關于土石壩除險加固中病險問題探討

任婉麗

【摘要】本文簡要闡述了土石壩除險加固土石壩病險水庫中存在的問題。并針對土石壩中主要的病險問題原因進行分析并提出了相對應的除險加固技術措施。

【關鍵詞】土石壩；除險加固；病險；探討；

水庫是水利產(chǎn)業(yè)的重要設施。由于歷史的原因，加上缺乏經(jīng)驗，造成很多水庫防洪標準低、工程質(zhì)量差，加上長期以來未形成良性運行管理機制，對工程缺乏必要的維修加固，致使病險水庫大量存在，嚴重威脅人民生命財產(chǎn)的安全。

1土石壩主要病險存在問題

土石壩病險問題主要有：

（1）設計標準偏低不能適應新的防洪要求。主要是我國水庫大多建于20世紀50-70年代一些中小型水庫是在對水庫集雨面積、來水量、庫容和地質(zhì)條件均不清的情況下建設的，俗稱“四不清”問題。在設計搜集資料時，不進行實地測量，僅憑小比尺地形圖量算集雨面積和庫容，有時造成很大誤差[1]。

（2）抗震標準低。按1990年2.5×10- 7地震烈度區(qū)劃圖確定場地基本烈度并按現(xiàn)行水工抗震規(guī)范復核，很多水庫抗震標準低，其中13座大型病險水庫抗震標準低于現(xiàn)行規(guī)范要求[2]。主要建筑物如大壩不能滿足抗震穩(wěn)定要求。

（3）大壩穩(wěn)定性差。許多水庫存在大壩壩體斷面不足、壩坡或壩體抗滑不穩(wěn)定、壩體裂縫等問題。51座大型病險水庫存在此類問題[3]。主要建筑物如大壩、溢洪道、泄洪洞、結構穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求，難以抵御設計洪水，極有可能直接影響大壩安全。

（4）壩體、壩基滲漏嚴重。大壩尤其是土石壩存在壩基滲漏、繞壩滲漏、接觸沖刷破壞、散浸、沼澤化、流土、管涌等問題，危及大壩安全。有的水庫因倉促上馬，邊勘測、邊設計、邊施工，致使缺少泄洪設施、大壩滲漏嚴重或庫區(qū)淤積嚴重，這些水庫一開始運用就為“不完全工程”。

（5）輸水、放水及泄洪建筑物老化、破壞較為普遍。許多水庫的輸、放水及泄洪建筑物老化、建筑物裂縫、斷裂、露筋、剝離、沖蝕、漏水，嚴重影響建筑物結構的整體性，特別是遇壩下埋管時，極易導致接觸沖刷破壞，危及壩體安全。溢洪道或泄槽未襯砌或質(zhì)量差、沖蝕，無消能工或消能工不完善、基礎淘刷等[4]。

（6）水庫安全管理、行業(yè)管理法律及制度不完善，執(zhí)法監(jiān)管機構不健全、執(zhí)法力度也是關鍵的問題[5]。

2土石壩病險原因分析

2.1壩體裂縫

引起壩體裂縫主要原因有：（1）壩體填筑材料不均，超量不均勻沉陷引起壩身開裂；（2）壩體干縮引起裂縫；（3）施工質(zhì)量差，碾壓不均勻?qū)е铝芽p；（4）壩體局部滑坡引起開裂；（5）煤礦開采區(qū)通過壩區(qū)引起裂縫。

縱向沉陷裂縫多發(fā)生于壩基壓縮性大的壩段、壩體心墻和斜墻與透水料結合處、壩體分區(qū)分塊施工的縱向結合面、壩體新老斷面結合處等部位，主要是因為這些部位在建筑過程中由于本身結構以及外部受力影響容易產(chǎn)生不均勻沉降，從而產(chǎn)生縱向裂紋；橫向裂紋一般是由于存在局部峭壁或下陡上緩有轉折角較大的變坡或是壩體軸線方向地基不同，使壩體各部結合不好，碾壓不密實，容易產(chǎn)生壓縮變形以及不均勻沉降，從而產(chǎn)生橫向裂縫；內(nèi)部裂紋一般是由于壩體各部因材料不同，在內(nèi)部產(chǎn)生拉應力區(qū)，造成內(nèi)部不均勻沉降，從而產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。

2.2壩體滑坡

壩體滑坡是土壩較容易出現(xiàn)的險情之一，其發(fā)生的主要原因包括：（1）在土壩施工中，由于每層鋪土太厚，碾壓不實，或含水量不合要求，干容重未達到設計要求等，致使填筑土體的抗剪強度不能滿足穩(wěn)定要求。（2）水中填土壩或水墜壩填筑進度快，過大的孔隙水壓力，或局部含水量過高，或排水設施不良，形成集中軟弱層等。（3）土壩加高培厚，新舊土體之間結合不好，在滲水飽和后形成軟弱層。（4）大壩背水坡腳排水設施堵塞，浸潤線抬高，背水坡壩體飽和范圍增大，加大促滑重量，降低抗剪強度，容易引起大壩背水坡向下游滑坡。

