淺析土石壩滲漏成因及處理措施

迪力達(dá)·和木別克

摘 要 水庫(kù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉水源，也為人民生活用水和工業(yè)用水提供水源，在防御洪水災(zāi)害中起著重要的作用。由于各種原因，大多土石壩不同程度存在滲漏等安全隱患情況，本文分析了土石壩滲漏問(wèn)題主要特征和成因，提出了如何做好防滲處理工作及合理化建議。

關(guān)鍵詞 水庫(kù)土石壩 滲漏破壞 防滲技術(shù) 處理措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有各類水庫(kù)84 926座，其中大型水庫(kù)415座，屬水利部門管理的342座，中型水庫(kù)2 618余座，小型水庫(kù)81 893座。大多興建于上世紀(jì)五六十年代，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)、資金等多種原因，較多水庫(kù)存有安全隱患，尤其是因滲漏引起的病險(xiǎn)土石壩占有較大比例，治理好土石壩滲漏問(wèn)題關(guān)系著國(guó)計(jì)民生。因此，因地制宜做好防滲處理以滿足加固土石壩工程尤為重要。

一、土石壩滲漏問(wèn)題主要特征和成因

1.土石壩引起的滲漏問(wèn)題的特征及成因分析。（1）土石壩建成蓄水后，由于選取土料物理力學(xué)指標(biāo)不當(dāng)，致使浸潤(rùn)線常高于設(shè)計(jì)的浸潤(rùn)線水位，導(dǎo)致滲流從壩的下游坡面溢出，使下游坡失穩(wěn)。

（2）土石壩壩基滲漏，土石壩下截水槽未能與基礎(chǔ)不透水層連接，不良地基未做妥善處理或處理不徹底，存在第四紀(jì)砂卵礫石層、構(gòu)造破碎帶、松動(dòng)變形巖土體及壩體與基巖的接觸帶是其主要滲漏通道，嚴(yán)重時(shí)往往導(dǎo)致滲透破壞。

（3）地質(zhì)條件差，往往認(rèn)為土石壩對(duì)基礎(chǔ)要求不高，因而忽視工程與水文地質(zhì)條件及其基礎(chǔ)的防滲處理，造成基礎(chǔ)漏水。

2.壩身滲漏分析。土石壩常因斜墻、心墻等防滲體裂縫形成滲流的集中通道，導(dǎo)致管涌的發(fā)生，甚至引起壩體的失事破壞。

（1）心墻、斜墻裂縫漏水，土石壩防滲體開(kāi)裂較常見(jiàn)，尤其是發(fā)生在近年來(lái)較普遍的薄心墻土石壩中。

（2）壩體因擴(kuò)建加高，新老防滲體銜接處理不當(dāng)漏水，壩體填筑材料原因，碎石含量偏高，抗?jié)B性能不能滿足要求，滲透系數(shù)過(guò)大，導(dǎo)致壩體外坡大面積散浸。

（3）浸潤(rùn)線抬高使下游壩坡失穩(wěn)，已建的均質(zhì)土石壩中，常存在浸潤(rùn)線比設(shè)計(jì)計(jì)算的有所抬高，致使壩的下游坡面長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài)而影響壩坡的穩(wěn)定。

（4）土石壩滑坡或沉陷往往是因?yàn)樘钪耐亮喜睿O(shè)計(jì)抗剪指標(biāo)選用不當(dāng)，壩坡設(shè)計(jì)不合理以及滲漏等原因造成的

3.涵、洞滲漏。涵、洞滲漏，輸水涵、洞襯砌時(shí)的砂漿不飽滿，涵、洞周邊黏土夯壓不密實(shí)，或回填灌漿不密實(shí)，涵、洞內(nèi)出現(xiàn)滲漏。

二、土石壩防滲處理措施

1.垂直防滲。垂直防滲常適用于地基透水層較薄或隔水層較淺的情況，以封閉式防滲帷幕來(lái)根治壩基滲透破壞的險(xiǎn)情，可以比較徹底 地解決壩基和壩身滲漏問(wèn)題。

（1）混凝土防滲墻：使用專用鉆機(jī)機(jī)具，在已建的壩體或覆蓋層透水地基中建造槽型孔，以泥漿固壁，并利用高壓泵將泥漿壓入孔底，攜帶巖渣，再?gòu)目椎谆亓鞯降孛?，然后采用直升?dǎo)管，向槽孔內(nèi)澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，起到防滲目的。

（2）高壓噴射灌漿防滲：按設(shè)計(jì)布孔，利用鉆機(jī)鉆孔，將噴射管置于孔內(nèi)（內(nèi)含水管、水泥管和風(fēng)管），由噴射出高壓射流沖切破壞土體，同時(shí)隨噴射流導(dǎo)入水泥漿液與被沖切土體攪拌，噴嘴上提，漿液凝固，在地基中按設(shè)計(jì)的方向、深度、厚度及結(jié)構(gòu)形式與地基結(jié)合成緊密的凝結(jié)體，起到防滲作用。

（3）劈裂灌漿防滲： 該方法是目前應(yīng)用較為廣泛、防滲效果較好的一種技術(shù)，其技術(shù)機(jī)理是在土壩中采用劈裂灌漿，使用一定的壓力，使壩體沿壩軸線小主應(yīng)力面劈開(kāi)，灌注泥漿，并使?jié){壩互壓，最后形成10 cm～50 cm厚的連續(xù)泥墻，同時(shí)泥漿使壩體濕化，產(chǎn)生沉陷，增加壩體的密實(shí)度，這項(xiàng)技術(shù)不僅起到防滲作用，也加固了壩體。

