土石壩缺陷分析

楊 潔（邯鄲市水利水電勘測設(shè)計研究院，河北 邯鄲市 056001）

土石壩缺陷分析

楊 潔
（邯鄲市水利水電勘測設(shè)計研究院，河北 邯鄲市 056001）

摘 要：為了更好的處理我國已經(jīng)投入運(yùn)行的土石壩出現(xiàn)的缺陷，更好的掌握了解這些土石壩的情況，使得我國的水利工程中土石壩管理水平顯著提高。文章依照實際的工作經(jīng)驗總結(jié)了幾種常見的土石壩缺陷，主要包括壩頂、壩高、面板、接縫、心墻以及基礎(chǔ)缺陷，并為這六種不同的缺陷提供了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：缺陷；土石壩；分析；處理

1 前言

土石壩是攔河大壩中使用最為廣泛的一種大壩類型，其結(jié)構(gòu)主要有均質(zhì)壩、心墻壩以及面板堆石壩。在使用中需要根據(jù)具體的施工要求以及地形要求選用不同的壩體結(jié)構(gòu)以及施工材料。由于土石壩的結(jié)構(gòu)相對較為簡單并且施工方便，成本較低，因而得到了廣泛的應(yīng)用，但是在后期的管理以及施工質(zhì)量控制上，土石壩相對較為復(fù)雜，并且還需要考慮一些特殊工況，例如高寒施工環(huán)境以及地震區(qū)域，大多數(shù)土石壩都會存在一定得缺陷。

2 土石壩缺陷分析

2.1 壩高缺陷。土石壩壩高的確定通常應(yīng)當(dāng)結(jié)合靜水位以及規(guī)定超高，在設(shè)計過程中許要結(jié)合大壩在沉降穩(wěn)定后的高度，因而所在設(shè)計中不考慮預(yù)留必要的超過，那么壩頂?shù)母叨仍趯嶋H的運(yùn)行中必然會不能夠滿足要求。并且壩高缺陷往往會出現(xiàn)不同的狀況，針對實際需要還要確定不同的處理方法。

2.2 壩頂缺陷。在土石壩結(jié)構(gòu)中放浪墻缺陷、路面老化缺陷等都屬于壩頂缺陷，具體包括施工縫、伸縮縫以及水平縫的拉裂、擠壓破壞，另外止水墻的破壞也屬于壩頂缺陷。在實際的施工中防浪墻同兩岸的連接也極其容易受到破壞，此類破壞也屬于壩頂缺陷。

對于壩體結(jié)構(gòu)以及防滲結(jié)構(gòu)來說，壩頂裂縫以及防浪墻的裂縫都不會有太大的影響，一般不需要盡心處理，但是該類部位的裂縫會影響管理工作的進(jìn)行，并對視覺享受造成影響，因此大多會對其進(jìn)行封閉處理，從而防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大。

壩頂缺陷會損害壩體結(jié)構(gòu)以及防滲結(jié)構(gòu)，因此必須對此類缺陷予以修復(fù)。主要的修復(fù)工藝主要包括：將原有破損止水去除，澆筑新的防浪墻，并進(jìn)行新止水以及防水材料的安裝，從而封堵滲漏結(jié)構(gòu)。

2.3 面板缺陷。混凝土面板堆石壩由于壩體不均勻沉降、上游水位變動、波浪淘刷、凍脹干裂、混凝土老化以及地震等因素的影響，面板及趾板混凝土易產(chǎn)生擠壓破損、脫空、隆起、塌陷、裂縫、凍融、混凝土老化等缺陷。

（1）面板裂縫是面板缺陷中比較常見的問題，除一些特殊情況外，一般是由于溫度和干縮引起的。面板裂縫一般不會導(dǎo)致壩體防滲結(jié)構(gòu)的破壞，但會因加速溶蝕、凍融、鋼筋銹蝕等而導(dǎo)致面板耐久性降低，因此在實際工程中也應(yīng)引起重視。

（2）由于壩體沉降偏大或地震作用，使面板產(chǎn)生擠壓破損、脫空、隆起、塌陷、裂縫等缺陷也是實際工程中較常出現(xiàn)的情況。若破損部位在水面以上，可采用回填一般混凝土，裂縫處理參照上文中提到的施工工藝；若破損部位在水面以下，則應(yīng)回填例如PBM聚合物混凝土、水下環(huán)氧混凝土等化學(xué)材料，然后進(jìn)行水下封縫處理。

（3）面板施工縫擠壓破壞是面板缺陷中另一常見的現(xiàn)象。在一些高壩的混凝土面板澆筑過程中，因設(shè)計或施工要求需要分段澆筑，因而在先、后澆筑的混凝土之間形成一個結(jié)合面，由于澆筑的不連續(xù)性，縫面處理不夠到位，導(dǎo)致新老混凝土結(jié)合不好，后期在結(jié)合面附近常出現(xiàn)裂縫、破損等缺陷。

