土石壩水庫(kù)病險(xiǎn)加固處理措施

楊興斌

（黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 黔東南 556000）

前言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展之中，大規(guī)模的水利水電工程建設(shè)在防洪、灌溉、發(fā)電、改善環(huán)境、發(fā)展旅游等方面產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中發(fā)揮了巨大的作用。但是，我國(guó)水利工程建設(shè)中也存在一些問題。比如在現(xiàn)有的土石壩中，有許多大壩都不同程度的存在滲漏、管涌、裂縫、壩殼質(zhì)量松散等隱患，成為病庫(kù)險(xiǎn)堤，不能正常蓄水運(yùn)用，影響工程效益的正常發(fā)揮，有的造成滑坡甚至垮壩事故，給國(guó)家和人民帶來嚴(yán)重?fù)p失。特別是在當(dāng)前豆腐渣工程盛行的今天，水利水電工程的病險(xiǎn)問題顯得更加突出。

1 土石壩水庫(kù)的病險(xiǎn)種類

在我國(guó)水庫(kù)中，土石壩以其取材方便、適應(yīng)性強(qiáng)、施工靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。新中國(guó)成立以來，由于土石壩的突出優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)已建成了眾多的土石壩，但經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行，這些土石壩都發(fā)生了不同程度的老化，有的已直接影響到正常運(yùn)行。

1.1 壩體滲漏

土石壩壩體和壩基都具有一定的透水性，根據(jù)滲漏量的大小，滲漏可分為正常滲漏和異常滲漏。對(duì)于因滲漏而引起的土體破壞或滲漏量過大，且影響蓄水和造成工程整體或局部失穩(wěn)的，稱為異常滲漏。

1.2 滑坡

土石壩滑坡的原因有很多，如壩坡太陡，壩體抗剪強(qiáng)度偏小，或由于壩基土的抗剪強(qiáng)度不足、外界因素引起壩體擾動(dòng)導(dǎo)致壩體的局部或整體滑動(dòng)。壩體的抗滑能力主要通過壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)來體現(xiàn)。因此，對(duì)其老化程度的評(píng)價(jià)，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試壩體有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行條件，通過穩(wěn)定計(jì)算，求出壩體現(xiàn)狀最小穩(wěn)定安全系數(shù)KC值，據(jù)此評(píng)價(jià)水利工程的老化程度。

1.3 護(hù)坡

護(hù)坡是土石壩重要的組成部分，由于雨水、波浪、動(dòng)植物以及設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量和管理等因素的作用和影響，土石壩壩坡大都存在不同程度的毀壞，嚴(yán)重的將威脅水利工程的安全。護(hù)坡毀壞原因比較復(fù)雜，主要有壩體碾壓不實(shí)、護(hù)坡墊層設(shè)計(jì)與施工不合格、塊石偏小、砌筑質(zhì)量差、設(shè)計(jì)不完善、水流沖刷、壩體不均勻沉陷、塊石風(fēng)化變質(zhì)等原因。

1.4 土石壩裂縫

土石壩裂縫是較為常見的現(xiàn)象，有的裂縫在壩體表面就可以看到，有的隱藏在壩體內(nèi)部，要開挖檢查才能發(fā)現(xiàn)。裂縫寬度，最窄不到1cm，寬的可達(dá)50cm；裂縫的走向有平行壩軸線的縱縫，有垂直壩軸線的橫縫，還有不規(guī)則的傾斜裂縫。無(wú)論什么性質(zhì)的裂縫對(duì)土石壩的正常使用都有不利影響，其中危害最大的是貫穿壩體的橫向裂縫、水平裂縫以及滑坡裂縫，它們直接影響壩體的穩(wěn)定性。其中橫向裂縫易發(fā)展為穿過壩身的滲流通道，若不及時(shí)修復(fù)，可使土石壩在很短的時(shí)間破壞。如果裂縫發(fā)生在防滲體內(nèi)部，也將使防滲體斷裂為滲流通道而失去防滲作用。壩基裂縫主要是由于地基內(nèi)存在局部大孔隙土壤，在清基時(shí)未嚴(yán)格處理，蓄水后形成局部下陷產(chǎn)生裂縫，使得壩體底部漏水。

2 土石壩水庫(kù)病險(xiǎn)的加固措施

目前，對(duì)土石壩的加固大多采用復(fù)合土工膜、高壓旋噴、水力劈裂等來進(jìn)行灌漿，達(dá)到加固的目的，但也由此存在的一些缺點(diǎn)，例如灌漿半徑有時(shí)不是太大，出現(xiàn)吸水不吸漿的現(xiàn)象，且在壩基巖面，其灌漿水泥防滲墻受到很大的水平應(yīng)力作用，墻兩面的壓力不一樣，導(dǎo)致拱效應(yīng)出現(xiàn)等現(xiàn)象。