（4）土工膜防滲：對(duì)單純的土石壩壩體滲漏起作用，它可以增加滲徑，降低滲透坡降，減少滲漏量，但不能完全截?cái)酀B流，當(dāng)壩基相對(duì)隔水層埋藏較深時(shí)，土工膜很難和相對(duì)隔水層連接，水流通過(guò)透水層繞過(guò)土工膜照樣在外壩坡排泄，且在內(nèi)壩坡鋪設(shè)土工膜，當(dāng)庫(kù)內(nèi)水位下降較快時(shí)，土中孔隙水壓力與庫(kù)水位失去平衡，內(nèi)坡排水不暢，導(dǎo)致孔隙水壓力過(guò)大，易引起內(nèi)滑坡。大壩“病情”只能得到緩解，而未“痊愈”，只可帶病堅(jiān)持工作。

土工合成材料按水力特性可分為不透水的土工膜或土工復(fù)合膜和透水的土工織物，前者可以代替防滲體，起到截滲隔水作用；后者可代替反濾料，起到排水反濾作用。它的重量輕，運(yùn)輸量小，鋪設(shè)方便，比黏土防滲和砂礫石料排滲節(jié)省造價(jià)，縮短工期，容易保證施工質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的典型案例為位于福建省福清縣的犁壁橋水庫(kù)，壩高38.3 m，背水坡多年存在大面積濕潤(rùn)現(xiàn)象。后采用復(fù)合土工膜在土壩迎水坡作防滲層，鋪設(shè)面積1 845 m2，工期30 d，單位造價(jià)16元/m2，相當(dāng)采用黏土斜墻方案投資的1/3。其施工簡(jiǎn)便，設(shè)備少，一般民工即可掌握，而且這種防滲材料柔軟性好，能適應(yīng)壩體變形，耐腐蝕，有不怕鼠、獾、白蟻破壞等優(yōu)點(diǎn)，處理后的水庫(kù)經(jīng)過(guò)3年汛期超過(guò)正常高水位，未發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)現(xiàn)象，防滲效果顯著，達(dá)到了預(yù)期目的。

5.黏土防滲心墻防滲。（1）在清理過(guò)的無(wú)水基底上進(jìn)行。（2）與坡腳截水槽和堤身防滲體協(xié)同鋪筑，并盡量減少接縫。（3）分層鋪筑時(shí)，上下層接縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，每層厚以15 cm～20 cm為宜，層面間應(yīng)刨毛，灑水。（4）分段，分片施工時(shí)，相鄰工作面搭接碾壓應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

6.套井回填防滲。在造孔過(guò)程中經(jīng)常用垂球檢查孔斜度，實(shí)行不間斷連續(xù)施工，開(kāi)挖完工驗(yàn)收后立即回填黏土，避免塌孔。回填時(shí)監(jiān)督各施工參數(shù)，及時(shí)取樣試驗(yàn)。套井造孔前應(yīng)將水庫(kù)水位放至處理高程以下，造孔按兩奇一偶間隔進(jìn)行，孔位偏差不大于3 cm。井孔間有效搭接厚度不小于65 cm?？咨钜筮_(dá)到弱風(fēng)化基巖或相對(duì)不透水層，按施工實(shí)際作適當(dāng)調(diào)整。套井回填土料不含有機(jī)雜質(zhì)，土料含水量控制在18%～22%，回填土料鋪土均勻，松土層不超過(guò)25 cm。回填前將孔底浮土、碎石清理干凈，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理同意并進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收簽證后方進(jìn)行土料回填。回填時(shí)從由人工從三個(gè)方向進(jìn)土，進(jìn)一層土，進(jìn)行夯實(shí)后，方可再進(jìn)行填土?；靥钔梁涣下溴N高度2.0 m以上，夯擊不少于25次，土料粘粒含量大于30%，壓實(shí)干容重達(dá)1.58 t/m3以上。其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合施工技術(shù)規(guī)范要求。

該項(xiàng)技術(shù)利用沖抓式打井機(jī)具，在土壩或堤防滲漏范圍的防滲體中造孔，用黏性土料分層回填夯實(shí)，可形成一個(gè)連續(xù)的防滲墻，截?cái)酀B流通道。至今已有幾百座水庫(kù)和堤坊采用此法處理滲漏。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是正確解決壩身積水“堵”與“排”的關(guān)系，完成壩體套井黏土回填，并利用沖抓鉆在壩基中成功地建造防滲墻，實(shí)踐證明，它具有機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、工程量小、造價(jià)低、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)。

2.水平防滲。水平鋪蓋分利用天然黏土和人工填筑黏土兩種，可以就地取材、造價(jià)低、施工工作面大、工期短、簡(jiǎn)單易行，不需要特殊的施工設(shè)備和器材。按設(shè)計(jì)要求施工，可以滿足滲透穩(wěn)定，但滲透量較大，壩基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平鋪蓋防滲時(shí)，必須結(jié)合下游排水減壓設(shè)施。

二、結(jié)束語(yǔ)

土石壩滲透的原因很多，是錯(cuò)綜復(fù)雜的，必須加強(qiáng)檢查觀測(cè)，及時(shí)認(rèn)真分析研究，以便查明滲透產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地加以處理。同時(shí)應(yīng)相應(yīng)地做好設(shè)計(jì)、施工和 管理 運(yùn)行方面的工作，使水庫(kù)的使用壽命延長(zhǎng)，更好的為人民造福，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]亓麗媛，楊佳偉，楊嘉冰.土石壩繞壩滲漏的原因及處理措施[J].黑龍江水利科技，2007年04期.

[2]賀國(guó)慶，鄭艷君.土石壩滲漏原因淺析[J].水利天地，2007年.