試論小型土石壩水庫(kù)的病險(xiǎn)分析及除險(xiǎn)加固措施

葉耀健

（重慶市梁平縣水土保持站，重慶 405200）

1 土石壩存在的病險(xiǎn)分析

要想達(dá)到理想除險(xiǎn)加固效果，首先必須對(duì)水庫(kù)的各種病險(xiǎn)有一個(gè)較為清楚的認(rèn)識(shí)，以便根據(jù)不同的實(shí)際情況采取不同的技術(shù)措施，通過筆者的歸納總結(jié)，病害的特點(diǎn)可歸納為兩類:一類是結(jié)構(gòu)性病害，主要是由結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定、剛度、構(gòu)造等因素而產(chǎn)生的病險(xiǎn)，具體表現(xiàn)于滑坡、裂縫、排水溢洪設(shè)施問題等；二類是滲漏性病害，其主要是由壩體及其接合體抗?jié)B性能不足而造成的病險(xiǎn)。具體來(lái)說(shuō)包括以下幾種。

1.1 裂縫。裂縫可以說(shuō)是土石壩病害中較為常見的現(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，裂縫寬窄長(zhǎng)短深淺不一。裂縫有平行壩軸線的縱縫，也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。在進(jìn)行大壩除險(xiǎn)加固時(shí)，應(yīng)對(duì)裂縫的范圍、位置、長(zhǎng)度、寬度、深度、數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)定，以便確定其影響程度，從而采取確切的措施。

1.2 滲漏。滲漏一直以來(lái)都是危害土石壩安全的主要因素之一，按滲漏的部位可分為壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏、繞壩滲漏；按滲漏性質(zhì)可分為正常滲漏和異常滲漏；按滲漏現(xiàn)象可分為散浸和集中滲漏。對(duì)于因滲漏而引起的壩體破壞或滲漏量過大，且影響蓄水和造成土石壩整體或局部失穩(wěn)的，稱為異常滲漏，異常滲漏則是考核壩體病險(xiǎn)程度的主要指標(biāo)之一，若出現(xiàn)地面凸起、坍塌或管涌現(xiàn)象則表現(xiàn)滲漏很嚴(yán)重，急需處理。

1.3 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，壩基土的抗剪強(qiáng)度不足，外界因素?cái)_動(dòng)(如地震、壩周圍動(dòng)荷載)等，而導(dǎo)致壩體局部或整體的滑動(dòng)。實(shí)際上滑坡往往是多種原因綜合產(chǎn)生的，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)滑坡征兆后，應(yīng)及時(shí)認(rèn)真調(diào)查研究，分析滑坡產(chǎn)生的原因，并根據(jù)不同的情況，采取有效的方法及時(shí)處理。

1.4 護(hù)坡?lián)p壞。護(hù)坡是土石壩的重要組成部分，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，土壩壩坡大都存在不同程度的毀壞，嚴(yán)重的將威脅大壩的安全。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。因此，需要綜合性的分析護(hù)坡產(chǎn)生的問題。

1.5 輸、泄洪建筑物老化、破壞。隨著使用年限的增加，許多土石壩的輸、泄洪建筑物老化，甚至出現(xiàn)裂縫、斷裂、露筋、漏水等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了這些建筑物的接體性和安全性。特別是遇到壩下埋管時(shí)，極易導(dǎo)致接觸沖刷破壞；有時(shí)也存在溢流面和泄槽未襯砌或質(zhì)量差、沖蝕，無(wú)消能工或消能工不完善，基礎(chǔ)淘刷等，以上情況均危及壩體安全。

1.6 防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。我國(guó)有很多土石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)低，達(dá)不到規(guī)范要求的洪水標(biāo)準(zhǔn)。水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)低于頒布的防洪標(biāo)準(zhǔn)，壩高低于設(shè)計(jì)洪水位的要求。

2 土石壩除險(xiǎn)加固技術(shù)措施

2.1 裂縫預(yù)防與處理

土石壩發(fā)現(xiàn)裂縫后，應(yīng)通過壩面觀測(cè)、開挖探槽和探井，及時(shí)查明裂縫情況，其中包括裂縫形狀、部位、寬度、長(zhǎng)度、深度、錯(cuò)距、走向、嚴(yán)重程度以及其發(fā)展，并弄清楚裂縫產(chǎn)生的原因。根據(jù)裂縫觀測(cè)資料，針對(duì)不同性質(zhì)的裂縫，采取不同的加固處理方法，一般有翻筑、灌漿、放緩壩坡、加做戧臺(tái)及加做保護(hù)層等措施，究竟采取一種措施，還是多種措施，應(yīng)根據(jù)上述裂縫的情況和產(chǎn)生的原因而定，具體而言:①對(duì)縱向沉降裂縫，可采用無(wú)粘性的細(xì)粒土回填，當(dāng)壩的沉降未穩(wěn)定前，不要把壩面掩蓋，可發(fā)現(xiàn)有無(wú)新的裂縫出現(xiàn)。②防滲體中產(chǎn)生的橫向裂縫，往往比較隱蔽，對(duì)此類裂縫，應(yīng)沿縫挖槽，用不透水土料回填，一般裂縫加固處理采用開挖回填、裂縫灌漿以及兩者相結(jié)合的方法。

