水庫大壩滲漏原因及防治措施

李同安

(中鐵十八局集團有限公司，天津　300222)

水庫大壩滲漏原因及防治措施

李同安

(中鐵十八局集團有限公司，天津300222)

【摘要】水庫大壩滲漏是水利工程較為常見的問題，類型眾多，狀態(tài)多樣，成因復雜，后果嚴重，必須高度重視，切實加強防治。本文分析了大壩滲漏原因，介紹了相應的防治措施。

【關鍵詞】水庫大壩；滲漏；原因；對策

水庫建設中，預防水庫壩體滲漏是一項重要工作。我國多年來的實踐顯示，水庫大壩、堤壩滲漏現(xiàn)象比比皆是，不但直接降低了蓄水功能和效益，也給工程帶來隱患，影響到大壩工程質量和效益目標。聯(lián)系實際，把握水庫大壩滲漏的狀況和原因，提出準確的防治措施，有效杜絕水壩滲漏，對提高水庫建設質量，更好地為三農服務，為現(xiàn)代化建設服務，意義重大。

1大壩滲漏的常見類型和狀況

大壩滲漏的表現(xiàn)相當多，而且狀態(tài)復雜，治理難度也較大，是水電建設和使用中的突出問題。

1.1　大壩滲漏的常見類型

大壩滲漏的常見類型有水漬水流的滲透破壞和壩體受力變形破壞兩種，而從滲透破壞發(fā)生的機理看，一般將滲透破壞分為流土、管涌、接觸沖刷和接觸流土四種類型。

在水流滲透和外力的作用下，會使壩體的巖土體受到沖擊，巖土體的顆粒或顆粒成分、顆粒結構等，發(fā)生移動、改變，此現(xiàn)象即為大壩滲漏，也稱滲透破壞。滲透水流作用下的壩體抗剪強度降低，一些部位發(fā)生不規(guī)則變形、不均勻裂縫、局部結構位置下滑、結構形體變化，即為變形破壞。變形破壞又分為滑坡、崩岸等幾種形式。

1.2　大壩滲漏及其后果

大壩的病害現(xiàn)象包括滲透破壞和變形破壞，主要表現(xiàn)為壩體巖土層被沖擊，逐漸被掏空、流失，形成空心形狀，這就極大地降低了阻水作用，壩體的蓄水功能也就逐漸喪失。壩體的變形更是直接破壞了大壩形體，使壩體移動或結構變形，無法蓄水，同樣損害了大壩的蓄水功能，直接影響到大壩作用的發(fā)揮。

水庫堤防滲透通常是指水體向圍護區(qū)(庫盆、堤防保護區(qū))外滲而產生水量漏失的現(xiàn)象。如其滲漏量較大，將顯著減少水庫效益; 降低軟弱結構面強度，使某些巖土或斷裂帶充填物產生滲透變形; 造成相鄰低谷、洼地或壩基揚壓力增加，下游地下水位抬升，使建筑物地基浸沒、失穩(wěn)。

大壩的滲透變形對土石壩的穩(wěn)定影響極大，大壩滲透后，會直接引起相關部位的損傷，例如：防洪堤和邊坡發(fā)生塌滑，使大壩失去防護依托，易受洪水破壞；大壩巖溶區(qū)覆蓋土層中的洞穴和地表，在滲透作用下，會產生塌陷，直接降耗大壩的抗沖擊力度；大壩滲漏還會使供水井、壩基排水孔和減壓井等發(fā)生淤塞，使大壩失去減輕負荷的功能，影響其使用壽命，更直接嚴重地影響了大壩自身的安全；此外，由于滲透，開挖基坑和地下工程中，就會遇到流砂，斷層破碎帶、軟弱夾層、裂隙，出現(xiàn)洞穴，并帶出洞穴中的松散物質等，這些狀況，也都極不利于大壩建設，或增加成本，或降低效能，或無法建設。許多事實證明：大壩受到水流滲透后，輕則降低了大壩的蓄水功能，造成大壩效益降低，達不到水電建設目標；重則沖擊、分裂壩體，破壞大壩結構，出現(xiàn)開裂、崩塌，直接損壞大壩，使得水電項目遭受巨大損失。因此，充分掌握大壩滲漏的表現(xiàn)狀態(tài)，分析其生成的原因，有針對性地提出解決方案，切實加強大壩滲漏的加固防范，就顯得非常必要。

2大壩滲漏形成的主要原因

大壩滲透形成的原因是多種多樣的，既有內部的原因，也有外部的原因。國外研究認為，土石壩遭受破壞，其中40%是大壩基礎或壩體土層被滲透、被變形造成的。我國類似的壩體滲漏現(xiàn)象更為嚴重，調查發(fā)現(xiàn)，60%的大壩問題是由滲透和變形所引起。

