聞喜縣土石壩工程管理措施探討

張淑玉

（聞喜縣水務(wù)局，山西 聞喜 043800）

聞喜縣位于山西省西南部，運城市北端，運城盆地與臨汾盆地交界處?？h境內(nèi)地形復(fù)雜，河谷、塬地、丘陵，山地并存。新中國成立后，全縣興建了大量的水利工程，增強了抗御自然災(zāi)害的能力。其中以土石壩為主要樞紐工程的中小型水庫共16座，總庫容5318.45萬m3，興利庫容2342.01萬m3，灌溉面積約1萬hm2，在防洪、灌溉等方面發(fā)揮了很大的作用。然而以土石壩為主要樞紐的水庫大多修建于20世紀(jì)50—70年代，興建時間早，工程標(biāo)準(zhǔn)低，建筑配套設(shè)施不健全。為了確保土石壩工程的安全運行，充分發(fā)揮其效益，在土石壩安全管理技術(shù)方面進(jìn)行了探索。

1 土石壩防漫頂措施

聞喜縣晉莊水庫、坑?xùn)|水庫、上丁水庫在1977年7月29日的特大暴雨中因洪水漫頂造成潰壩。土石壩防治洪水漫頂?shù)闹饕胧┦翘岣咚畮斓姆篮闃?biāo)準(zhǔn)，共有四種方法：一是適當(dāng)增高大壩：適當(dāng)增加大壩的高度，可以增加庫容、加大調(diào)蓄能力，有效削減洪峰、減少出庫流量，減輕對下游的危害；二是加大泄洪設(shè)施能力，增加泄量：對原有的溢洪道進(jìn)行擴寬和加深，增加下泄流量，在條件許可時，可新建泄洪設(shè)施或改變洪水出流方式；三是增高大壩和加大泄洪能力相結(jié)合：這一措施既減少了增加大壩的高度，又增加了泄洪能力，既提高了水庫的防洪能力，降低了成本、減少了投資；四是上游治理：對上游進(jìn)行水土保持治理，減少入庫泥沙，保證水庫的庫容；在上游修建水庫、淤地壩或?qū)ι嫌蔚乃畮臁⒂俚貕蔚裙こ踢M(jìn)行除險加固，增加上游控制洪水的能力，以減少水庫的防洪壓力。

2 土石壩滲漏防治措施

根據(jù)土石壩滲漏的部位和特征可將防滲漏分為壩體滲漏、壩基和繞壩滲漏。對土石壩的滲漏處理原則是“上截下排”。上截是指在上游采取防滲措施，封堵滲漏入口，盡量減少滲透水流滲入壩體和壩基。下排是指在下游采取反濾導(dǎo)滲排水設(shè)施，使?jié)B入壩身和壩基的滲水在不帶走土顆粒的前提下安全暢通地排到下游，保持土體的滲透穩(wěn)定。

2.1 壩體的防滲漏措施

土石壩壩體防滲漏措施主要包括以下幾種：

第一，灌漿。土石壩防滲漏處理的灌漿方式包括充填灌漿和劈裂灌漿。充填灌漿是在裂縫部位用低壓將泥漿灌入壩體內(nèi)，充填裂縫和空隙，增強壩體的整體性，此法適用于均質(zhì)土壩和寬心墻壩。劈裂灌漿是沿壩軸布置灌漿孔，在利用一定的灌漿壓力將壩體沿軸線方向劈裂的同時灌注合適的泥漿，待漿液析水后與壩體緊密結(jié)合形成連續(xù)的防滲帷幕。此法適用于壩體質(zhì)量普遍不好，壩體外部有裂縫、坍塌、浸潤線出溢點過高、壩后有大面積散浸、壩體有明顯的滲漏或壩體內(nèi)部有較多隱患但性質(zhì)和部位又不能確定等情況。

第二，黏土斜墻防滲。采用黏土、黏壤土作為防滲材料，在原壩體上游面分層填筑、人工夯實或機械碾壓成斜墻來截堵滲流、防止壩體滲漏。此法適用于壩體不高、壩坡穩(wěn)定、壩體滲漏較嚴(yán)重的小型土石壩。

第三，土工膜防滲。土工膜是一種由高聚合物制成的透水性極小的土工合成材料，該材料在土石壩工程防滲得到廣泛應(yīng)用。此法適用于均質(zhì)壩和斜墻壩。

第四，套井回填黏土防滲墻。是利用沖抓式打井機在土石壩滲漏區(qū)域內(nèi)的原有防滲體中打井，用黏土料進(jìn)行分層回填夯實形成一個連續(xù)的截水墻，截斷壩身或壩基滲流。此法適用于均質(zhì)土壩和寬心壩的滲漏處理。

第五，振動沉模防滲混凝土板墻。是利用強力振動原理將空腹模板沉入土中達(dá)到設(shè)計深度后，邊振動邊拔模板向空腹內(nèi)注滿混凝土漿體，形成單塊板墻，然后再將板墻連起來，形成連續(xù)的防滲膜板。此法適用于砂、砂性土、黏性土、淤泥質(zhì)土的土層造墻，不足之處是在卵石地層施工困難，同時不能沉入基巖。

第六，導(dǎo)滲處理。用于壩身滲漏處理的導(dǎo)滲措施包括導(dǎo)滲溝和貼坡培厚導(dǎo)滲等。當(dāng)滲水從壩身背水坡溢出形成散浸時，采用導(dǎo)滲溝處理是一種有效的方法。當(dāng)壩身滲漏嚴(yán)重、散浸面積較大、壩身單薄時，宜采用貼坡培厚導(dǎo)滲措施，即在壩坡貼一層沙殼再培厚壩體斷面，既可導(dǎo)滲，又可增加壩坡穩(wěn)定性。

