水利工程土質(zhì)堤壩防滲漏的重要性和技術措施

李文立　郭杰　張鵬

摘 要：水利工程作為關系我國國計民生的重大工程項目之一，對其堤壩滲漏問題的治理顯得尤為重要。從我國水利工程的建設現(xiàn)狀來看，滲漏是水庫與堤防工程的常見病險形式之一，這一問題已經(jīng)嚴重影響水利工程運行安全與使用壽命。而要從根本上解決滲漏問題，首先就必須了解滲漏的主要形式及其出現(xiàn)的原因。本文首先闡述了水利工程土質(zhì)堤壩防滲漏的重要性，然后分析了土質(zhì)堤壩滲漏的主要表現(xiàn)形式及其原因，最后提出了相應的防滲漏技術措施。

關鍵詞：水利工程;土質(zhì)堤壩;防滲漏;重要性;技術措施

中圖分類號：TV698.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）23-0070-03

Importance and Technical Measures of Seepage Prevention of

Soil Embankment and Dam in Water Conservancy Project

LI Wenli1 GUO Jie1 ZHANG Peng2

（1.Yuanyang County Water Conservancy and Hydropower Construction and Installation Co.， Ltd.，Yuanyang Henan 453500;

2.Yuanyang County Rural Drinking Water Safety Project Management Center，Yuanyang Henan 453500）

Abstract： As one of the major engineering projects related to China's national economy and people's livelihood， water conservancy projects are particularly important for the treatment of leakage problems of dams. From the current construction status of water conservancy projects in China， leakage is one of the common forms of disease in reservoirs and dikes， which has seriously affected the safety and service life of water conservancy projects. To fundamentally solve the leakage problem， we must first understand the main form of leakage and the reasons for its occurrence. This paper first expounded the importance of seepage prevention of soil dams in water conservancy projects， then analyzed the main manifestations and causes of leakage of soil dams， and finally proposed corresponding anti-leakage technical measures.

Keywords： hydraulic engineering;earth dam;seepage prevention;importance;technical measures

堤防工程是人類社會抵御洪水災害的主要工程措施，其安全性對整個社會的穩(wěn)定發(fā)展來說意義重大。水利工程土質(zhì)堤壩具有軸線長、安全監(jiān)測難度高、壩基情況復雜和險情隨機性大等特點，其滲漏問題的治理具有一定難度[1-3]。從現(xiàn)狀來看，我國水利工程土質(zhì)堤壩防滲漏處理水平并不高，人們需要在今后的實踐中加強對治理技術措施的改進和創(chuàng)新。

1 水利工程土質(zhì)堤壩防滲漏的重要性

水資源是人類社會生產(chǎn)生活不可或缺的資源之一，但自然狀態(tài)下存在的水資源往往并不能滿足人們的需要，這就需要修建水利工程，通過加強水流控制和水量調(diào)配，有效滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)活動對水資源的需求。水利工程的建設涉及魚道、渠道、進水口、溢洪道和堤壩等多種水工建筑物的施工，其中，堤壩是水利工程的基礎，其工程量占整個水利工程的80%～90%，由此可見，做好堤壩防滲漏工作是非常重要的。我國部分水利工程項目興建于二十世紀六七十年代，經(jīng)過長時間的運行，其或多或少都存在滲漏問題，這些滲漏問題會對壩體巖土的土壤黏性、顆粒結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生破壞，若不能及時解決，日積月累必定會導致壩基或壩體發(fā)生嚴重變形，最終對堤壩工程的安全穩(wěn)定運行造成嚴重威脅。對堤壩進行防滲漏處理，有助于清除堤壩工程存在的安全隱患，進一步增強堤壩的防洪抗洪功能[4-6]。另外，防滲漏技術措施的應用還能抑制工程周邊的水土流失問題，有效提升工程的環(huán)境效益。

2 水利工程土質(zhì)堤壩滲漏的主要形式

2.1 壩體滲漏

所謂壩體滲漏，指的就是水體穿過壩身滲流而產(chǎn)生的水量流失問題。土質(zhì)堤壩工程的主要施工材料是土料，而土料本身帶有一定的透水性，在遇到持續(xù)性高水位情況時，若土料選用不當或者夯壓不夠密實，就會導致滲入壩體內(nèi)的水量顯著增加，若這一現(xiàn)象不能及時得到處理，必定會造成塌坑、滑坡等嚴重問題，進而威脅土質(zhì)堤壩的安全穩(wěn)定運行。