2.1 加固原則

土石壩水庫(kù)病險(xiǎn)的加固應(yīng)遵循“前堵、后排、中間截”的原則。前堵是在臨水側(cè)采用防滲鋪蓋、防滲斜墻和鋪設(shè)土工膜等。但因堤防臨水側(cè)往往受到河勢(shì)水流的影響，這些措施會(huì)受到一定的限制。后排主要指在堤防背水側(cè)采用壓滲、導(dǎo)滲溝、減壓溝和減壓井等措施中間截指在堤身中進(jìn)行粘土灌漿、劈裂灌漿、鋪設(shè)土工膜、混凝土截滲墻和高壓噴射灌漿等。一般都屬于垂直防滲的范疇。對(duì)堤身、堤基進(jìn)行垂直防滲。它是通過建造封閉式的垂直防滲墻，截?cái)酀B透破壞路徑，是一種相對(duì)來說根治滲透破壞的防滲措施。

2.2 案例分析

該水庫(kù)水利工程為土石壩，水庫(kù)蓄水后壩體浸潤(rùn)線抬高、壩后地下水位上升，300余畝農(nóng)田沼澤化，人畜行動(dòng)時(shí)下陷。經(jīng)多種方案比較，確定用劈裂灌漿技術(shù)和暗管排水方案。沿堤身軸線小主應(yīng)力面單排布孔，利用灌注壓力，人為地劈開堤身并灌漿，在堤身內(nèi)形成一道厚度0.1-0.2（m）的連續(xù)防滲心墻，并利用漿堤互壓，泥漿析水固結(jié)和堤身濕陷密實(shí)等作用，使所有與漿脈連通的裂縫、洞穴、砂層等隱患得到充填擠壓密實(shí)，形成垂直連續(xù)的泥漿體防滲墻。同時(shí)暗管采用了內(nèi)徑為60cm的鋼筋混凝土花管。對(duì)管周圍不同過濾材料的效果進(jìn)行了比較，因砂礫料需要進(jìn)行人工配料和長(zhǎng)距離的運(yùn)輸，故選用了土工織物。所采用的無(wú)紡?fù)凉た椢锏膯挝幻娣e質(zhì)量為400g/m2，平均厚度為4.34m。拉伸強(qiáng)度為9.2kn/m。得到織物的滲透系數(shù)K隨著壓力的增加而減小，其厚度隨壓力的增加而明顯地減少，所以沿著土工織物平面的滲透系數(shù)降低得更多一些。對(duì)織物和被保護(hù)土料一起進(jìn)行了淤堵試驗(yàn)，每次試驗(yàn)持續(xù)20多天。試驗(yàn)結(jié)果表明土和織物一起的滲透系數(shù)是隨時(shí)間而減小的但有一個(gè)穩(wěn)定的趨勢(shì)?？梢钥闯龃蠖鄶?shù)土工織物沒有或僅截留很少量的土粒，故織物的滲透系數(shù)變化不大。只有截留土粒較多的土工織物的滲透系數(shù)才有明顯的減小，但仍保持70%的數(shù)值。同時(shí)檢驗(yàn)結(jié)果為所采用的土工織物均能滿足要求，而且試驗(yàn)結(jié)果表明能保持滲流暢通，故擬用的土工織物是合格可用的。施工時(shí)土工織物外包于排水管，僅在管頂與織物之間有一層卵石以增加滲透效果，織物濾層的造價(jià)僅為砂礫濾層的13.7%，用工也僅有后者的9%?？⒐r(shí)測(cè)壓管水位比開工前的平均水位下降了0.4m左右，3個(gè)月后平均降低了近lm。整個(gè)壩體浸潤(rùn)線大幅度地下降，暗管出水清澈透明，壩后大片沼澤地已能行人通車，運(yùn)行多年以來情況一直良好?？傊?，大壩的補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)是我們水利工程建設(shè)與維護(hù)的重要課題，不過大壩的病變機(jī)理極其復(fù)雜，并隨各座水利工程的實(shí)際情況而不同，具有較強(qiáng)的個(gè)性。為此我們還需要進(jìn)一步深入地了解和研究大壩的病變機(jī)理，為補(bǔ)強(qiáng)加固大壩提供源頭技術(shù)支持。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于在設(shè)計(jì)、施工等方面存在著一定的問題，在幾十年的運(yùn)行過程中，我國(guó)很多土石壩壩體壩基都不同程度的存在著不少問題，影響了正常使用及效益的發(fā)揮。文中結(jié)合該水庫(kù)所出現(xiàn)的問題，對(duì)水庫(kù)病險(xiǎn)情況做了詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一些防滲加固方案。