土石壩病害特點及除險加固技術

李蓓 李海彬 韓國梁

【摘要】土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。其優(yōu)點是：就地取材，節(jié)省鋼材、水泥、木材等重要建筑材料，減少了建壩過程中的遠途運輸；結構簡單，便于維修和加高、擴建；土石壩的壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能，對地基的要求低；施工技術簡單，工序少，便于組合機械快速施工。其缺點是：壩身一般不能溢流，施工導流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大等。本文主要對土石壩工程類別、工程建設中存在的病害進行分析以及在施工實施過程中應如何確保工程質量。

【關鍵詞】土石壩；病害特點；除險加固工程

近些年來，隨著國家經濟的快速發(fā)展，國家加大了對于水利設施的投入力度，各地掀起了一輪建設水利設施的高潮。在這一建設過程中，土石壩以其所具有的優(yōu)勢在建設過程中占據著重要的地位。在廣泛應用土石壩的過程中，由土石壩病害所導致的變形乃至潰壩問題不容忽視，應當做好對原有及新建土石壩相應的防滲加固措施，提高土石壩的使用可靠性及使用壽命。

1、土石壩病害的原因

1.1設計問題

設計質量差的問題，由于小型土石壩設計工作大多由建設單位組織工程設計招標，具有高水平設計技術能力的設計單位不屑來承攬業(yè)務，中標單位基本為一些資質等級較低的設計公司中標，存在著設計水平較低，專業(yè)性較差。設計人員組成的主力大部分為剛從院校畢業(yè)的學生，所完成的設計成果同現(xiàn)場情況脫節(jié)，水力水文計算數據不準，施工圖設計粗制濫造，造成施工過程中發(fā)現(xiàn)問題后返工，釀成質量事故和經濟損失。

1.2施工原因

土石壩大壩出現(xiàn)滲漏時對壩體的破壞一般有兩種情況，即滲透造成的破壞和壩體發(fā)生變形后的破壞。由于滲透造成的破壞經常是大壩基部出現(xiàn)滲流，使壩基周圍巖石層的土粒發(fā)生松動并出現(xiàn)變形，這種現(xiàn)象就屬于滲透變形破壞。在滲流的破壞下，壩體抵抗水流的沖擊張力變小，很容易在一些工程質量薄弱部位出現(xiàn)裂縫、彎曲變形、滑坡甚至潰壩的危險。由于土石壩大壩滲流處理不恰當，或處理不及時，使水從圍護區(qū)域內向外滲水，從而出現(xiàn)大量儲水滲出的現(xiàn)象，如果不能有效防治，就有可能出現(xiàn)土石壩圍壩或者大壩基部滲出水的量很大，不但蓄水量降低，還有可能使下游的水位升高，會出現(xiàn)農田淹沒、建筑物基部浸水等現(xiàn)象，給人們生命財產安全造成較大損失。

1.3管理問題

項目管理問題。有資金保障，合理的實施與管理方案是關鍵。必須要有一個分工明確的管理方隊伍，才能確保工程質量，達到除險加固的目的。否則項目管理不到位，造成工程質量差，加固工程失效，這方面的例子也不少。

2、土石壩除險加固技術

2.1土石壩施工中壩體和壩基的結合

土石壩施工中壩體和壩基的結合處是關鍵施工部位，因為整個土石壩的自身重量以及投入使用后外力所產生的壓力和重量都要由壩基來承受，因此壩基的穩(wěn)定性和堅固性直接影響了整個大壩的運行質量和安全性。在施工過程中要嚴格選擇壩基材料，科學計算壩高以及壩基能夠承受的最大壓力。如果壩基不需要特殊處理即可進行壩體施工，可以對壩基進行刨毛和重新碾壓，具體是對壩基進行表面含水量的處理，使壩基整體處于含水量的最大值，之后根據預先計算得到的碾壓參數作為依據，對壩基進行壓實處理后再鋪土壓實。如果壩基屬于非黏性土的材料，則必須現(xiàn)對壩基進行整體壓實的處理，在壩基上鋪上第一層土料，之后使用輕型機械對壩基進行碾壓處理。如果壩基屬于巖基的材料，則需要現(xiàn)對巖石表面凹凸不平的平面進行磨平、裂縫填充的處理，如果是已經破碎的基巖則還需要進行灌漿的處理。

2.2土石壩滲漏處理措施

混凝土防滲墻。此加固方式，可以在土石壩不放空水的情況下進行施工。防滲采用置換的方法，施工的質量相對其他工程的施工方式來說比較容易監(jiān)控、耐久性好、防滲水性高。

劈裂灌漿。劈裂灌漿是在土石壩沿壩軸線布置豎向鉆孔，采用壓力灌漿將壩體沿壩軸線方向打開，灌入泥漿，之后形成20cm厚的連續(xù)泥墻，目的是為了達到防漏加固。同時，泥漿使壩體濕化，增強壩體的密實度。而存在的缺點是只能適用于一般壩高50m以下的墻壩，并且要求在水位很少的情況下才能進行；灌漿的壓力不易控制，可能導致灌漿過程中壩體出現(xiàn)不穩(wěn)、滑坡等現(xiàn)象；有時會出現(xiàn)灌入大壩壩體中的泥漿凝結時間較長、耐久性比較差；防止劈裂灌漿與基巖和剛性建筑接觸處沖刷難度大，對施工人員的經驗要求非常高。

高壓噴射灌漿。先用鉆機打孔，然后將噴射管置于孔內含水管、水泥漿管和風管，由噴射出的高壓射流沖擊破壞墻體，同時隨噴射流引入水泥漿液與被沖切的土體摻攪，噴嘴上提，泥漿凝固。高噴灌漿起初是用于粉土層和砂土層的防滲，多年來在砂礫層中也起著一定作用。

2.3其他注意事項

對于土石壩普遍存在的壩基滲漏、繞壩滲漏等滲漏問題要進行全面的排查，通過使用帷幕灌漿的措施進行處理。對于溢洪道的加固處理，要在充分分析項目特點的基礎上，從水調節(jié)計算、溢流堰優(yōu)化、溢洪道優(yōu)化等角度具體提出科學、合理的溢洪道優(yōu)化改造設計方案。對于裂縫問題要進行施工處理控制，主要包括橫向裂縫和水平裂縫兩類。對于水平或垂直的裂縫可以直接進行沙壤土的填入及搗實密封處理，對于橫向的裂縫則需要先進行開挖處理后再進行回填，具體開挖過程中一般采用梯形斷面的方式進行處理，從而能夠保持較好的回填土和壩體之間的結合。由于土石壩本身一般建造在支流的位置，因此要對其上下游的壩坡進行專門的加固處理。

綜上所述，我國在總結土石壩除險加固上，論述了各種加固方法及一些相關技術。防洪安全方面，迫切需要除險加固。該文論述了土石壩病害特點，探討了土石壩除險加固技術和簡單的處理措施。目前應對土石壩除險加固意識進行推廣，全面做好水庫除險加固工作。

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