2.2 壩基滲漏

壩基滲漏指的是水體沿著壩肩或者壩基透水巖土帶滲流而造成的漏水現(xiàn)象，由于土質(zhì)堤壩本身對地基強度的要求不是很嚴格，所以基礎防滲處理質(zhì)量的好壞將直接影響土石壩運行的安全水平。在施工建設時，受經(jīng)費、工期等因素的限制，一些水利工程項目往往沒有對當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行全面了解或者在了解后也沒有及時采取有效的處理措施，最終導致各種隱患在工程長時間運行后逐漸暴露，并導致壩肩、壩基部位發(fā)生嚴重的滲漏問題。

2.3 溢洪道滲漏

常見的溢洪道滲漏主要有三種形式。一是溢洪道與壩體導水墻和底板結(jié)合部沒有進行有效的防滲處理，致使高水位泄洪時，水體向壩體的一側(cè)發(fā)生滲流。二是溢洪道位于風化巖基或者土基上的基礎沒有進行很好的處理，在水位較高時，庫中的水沿著溢洪道基部朝下游滲流。三是水庫大壩在加高時沒有對臨時溢洪道部位進行有效處理，導致結(jié)合部位發(fā)生嚴重滲漏問題。

2.4 接觸滲漏

所謂接觸滲漏，指的就是水體沿著山體和壩體結(jié)合部位或者風化巖層部位朝下游區(qū)域滲流的現(xiàn)象。水利工程的壩頭和山體結(jié)合處屬于強風化地帶，水庫施工時沒有及時做好防滲處理工作，再加上巖層本身向下游偏斜，會造成集中滲漏問題。

3 水利工程土質(zhì)堤壩滲漏的主要原因

3.1 設計方面存在問題

二十世紀五六十年代，我國興建了一批水利工程，這些水利工程的作用是非常顯著的。但是，由于當時的技術水平較低，再加上片面追求工程建設的高速度，諸多小型水利工程往往采用的是邊勘查邊設計邊施工的模式，這就導致水利工程不具備科學規(guī)范的施工圖紙，整個施工過程十分倉促。設計時，片面追求“多快好省”，盲目學習蘇聯(lián)的水利工程建設經(jīng)驗，大量應用經(jīng)濟邊坡、經(jīng)濟管徑，而沒有考慮到電站擴容、檢修等多方面的需求，致使壩身過于單薄，一些水庫的防滲體斷面過小。少量小型水庫甚至根本沒有采取反濾措施，這就導致堤壩工程大面積漏水。

3.2 施工方面存在問題

首先，一些水利工程土質(zhì)堤壩在施工的過程中沒有采取有效的質(zhì)量監(jiān)督與控制手段，導致堤壩土料的碾壓強度達不到要求，或者采用的填筑土料雜質(zhì)太多，根本不能滿足工程施工需求。其次，施工人員在進行土料填筑時沒有控制好每一層的厚度，導致某些填筑層的厚度偏大，且分段施工接頭部位也沒有進行合理搭接。還有一種比較常見的施工問題是在堤壩多次加高的過程中，新土和老土的結(jié)合部位往往沒有進行妥善處理，導致結(jié)合部位發(fā)生分層現(xiàn)象，最終致使水平向滲水問題的出現(xiàn)。

3.3 運行管理方面存在問題

在推行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制之后，我國許多小型水利工程和山塘都處于無人管理的狀態(tài)。這就致使工程的涵閘、啟閉設施等由于年久失修、缺乏養(yǎng)護而發(fā)生嚴重銹蝕等問題，導致堤壩工程在干旱季節(jié)或者汛期不能正常啟閉，進而造成大量漏水的現(xiàn)象。

