的危险。为了防止险情扩大，地方部门可以提前储备好救援人员和物资，平日里定期训练，避免在救援时出现意见分歧和优柔寡断，错过最佳防渗时间[5]。

4.2 改善地质条件

为防止土质堤坝渗漏，必须要在施工前做好全面覆盖性的调查，并在施工过程中做好地质土壤的改善处理工作。在工程初期做好地质技术分析，结合当地的地质特性和土壤特点来制定一套优化措施，提高土质堤防施工质量。一般来说，坝下覆盖层常年受到洪水的冲击，土壤杂质相对较多，可选择使用高压喷灌技术进行灌浆处理，充分填充空隙，减缓流速。工作人员应提高自身专业技能，借助新技术方法的操作简单、成本低、施工速度快等优点，来降低土质堤防渗漏的可能性。

4.3 临水截渗、稳定坝坡

土质堤坝出现渗漏时，可采用临水截渗、稳定坝坡的方法来控制。工作人员需要到上游面进行全面排查，在距堤脚3m左右进行抛石，目的是先稳住堤脚，减缓水流的冲势。此外，可以选用彩条布或者塑料薄膜来堵住渗水口，保护和加压回水边坡泄漏部分的路面。若渗漏水域处的风较小，可以用附近的土料自上而下缓慢倾倒，使这些土被淤积固定，达到封堵气密的目的。在水库水位较浅的情况下，可以选用周围的木桩筑起围堰，并在内压实土壤做好标记。该办法要求单位最大限度调配并利用劳动力，以保证渗漏区淤积被封堵，达到封堵气密的目的。

4.4 加强材料质量管理

大多数的水利堤防渗漏问题都是因为材料质量不达标所诱发的，材料的选择和使用将直接关系到工程整体的质量。各工程单位和施工公司都应结合工程实际情况，建立一套完整的材料质量管理体系及监督和奖励机制，调动工作人员的工作积极性，培养检查人员的责任心。管理体系内应标明材料管理实施细则，明确物资质量管理的目标和要求，采取科学有效的措施，切实加强物资管理。另外，施工单位在购买材料时也要进行严格检测，入场材料需要全部符合招标标准，严格把控材料质量，严禁出现不合格材料的使用。并且各材料管理部门应做好材料的储存工作，避免合格材料变质[6]。

4.5 科学处理坝下基岩岩溶

土质堤坝会根据地区需要设在地貌多熔岩地区，这就要求在施工过程中科学处理基岩岩溶。在地质条件复杂情况下建成的水利工程，更容易遭受到水流压力冲击而出现渗漏，并且长时间的水流冲刷容易引发坝基松动，降低堤坝的安全性。针对基石岩溶情况复杂区域，可以采用灌浆技术，根据水流方向和裂缝形状选用不同的填充材料，也可以在灌浆配料中加入水泥浆，使配料胶结在一起，把漏水部分堵死。

4.6 合理处理接触面

坝基和坝体的接触区是非常容易发生渗漏现象的，可以采用高压喷射灌浆技术来提前做好预防。但高压喷射灌浆喷出的水泥浆冲击较大，控制喷射方向难度较大，需要技术人员针对特定区域进行操作。施工前期要先破坏清除原层结构，可以选择高压水枪混合水泥来完成这一操作，保证接触面无其他杂质干扰，更好地对缝隙进行填充处理。

4.7 加强后期的检查和维护

土质堤坝的建设时间比较长，并且都具有一定的渗漏特性，需要做好土堤后期的修护工作。地方部门应成立土堤管理检查小组，加强对土质堤防的日常检查，尤其是在防洪期，应加强检查频次，及时发现问题并修护，确保土质堤坝功能的完整性。各检查单位应制定合理的检查时间和检查规范，并制定一定的监督体系，保证对水利工程的每一项检查工作都完成到位。此外，土质堤防渗漏现象并不明显，需要检查人员全方面仔细观察土堤的变化情况，从根本上改进，以保证周边人们的安全。

5 结束语

水利工程的土质堤坝，是水利工程的主要组成部份，在防治水灾，抗洪排洪方面发挥着积极作用，其其使用安全一直备受关注，但由于前期所修改的土堤，随着时间的推移，存在着不同程度的渗漏现象。如何有效防渗防漏，是当代水利技术人员应积极总结和问题。通过以上分析，可以了解水利工程土堤设计的缺陷，重视对老旧水利工程定期进行检修，并在新型水利工程建设过程中严格把控质量，水利工程建设后期，应把土质堤坝的防渗漏能力放在首位，保证其使用寿命更长，提升整个工程的使用价值。