水利工程中土壩的裂縫及其處理措施

【摘要】本文主要闡述了水利工程中土壩裂縫的檢查與判斷、土壩裂縫開挖回填應(yīng)注意的幾個(gè)問題。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土壩；裂縫；處理措施

在水利工程中，土壩裂縫是較為常見的現(xiàn)象，裂縫的長度、寬度、深度和走向不同，其發(fā)生部位、特征和產(chǎn)生的原因也有較大差別。歸納起來可分為以下幾類：按裂縫的發(fā)生部位可分為兩種：在壩體表面的為表面裂縫，在壩體內(nèi)部的為內(nèi)部裂縫；按裂縫走向可分為橫向裂縫、糾、向裂縫、水平裂縫和龜紋裂縫等；按裂縫成因分類，可分為變形裂縫、滑坡裂縫、干縮裂縫、凍融裂縫、水力劈裂縫、溯流裂縫和振動(dòng)裂縫；土壩出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象多種多樣，水利工程技術(shù)人員必須進(jìn)行有針對(duì)性的分析、判斷，提出治理土壩裂縫的具體措施。

1、土壩裂縫的檢查與判斷

1.1裂縫的檢查

（1）橫向裂縫檢查。容易發(fā)生橫向裂縫的部位：大壩與兩岸接頭；河床臺(tái)地垂直上方；壩基有壓縮性過大的軟土上方；土壩內(nèi)與剛性建筑物結(jié)合段上方；土壩施工接頭處；施工導(dǎo)流合龍段等部位。

（2）內(nèi)部裂縫檢查。可能發(fā)生內(nèi)部裂縫的情況或部位：窄心墻“拱效應(yīng)”造成的水平裂縫；狹窄河谷“拱效應(yīng)”造成內(nèi)部裂縫或空穴；土壩與混凝土或漿砌石體等壓縮性小的材料相鄰處等部位。

1.2裂縫的判斷

要按各種裂縫的特征進(jìn)行判斷，通過系統(tǒng)的檢查觀測和分析正確判斷裂縫的性質(zhì)。內(nèi)部裂縫一般要結(jié)合壩基壩體情況從以下幾個(gè)方面進(jìn)行判斷，如有其中之一者，就能出現(xiàn)內(nèi)部裂縫。

（1）在庫水位升到某一高程時(shí)，在沒有外部影響的條件下，滲漏量突然有規(guī)律增加。

（2）沉陷、位移量較大的壩段。

（3）填土碾壓較差，沉陷量比設(shè)升值小，無其他客觀因素影響。

（4）個(gè)別測壓管水位比同斷面的其他測壓管水位低得多，浸潤線呈現(xiàn)反常；或注水試驗(yàn)時(shí)，滲透系數(shù)超過壩體其他部位；或在庫水位升到某一高程時(shí)，測壓管水位突然升高。

（5）鉆探時(shí)孔口無回水，或鉆桿突然掉落。

（6）沉陷率懸殊的相鄰壩段。

對(duì)容易出現(xiàn)裂縫的部位，要通過變形觀測和滲流觀測所得結(jié)果進(jìn)行判別，先確定裂縫位置，再對(duì)裂縫進(jìn)行觀測，按觀測結(jié)果確定處理方案。

2、土壩裂縫的處理

2.1開挖回填應(yīng)注意的幾個(gè)問題

（1）開挖長度要超出裂縫兩端lm以外，深度要超過裂縫盡頭0.5m，坑槽底寬要大于0.5m，先挖成臺(tái)階狀，回填時(shí)削成梯形。

（2）開挖前向裂縫中灌入白灰水，以掌握開挖的邊界和深度，較深的縫要注意開挖邊坡的穩(wěn)定、安全和出土便利。挖出的士料不可大量堆積在坑邊，不同土質(zhì)要分區(qū)堆放。

（3）開挖邊坡應(yīng)滿足穩(wěn)定及新舊填土結(jié)合的要求，開挖后要保護(hù)坑口和結(jié)合面，避免日曬、風(fēng)干、雨淋或冰凍，以防干裂、進(jìn)水或凍裂。

（4）回填的士料要按壩體上料和裂縫性質(zhì)選用，對(duì)沉陷裂縫要選用塑性較大的土料，控制含水量大于最優(yōu)含水量1%-2%，對(duì)滑坡、干縮和冰凍裂縫的回填土料，要控制含水量等于或低于最優(yōu)含水量1%-2%。