（4）地處高寒大風(fēng)地區(qū)的大壩，由于溫差、結(jié)冰、干濕循環(huán)頻繁等因素的影響，面板混凝土容易產(chǎn)生凍融、凍脹破壞，表現(xiàn)為混凝土剝蝕、細(xì)裂縫、面板強(qiáng)度及耐久性影響等。

2.4 心墻缺陷。若遇到水平荷載或者豎向荷載，心墻的防滲結(jié)構(gòu)極其容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，并且土體本身還具有壓縮性能，因此即便填筑后心墻的高程還可能無法滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，因而會出現(xiàn)心墻局部不均或者同壩頂銜接不緊密的現(xiàn)象，從而存在滲漏的問題，這些問題都會給防滲性能帶來不利影響，所以在實際的操作施工中必須予以處理。心墻在整個土石壩中衛(wèi)浴中心位置，若心墻出現(xiàn)問題在竣工后難以進(jìn)行處理，除非情況十分特殊。一般對心墻缺陷的處理均在施工過程中。

施工過程中要求心墻的頂部超過靜水位一定高度，從而保證不會出現(xiàn)滲漏，并且要求心墻同壩頂防浪墻之間緊密結(jié)合。在實際的施工中心墻常常會因為不均勻沉降問題而出現(xiàn)高程不足現(xiàn)象，或者脫開壩頂現(xiàn)象，此時邊需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。另外若大壩處于地震區(qū)，壩體結(jié)構(gòu)就會因為地震現(xiàn)象而遭到損壞，出現(xiàn)滲漏問題，此時就需要對心墻進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

2.5 接縫缺陷。在整個大壩中，依照作用的不同以及位置的區(qū)別，面板壩接縫可以分成多種，并且在大壩的防滲系統(tǒng)中，接縫是最為薄弱最容易出現(xiàn)滲漏和發(fā)生止水失效的。下面就針對周邊縫以及面板垂直縫進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（1）周邊縫。在大壩結(jié)構(gòu)中，主要將趾板、面板之間的接縫稱作周邊縫，通常會在周邊縫中設(shè)置3道止水，并填充可壓縮材料。從變形性能上分析，周邊縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)相差較大，價值水體的荷載作用，極易使得趾板同面板之間出現(xiàn)相對位移。所以周邊縫便會出現(xiàn)損壞或者張開現(xiàn)象，甚至防滲結(jié)構(gòu)會由此出現(xiàn)損害。

（2）面板垂直縫。所謂的面板垂直縫即同壩軸線面板垂直的接縫，依照接縫的種類不同可以氛圍張性接縫和壓性接縫兩種。壓性縫是位于河床中部的垂直縫，主要在壩體的軸線中部，若壩體出現(xiàn)過大的沉降或者水庫水位漲幅過大，壓性縫便會受到擠壓，從而產(chǎn)生破損，一般中低壩的止水縫會設(shè)置一道，高壩則會設(shè)置兩道。張性縫則主要衛(wèi)浴兩岸壩肩附近，縫面會使用防粘合劑，并設(shè)置兩道止水，因而很容易受到外界影響而出現(xiàn)張拉破損。

2.6 基礎(chǔ)缺陷。在整個水利工程事故中，由于地基問題造成的事故比例相對較大，通過總結(jié)可以分析出主要包括以下幾種問題。首先，基巖面不平整或者在巖面上存在細(xì)小的裂縫，或者基巖沒有事先進(jìn)行灌漿處理；其次，沒有事先將表面風(fēng)化嚴(yán)重或者存在密集裂縫的巖石清除干凈；再者，在基巖內(nèi)部存在滲漏通道沒有及時予以發(fā)現(xiàn)；最后實現(xiàn)處理不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)不到位，由此造成了基礎(chǔ)缺陷問題。

結(jié)語

土石壩結(jié)構(gòu)往往會存在諸多的缺陷，依照缺陷的種類不同需要采用不同的處理方式，若僅僅是在壩頂路面出現(xiàn)老化或者面板出現(xiàn)裂縫等一些不會對土石壩安全運(yùn)行造成影響的缺陷，那么可以不處理或者僅僅進(jìn)行表面的封閉處理，但是若是出現(xiàn)對運(yùn)行管理以及工程安全等產(chǎn)生影響的缺陷，則必須盡快的進(jìn)行處理加固，消除缺陷。

參考文獻(xiàn)

[1]中國水利水電科學(xué)研究院.十三陵抽水蓄能電站上水庫混凝土面板裂縫檢測與分析[R]. 2012.

中圖分類號：TV641

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A