一般來說，大壩滲漏的直接原因是由壩體施工砌筑過程中，出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)造成的。除了材料(如：石料、泥土、水泥等)本身的質量之外，更多的是人為設計與施工不良因素的共同作用，導致許多滲漏問題潛伏。概括起來，大壩滲漏的常見原因如下：

a.基礎施工未抓好質量。在基礎施工時，水泥砂漿攪拌不均，使壩體的強度降低；或者基礎清淤不徹底，留有余漬，會使壩體滲漏或下沉。施工中，坐漿、振搗未按規(guī)定操作，都易形成空洞或留下縫隙而具備滲漏條件。

b.材料不合格。所用水泥強度不達標，或含有溶解物質，水泥質量不合格，降低了壩體硬度，使壩體在長期的負荷下，不敵水流沖擊，逐漸被滲透，甚至腐蝕，壩體遭受破壞。此外，所用石料本身存在不同程度風化，具有較多裂隙，也易形成滲漏。

c.混凝土質量不合格。水泥、砂、碎石等的配比不合格，攪拌不勻，振搗不力，水泥砂漿不飽滿，造成混凝土結合不勻、不緊密，使混凝土硬度降低，質量不達標，長期運作之后，會造成滲漏；或混凝土留有縫隙，直接產生滲漏。

此外，施工中的技術不到位，方法不當等，也會造成施工質量問題，導致壩體滲漏。這些都需要加強防治，徹底解決。

3大壩滲漏的防治措施

大壩施工階段預防滲漏，可采取加強現(xiàn)場施工控制的辦法，通過保證施工材料達標，優(yōu)化施工技術，改善施工條件，采取新的措施，力求有效地防止?jié)B漏。例如：提高水泥等級，加強施工監(jiān)控，保證質量，技術上可在壩面澆筑鋼筋混凝土面板，壩基改混凝土齒槽及趾板，并對壩基巖石進行固結灌漿及帷幕灌漿等處理。而已經建好使用中的大壩，其滲漏防治難度相對加大，需要引入新技術，采取補救措施，解決滲漏問題。

3.1　明確大壩滲漏防治的指導思想

大壩滲漏的防治，包括除險加固，滲漏彌補等。要充分認識防治滲漏的重要性和必要性，自覺加強風險防范意識，防控滲漏。同時要有明確的目標，以便克期完成滲漏防控任務，保證大壩功能正常發(fā)揮。大壩滲漏的防治任務至少應包括以下幾項：

a.盡量控制和減少滲漏面積和滲漏量，把損失降到最低。盡力把滲流出口比降和堤身的浸潤線降到最低。

b.維護大壩，努力提高大壩堤身和堤基抵抗?jié)B透破壞的能力?？刹扇√岣叩躺砻軐嵍?、消除堤身堤基隱患、放緩邊坡、貼坡排水、透水后戧或蓋重等措施，盡早釋放大壩滲透壓力，減緩沖擊，盡量保證大壩地基與水工建筑物有足夠的靜力穩(wěn)定性，延長大壩壽命，保證大壩功能正常發(fā)揮。

c.防止?jié)B透進一步擴大，減少滲透破壞。在維持滲透趨小的基礎上，逐步杜絕滲漏。

為完成這些任務，首先要確立起大壩滲漏防范的主動意識，做好戰(zhàn)略規(guī)劃，提出防控預算，做好并有效實施整改計劃。特別在滲漏出現(xiàn)、風險突發(fā)的情況下，要根據實際情況，啟動預案，加大大壩加固的力度，力求把大壩滲漏的損失降到最低，解決滲漏問題，維護和提升大壩的蓄水功能，實現(xiàn)大壩建設目標。

3.2　垂直防滲處理地基滲漏

在地基透水層比較淺薄、隔水層淺薄的情況下，可采取地基垂直防滲的辦法防止?jié)B漏加大，甚至杜絕滲漏。可增加封閉式防滲幕墻，以有效控制大壩堤壩地基的滲流量，減緩其滲透壓力，進而根治大壩地基滲漏。垂直防滲地基滲漏技術使用比較成熟的有射水法、鋸槽法、兩鉆一抓法等，這些技術方法都是薄墻施工中較為常用的技術。作為封閉式防滲墻防漏，可以截斷滲流通道，防治滲漏的效果是相對顯著的，但這一做法也有一定的副作用，主要是影響了大壩下地下水的自然平衡關系，整體水環(huán)境及其各種因素的關系可能遭受破壞，而且造價較高，成本較大，使用時必須充分考慮，科學論證，審慎采用。大壩中滲透層相對較厚，隔水層較深的雙層壩基可以采用封閉式的垂直防滲墻體，這樣的方案，利弊俱現(xiàn)。好處是防滲效果顯著，不足是施工難度大，工程造價高，因此應該謹慎選用。要在地質資料準確、勘察資料充分并經滲流計算論證后方可采用。垂直防滲墻體一般設置在臨水的堤壩腳體或堤壩頂端的臨水一側。靈活采用射水、鋸槽、輪銑、高噴灌漿等成墻技術，或綜合應用這些技術進行施工，以保證垂直防滲墻的功效。