3.4 材料方面存在問題

二十世紀五六十年代，水庫修建比較缺乏“三材”（鋼材、木材和水泥），為了追趕工程進度，部分水工建筑物不得不采用“土水泥”與石灰作為膠結(jié)材料，這就給堤壩工程埋下了漏水隱患。由于缺乏優(yōu)質(zhì)土料，一些土質(zhì)堤壩工程甚至直接采用腐殖質(zhì)與含水量非常高的砂壤土、淤泥質(zhì)黏土等作為壩體填筑材料，導致壩體出現(xiàn)不均勻沉陷與漏水問題。

3.5 蟻害問題

千里之堤，毀于蟻穴。20世紀末，我國的荊江大堤、西險大塘等都發(fā)生了十分嚴重的漏水問題，實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些堤壩出現(xiàn)漏水問題，絕大多數(shù)是因為黑翅土白蟻的破壞。歷史上，我國五豐、天子崗、河口等一系列大中型水利工程都曾遇到蟻害問題。由于黑翅土白蟻的分布具有隱蔽性、廣泛性，從其開始入侵到逐漸繁衍擴展需要8～9年，因而其危害經(jīng)常容易被忽視，若不能及時對其進行挖除、滅絕，則很可能在長時間高水位情況下造成漏水甚至潰決的嚴重后果。

4 水利工程土質(zhì)堤壩防滲漏的技術措施

4.1 壩下基層巖溶處理技術

由于種種因素的影響，一些水利工程土質(zhì)堤壩往往沒有對壩下基巖的漏水通道進行全面封堵處理。在水庫建成蓄水后，受高水位壓力的影響，漏水概率會顯著上升，尤其是與壩內(nèi)防滲體接觸的部位，出現(xiàn)沖蝕問題的概率非常大，這就極易威脅整個堤壩工程的安全。針對這一問題，最為有效、可行的解決辦法是級配料灌漿技術。這一技術方法主要利用粒徑大小不一的碎石、塊石等組成級配材料，顆粒物的大小一般是由溶洞裂隙大小與流速快慢來決定的，應確保放入溶洞裂隙中的塊石能固定得住，不會輕易被水流沖走，并能發(fā)揮出降低水流速度、充填巖溶縫隙的作用。注入的級配料應灌注壓力水泥漿，使級配料充分膠結(jié)，并與裂隙、巖溶的孔壁牢牢結(jié)合，從而把孔洞徹底封堵[7]。

4.2 接觸帶處理技術

接觸帶滲漏問題在水利工程中比較常見，對其進行處理的最佳技術方法就是高壓噴射灌漿技術。高壓噴射灌漿噴出的水泥漿具有局部性、定向性，在某一設定位置，高壓水可對原地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，同時該技術還能注入水泥漿，使其形成一個幾何狀的凝結(jié)體，這就有效避免了普通壓力注漿技術應用過程中灌漿范圍與泥漿流向無法控制的缺陷。利用旋噴或者擺噴工藝，可在接觸帶部位形成一道堅實的防滲帷幕，這樣就能有效隔斷基巖和壩體軟土，避免二者的接觸，進而有效解決接觸帶滲漏問題。

4.3 覆蓋層處理技術

水利工程土質(zhì)堤壩下的覆蓋層大都是在洪水的沖擊作用下形成的，且顆粒往往比較粗，需要在堤壩修筑以前采取一定的防滲處理措施。一般來說，高壓噴射灌漿技術在覆蓋層防滲漏處理中比較常用，效果比較顯著，其主要優(yōu)點是成本較低、操作方便、施工進度快，且不需要進行開挖，不會對壩體造成破壞，也不需要將庫中的水放干，只需要結(jié)合防滲體的設計方案，進行鉆孔噴漿即可。

5 結(jié)語

水利工程土質(zhì)堤壩防滲漏技術措施的應用對工程的安全穩(wěn)定運行來說有著十分重要的意義，比較常見的土質(zhì)堤壩滲漏形式主要包括壩體滲漏、壩基滲漏、溢洪道滲漏等，這些滲漏問題主要是由設計、施工、運行管理等問題引起的。因此，人們在今后的工程實踐中必須提高對工程設計、施工、管理等的重視度，并提前采取適當?shù)姆罎B漏技術措施，如覆蓋層處理技術、接觸帶處理技術等，這樣才能從根本上防止堤壩滲漏問題的發(fā)生。

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