2.2 壩基和壩肩繞壩滲漏的防治措施

高壓噴射灌漿是利用置于鉆孔中噴射裝置射出的高壓水漿沖擊破壞被灌地層結(jié)構(gòu)，同時將漿液灌入，形成按設(shè)計方向、深度、厚度和結(jié)構(gòu)形式與地基緊密結(jié)合的、連續(xù)的防滲帷幕體，達(dá)到截滲和防滲的目的。高壓噴射灌漿適用于軟弱土層、沙層、沙礫石層，也可用于較大粒徑的卵石層的壩基防滲加固。

當(dāng)基巖漏水量大，影響壩體和壩基安全時，應(yīng)進(jìn)行基巖帷幕灌漿。帷幕灌漿一般應(yīng)注意鉆孔深、灌漿材料、灌漿孔距等。在壩體和壩基接觸面沒有混凝土蓋板時，壩體與壩基接觸面可用高壓灌漿旋噴做蓋板，再鉆孔灌漿。

黏土截水槽是在土石壩上游坡腳用開槽回填黏土的方法將地基透水層和接觸滲漏層截斷以達(dá)到防滲的目的。它適用于均質(zhì)土壩或斜墻壩的壩體與壩基或壩基的接觸滲漏、壩基不透水層埋置深度較淺而壩體質(zhì)量很好的壩基滲漏，并有利于與壩體內(nèi)原有防滲體結(jié)合。

當(dāng)壩基發(fā)生翻水冒沙、管涌或流土現(xiàn)象時，則不宜開溝導(dǎo)滲，宜采用壓滲措施，即在滲水出露地段適當(dāng)范圍內(nèi)，先鋪設(shè)反濾墊層，然后填石料或土料壓蓋。

3 提高土石壩的穩(wěn)定性

土石壩失穩(wěn)的主要形式是滑坡，造成滑坡的主要原因是滑動力大于抗阻力，故防治滑坡的原則是盡量減少滑動力和增加抗阻力，滑坡處理方法有開挖回填、放緩壩坡、增設(shè)防滑體、多種土料摻合、增設(shè)防滲設(shè)施。

4 土石壩塌陷處理措施

在沒有管涌、滲水或漏洞等險情的情況下均可采用翻土夯實措施。具體做法是：先將塌坑內(nèi)的松土翻出，然后按原壩體部位要求的土料回填。

在發(fā)生在臨水坡的水下坍塌，不具備降低水位或水不太深的情況下，可采用堵塞封堵措施，使用草袋、麻袋或編織袋裝黏土直接在水下填實塌坑。必要時可再拋投黏性土，加以封堵和幫寬，以免塌坑處形成滲透通道。

塌坑發(fā)生在背水坡，伴隨發(fā)生管涌、滲水或漏洞，除盡快對壩的迎水坡滲漏通道進(jìn)行堵截外，對塌坑可采取填筑濾料措施，先將塌坑內(nèi)松土或軟弱土清除，然后在背水坡塌坑處，按導(dǎo)滲要求，鋪設(shè)反濾層，進(jìn)行填筑。

在翻筑時，應(yīng)按土質(zhì)留足坡度，以免塌陷擴大，且要便于填筑。另外在填筑時應(yīng)查明原因，針對不同原因，采取不同方法，迅速填筑。在填筑過程中，必須密切注意上游水情，以免發(fā)生重大事故。

5 土石壩的抗震加固措施

聞喜縣所處位置屬于山西省地震亞區(qū)，地震對土石壩影響較大，其地震基本烈度為Ⅶ度。地震對土石壩造成的危害包括滑坡、裂縫、液化等。滑坡和裂縫的加固與一般工程破壞的加固類同。對表層和深度不大的液化層可挖除并換填非液化土，當(dāng)挖除較困難或不經(jīng)濟時，則必須采取表面夯實法、振沖法、振沖置換樁法、拋石和填土壓重等方法進(jìn)行加固處理。

6 土石壩工程科學(xué)化管理

實行科學(xué)化管理，首先應(yīng)從提高管理人員素質(zhì)入手。針對管理人員素質(zhì)普遍低的現(xiàn)狀，聞喜縣水務(wù)局分批分期對管理人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高人員素質(zhì)。其次是采取切實可行的管理方法：一是管理措施正規(guī)化，2008年3月，聞喜縣水務(wù)局將轄區(qū)內(nèi)的6座小型水庫全部收回水務(wù)局統(tǒng)一管理，并在管理人員內(nèi)部層層落實目標(biāo)責(zé)任制，實行定崗、定人、定責(zé)、定獎罰；二是管理方法科學(xué)化，2008年對中型水庫——呂莊水庫進(jìn)行了除險加固，對5座小型水庫進(jìn)行了大壩安全鑒定，并重新制定工程運行和管理方案，加強對隱患部位發(fā)展變化的檢查觀測；三是管理內(nèi)容規(guī)范化，根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)定，建立健全大壩、溢洪道、放水涵洞觀測制度、檢查制度、運行操作規(guī)程、養(yǎng)護制度的工程管理規(guī)定，明確工程管理的具體內(nèi)容和方法。通過科學(xué)化管理，聞喜縣的土石壩工程效益得到顯著提高，水庫的庫容庫貌有了很大改觀。