（5）回填前要檢查坑槽周圍上體的含水量，如偏干要把表面潤濕如上體過濕或冰凍，要清除后進(jìn)行回填。

（6）回填土要分層夯實(shí)，填土層厚度為10cm-15cm，壓實(shí)厚度為填土厚度的2/3?；靥钔亮系母芍囟龋仍瓑误w土料的干重度稍大些。

（7）回填時(shí)，要把開挖坑槽的階梯逐層削成斜坡，并進(jìn)行刨毛、灑水，要尤其注意坑槽邊角處的夯實(shí)質(zhì)量。

2.2灌漿法

灌漿法主要分為重力灌漿和壓力灌漿。前者僅靠漿液自重灌入裂縫，后者主要借助機(jī)械壓力使?jié){液灌入裂縫，灌漿的漿液，一般為黏土泥漿，在浸潤線以下部位，摻入一部分水泥，制成黏土水泥漿，以促進(jìn)它硬化。

（1）灌漿的漿液。漿液要有良好的流動(dòng)性、析水性和收縮性。流動(dòng)性好能保證漿液的擴(kuò)散效果；析水性好可滿足灌漿后迅速析水固結(jié)；收縮性好能使?jié){液與壩體結(jié)合處快速收縮而密實(shí)。

灌漿的漿液通常有純泥漿和水泥黏土漿。前者多用于浸潤線以上壩體裂縫的填充；后者常用于浸潤線以下裂縫的灌漿和與剛性建筑物接觸的裂縫灌漿。泥漿土料通常選用粉質(zhì)黏土或重粉質(zhì)壤土，土料的物理性能應(yīng)可靠，控制指標(biāo)大致為：黏粒含量30%-50%；粉粒含量40%-60%；砂粒含量小于10%，塑性指標(biāo)10%-20%；土的有機(jī)質(zhì)含量小于2%；可溶性鹽含量小于8%。

為保證施工方便和提高灌漿效果，有時(shí)要加入附加劑來調(diào)整泥漿的性能?？梢該饺牖瘜W(xué)藥劑（如水玻璃等）、殺蟲劑，主要用以改善泥漿的黏度，增加漿液的流動(dòng)性，增強(qiáng)灌漿后的初期強(qiáng)度，加快初凝時(shí)間，驅(qū)趕和毒殺危害壩體安全的小動(dòng)物（如白蟻獾等）。

泥漿的濃度一般決定于泥漿的配合比，一般的配置方法主要有干法制漿和濕法制漿。干法制漿是把土?xí)窀煞鬯?，用單位體積泥漿所需的干土重和水重用量來計(jì)算。濕法制漿是把濕土直接放入攪拌機(jī)拌制，此方法在目前堤壩灌漿中采用廣泛。灌入的漿液要掌握“先稀后濃”的原則，稀漿充填細(xì)縫及縫尖，漿液逐漸加濃，達(dá)到原設(shè)計(jì)濃度。在灌注流速較大的裂縫時(shí)，為及時(shí)堵塞通道，應(yīng)摻入適量的砂、礦渣末、玻璃纖維等材料。

（2）灌漿壓力。灌漿壓力的大小，直接影響灌漿質(zhì)量，需在保證壩體安全的條件下選用灌漿壓力，如采用較大壓力，應(yīng)加大泥漿擴(kuò)散半徑，減少灌漿孔數(shù)，并且在較大壓力下，漿液析水較快，獲得較大的泥漿密度。而壓力過大，對(duì)壩體穩(wěn)定就可能導(dǎo)致不利影響。采用的最大壓力要小于灌漿部位以上的士體重量。灌漿壓力要從小到大，逐步增加，不可突然增大。在孔口附近，灌漿壓力不可過大，并要隨鉆孔深度而逐漸加大壓力。對(duì)土體密實(shí)度較差的壩，灌漿壓力應(yīng)嚴(yán)格控制。在裂縫不深及壩體單薄的條件下，要使用重力灌漿。

（3）應(yīng)注意的幾個(gè)問題

①對(duì)長而深的非滑動(dòng)性縱向裂縫，灌漿時(shí)要尤其慎重，應(yīng)采用重力或低壓灌漿，防止影響壩坡穩(wěn)定。

②對(duì)尚未作出判斷的縱向裂縫，不可采用壓力灌漿處理。

③灌漿后，漿液中的水分向裂縫兩側(cè)上體滲入，上體含水量增高，建筑物本身的強(qiáng)度降低，所以，采用灌漿處理時(shí)，必須密切注意壩坡穩(wěn)定，如果發(fā)現(xiàn)突然變化，要馬上停止灌漿。

④要避免漿液堵塞濾層，還要防止?jié){液進(jìn)入測壓管等觀測設(shè)備中影響觀測工作。

⑤在灌漿過程中，要加強(qiáng)土壩沉陷、位移和測壓管的觀測工作。