3.3　背水側壓滲蓋重

即在堤壩的背水一側，填加蓋重土物，以下壓滲漏部位。一般來說，為了避免垂直防滲墻施工造價成本過高的問題，就可采用背水側壓滲蓋重的辦法來防止?jié)B漏，填壓土物，增加重力。一般可通過研究地基弱透水表層與透水層的滲流交換狀況，研究滲透揚壓力與蓋重土層有效重力的平衡關系,建立起普遍適應性的堤防蓋重壓滲計算模型，以確定具體的蓋重措施。必要時在后蓋末端增設減壓溝或減壓井，以縮短后蓋寬度，這是在后蓋寬度很長時的應對措施。這一方法施工簡單，投資也較少，可聯(lián)合使用排水溝，達到滲水不滲土的目的。

3.4　排除堤壩漏洞和跌窩

大壩堤身漏洞和跌窩往往由生物洞穴產生，相對比較隱蔽，汛前不容易發(fā)現(xiàn)，但一經出現(xiàn)，往往快速發(fā)展，危害很大。這需要防患于未然，汛前做好除險跟蹤。應先做好探查，切實發(fā)現(xiàn)漏洞和跌窩的位置、大小、深度等，采取開挖回填的方法進行除險，必要時充填灌漿，封閉這些漏洞。施工土質差、碾壓不密實的堤壩，可采取劈裂式帷幕灌漿法加固堤身，防止堤身滲漏。一般是將局部壩體沿壩軸線方向劈裂，然后灌進合適的泥漿，形成鉛直連續(xù)的防滲泥墻，并堵塞堤壩的漏洞裂縫，切斷堤壩軟弱層，以提高壩體的防滲能力，借助漿、壩互壓和濕陷，使大壩壩體內部應力重新分布，進而有效提高壩體的穩(wěn)定性。劈裂灌漿法能夠形成垂直連續(xù)的防滲帷幕，有效解決壩體的滲透問題，而且還能夠通過漿、壩互壓和溫化變形，調整壩體內部應力，使?jié){脈兩邊 3～5m 的土體都得到密實，這就加大了防滲帷幕帶。近十幾年來，土壩壩體劈裂灌漿得到普遍性應用，不但低壩防滲使用這一方法，高壩防滲也在使用。有時候甚至把壩體和地基都劈開灌漿，形成新的防護帶，使壩體和地基連成一體，以大幅度增加防滲功能。

3.5　做好堤壩頂端和堤壩邊坡的防護

可結合交通要求，修筑水泥混凝土或瀝青混凝土路面，以重壓壩體，防治滲漏。路面可與臨水坡的護坡緊密連接，并向兩面傾斜，以排除路面的積水，減少潛在浸潤。常臨風浪較大的大壩，可設置堤壩頂防浪墻。邊坡則著重以灌砌石、漿砌石、干砌石、混凝土、模袋混凝土等辦法來護坡， 如果滲漏問題較為輕微，坡段高，堤坡不常被浸水，也可選用草皮護坡。如果出現(xiàn)有堤壩滑坡，可適當削減堤坡承載，減低重量，并加固堤坡的底部，給以壓重，增加阻力，盡量減少滑動力。具體的措施選用，可根據堤壩頂端和邊坡的實際狀況，充分考慮防滲效果和成本投入，選擇合適的技術和方法。

3.6　防治崩岸

泥石流、劇烈洪水會造成更大的災變，包括大壩堤岸被沖刷崩塌等，這類問題的后果更為嚴重，可能直接毀壞大壩。一般主要采用拋石防護方法，通過填石塊，充實掏空體，加上灌漿，保證拋石聯(lián)結緊密，加固壩岸。其他措施還有很多，如：釘木樁，沉排木，加鋼板樁，加丁壩、順壩，填石籠、四面六邊透水框架等，這些方法各有特色，可根據具體情況適當選用。

4結語

水庫大壩滲漏問題的防治，一直是水利和水電部門一項非常重要的工作，責任重大，任務艱巨。必須提高認識，高度重視，采取切實可行的防治措施，有效解決滲漏問題，以使水庫發(fā)揮更大的經濟效益，更好地實現(xiàn)建設目標。

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Reasons for reservoir dam seepage and prevention measures

LI Tong’an

(ChinaRailway18BureauGroupCo.,Ltd.,Tianjin300222,China)

Abstract:Reservoir dam seepage is a common problem in water conservancy projects, which is characterized by numerous types, status diversity, complex causes and serious consequences. It should be paid high attention and prevented. In the paper, the dam seepage reasons are analyzed, and corresponding prevention measures are introduced.

Key words:reservoir dam; seepage; reasons; countermeasures

中圖分類號：TV697.3+2

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8241(2015)12-0033-04

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.011