2.2 滲漏預(yù)防與處理

土石壩各種異常的滲漏，無(wú)論發(fā)生在什么部位都應(yīng)追尋其原因采取處理方法。滲漏控制的標(biāo)準(zhǔn)是:保證壩體和壩基的滲流穩(wěn)定，其抗?jié)B比降和滲透流速滿足穩(wěn)定要求；控制滲流量，盡量減少滲漏損失；控制下游剩余水頭，防止?jié)B透變形破壞，保證下游邊坡穩(wěn)定，減少下游沉降。在所有除險(xiǎn)加固措施中，防滲加固技術(shù)措施、方法最多。對(duì)于大壩防滲體，常用的防滲加固措施有各種形式的灌漿、防滲墻，復(fù)合土工膜等。

2.3 滑坡預(yù)防與處理

土石壩滑坡是土石壩主要病害之一，不僅使工程損失較大，甚至可以造成土石壩潰壩失事，危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。土石壩滑坡預(yù)防最根本的措施當(dāng)然在于土石壩的建設(shè)階段，主要是地質(zhì)的勘察和設(shè)計(jì)的合理。對(duì)于運(yùn)行使用期間的土石壩其預(yù)防滑坡的主要措施則在于加強(qiáng)土石壩的檢查觀測(cè)與資料分析，及時(shí)做出滑坡預(yù)報(bào)。在滑坡處理方面，由于滑坡產(chǎn)生的原因是滑動(dòng)力超過了抗滑力。因此，在處理滑坡時(shí)，應(yīng)當(dāng)掌握的原則是:設(shè)法減少滑動(dòng)力，增加抗滑力。其做法是:“上部減載”與“下部壓重”?！吧喜繙p載”就是在滑坡裂縫上部進(jìn)行削坡處理，以保持穩(wěn)定:“下部壓重”就是放緩下部壩坡、坡腳處筑鎮(zhèn)壓臺(tái)或滑坡體下部做壓坡體等。當(dāng)滑坡穩(wěn)定后應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行滑坡處理。

2.4 護(hù)坡?lián)p壞預(yù)防與處理

護(hù)坡?lián)p壞的預(yù)防主要在于對(duì)其有效的管理和維護(hù)，對(duì)于護(hù)坡破壞后應(yīng)采用何種加固修理措施。應(yīng)根據(jù)護(hù)坡破壞的主要原因;原護(hù)坡的結(jié)構(gòu)形式，破壞范圍的大?。唤ㄖ牧?；氣溫和風(fēng)力；施工設(shè)備和庫(kù)水位情況；技術(shù)上可靠性和經(jīng)濟(jì)上合理性等有關(guān)因素，進(jìn)行綜合分析比較后，合理選定。常用的方法有漿砌石或現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、壩面塑膜保溫、加厚反濾墊層、填補(bǔ)翻修等，這些方法可根據(jù)不同的情況加以選擇一種或多種，漿砌石或現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡適用于吹程較遠(yuǎn)，風(fēng)浪較大，經(jīng)常發(fā)生破壞的護(hù)坡壩段；加厚反濾墊層則適用于北方冰凍地區(qū)由于反濾墊層厚度不夠而產(chǎn)生的護(hù)坡破壞；對(duì)于施工質(zhì)量差引起的局部脫落、塌陷、崩塌和滑動(dòng)等破壞，可采用較為簡(jiǎn)單的填補(bǔ)翻修。

2.5 輸、泄洪建筑物的維護(hù)與更新

輸、泄洪建筑物的老化、破壞主要是在長(zhǎng)期的使用過程中而產(chǎn)生的自然損壞，所以為了預(yù)防這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，最重要的是加強(qiáng)建筑物的維護(hù)與管理，并實(shí)時(shí)檢查建筑物的使用情況，及時(shí)更新和改造。

2.6 提高防洪能力

針對(duì)我國(guó)有很多土石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)低這個(gè)現(xiàn)狀，可采取以下兩種措施加以解決:一是加高大壩，增加水庫(kù)調(diào)蓄能力，對(duì)削減洪峰的作用較大，對(duì)下游防洪有利:二是加大泄洪建筑物規(guī)模，擴(kuò)大泄洪能力，從而提高防洪能力。另外，對(duì)下游防洪有重要要求的水庫(kù)應(yīng)盡可能增加壩高，必要時(shí)再結(jié)合擴(kuò)建泄洪設(shè)施。

結(jié)語(yǔ)

由于土石壩除險(xiǎn)加固方法有其特定的適用范圍，具有一定的局限性，所以，應(yīng)對(duì)每一具體水利工程病險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析。包括病險(xiǎn)情況、除險(xiǎn)加固要求、工程費(fèi)用等各方面的因素。選擇經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可靠的土石壩除險(xiǎn)加固方法。

[1]黨雪梅.土石壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)水利[J].技術(shù)監(jiān)督，2010，18(5).

[2]顧淦臣，束一鳴，沈長(zhǎng)松.土石壩工程經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新[M].北京:中國(guó)電力出版社，2004.