2.3滲漏

2.3.1壩體滲漏

壩體滲漏破壞是壩區(qū)最常見的滲漏現(xiàn)象。壩體填筑材料不良，碎石含量偏高，抗?jié)B性能不能滿足要求，滲透系數(shù)過大，導致壩體外坡大面積散浸；施工質(zhì)量差，鋪土層過厚，碾壓不密實，或壩身防滲體開裂、新老防滲體之間結合不良而漏水；導濾排水棱體被堵塞失效，浸潤線上升，壩腳飽和濕潤滲水；壩內(nèi)埋管破裂，導致壩體滲水或集中滲漏，壩體有機質(zhì)含量高適應白蟻生長的土壩，白蟻的蟻道和蟻巢相互連通構成壩體浸潤線附近的漏水通道。

如獺貓洞水庫，左壩肩下游高程1998.33m有一滲漏出水點，滲流量約0.15L/s（目測值）。當庫水位高于1999.60m時，漏水點產(chǎn)生滲漏，庫水位低于1999.60m 時，漏水消失，說明左壩肩下游岸坡出水點與庫水有密切聯(lián)系，為接觸帶滲漏及繞壩滲漏所致。

2.3.2壩基滲漏

壩基滲漏，主要有壩基巖石裂隙漏水；壩體與基巖接觸面漏水。由于土壩對地基強度的要求不高，因此基礎的防滲處理好壞直接關系到土壩的運行安全。主要原因有：（1）清基不徹底。施工時沒有將基礎清至相對不透水層或未將雜草、樹根等雜物清除干凈，腐爛后致使壩體與基礎在結合面上產(chǎn)生滲漏。（2）防滲處理不徹底。如壩基為透水地基，地基卻未作截水槽或截水槽深度不夠，未與相對不透水層相連接，防滲效果差，致使壩體與基礎在結合面上產(chǎn)生滲漏。

如嵩明縣獺貓洞水庫壩腳處現(xiàn)為一魚塘，當魚塘水位降低時，靠壩腳一側有明顯的滲水，滲流量約0.2 L/s（目測值），壩基下部分布著東川泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，強風化節(jié)理、裂隙發(fā)育、中等透水，壩基的礫石、漂石為壩基的滲漏提供條件。兩壩肩分布的強風化巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，屬中等透水層，它也為滲漏提供了條件。

2.3.3繞壩滲漏

繞壩滲漏是指水庫蓄水后滲水繞過壩頭兩端滲向下游并在下游岸坡逸出的現(xiàn)象。產(chǎn)生繞壩的主要原因有：（1）兩岸地質(zhì)條件差。如兩岸巖石為風化巖透水性過大、巖層破碎嚴重、節(jié)理發(fā)育等不良地質(zhì)條件未妥善處理，會造成為繞壩滲漏。（2）壩岸接頭防滲處理不徹底。如岸坡截水槽沒有深入不透水層，或施工時挖掉了透水性小的原土層，造成繞壩滲漏。（3）施工質(zhì)量差。如岸坡開挖過陡，截水槽回填夯壓不密實等，產(chǎn)生在結合面上的繞壩接觸集中滲漏。

2.3.4涵閘滲漏

涵閘滲漏是指水體通過涵閘破損斷裂部位或因周邊止水失效，或因閘身不均勻沉陷導致閘體變形并在其周邊接觸處發(fā)生的水體流失現(xiàn)象。嵩明縣內(nèi)的?。?）、?。?）型水庫涵閘普遍存在著輸水高、中、低涵管，均為壩下涵管，涵洞為水泥漿砌石結構，經(jīng)多年運行，砌體老化，出現(xiàn)砌縫中間多處漏水，影響壩體安全。如獺貓洞水庫輸水涵洞分為高、中、低涵，均為砌石結構，基礎置于第四系全新統(tǒng)殘坡積層之粉質(zhì)粘土、含礫粉質(zhì)粘土之上，其力學強度較高，壓縮變形較小，產(chǎn)生的變形破壞較小。由于壩體滲漏嚴重，砌石結構老化，在大壩滲漏水作用下產(chǎn)生浸滲，形成貫穿墻體的滲漏通道。

3結語

為了消除水庫安全隱患，我國針對病險水庫實施了除險加固，并取得了很大成績。但因水庫數(shù)量大、隱患多，資金投入受到一定限制，至今許多水庫的安全問題仍未解決，除險加固的任務任重而道遠，尤其是一些中小型水庫的質(zhì)量問題，決不能輕視。而土石壩防滲加固是病險水庫除險加固工作中非常重要的方面。

參考文獻：

[1]王良.浙江省小型水庫溢洪道安全問題及除險加固技術探討[J].浙江水利科技，2007，6：154-156.

[2]魯一暉，孫志恒.水工混凝土建筑物病害評估與修補文集[M].北京：中國水利水電出版社，2001（6）：125.

[3]賈柏岑等.土石壩工程除險加固技術綜述[J].吉林水利，1990（9）：8-12.

[4]鄒建峰，劉啟霞，王海霞.淺談中小型水庫的加固處理措施[J].2006，22（3）：35-45.

[5]薛占群，羅彩云.全國病險水庫安全狀況堪憂亟待抓緊實施除險加固[J].水利建設與管理2000，20（4）：57-59.