土石壩水工建筑物安全問題產(chǎn)生原因及對策

任擁軍

(四川鑫圓建設(shè)集團有限公司，四川 成都 610000)

1 土石壩水工建筑物安全問題回顧

1)1802年西班牙皮尤恩特斯壩的潰決警示人們：高的土石壩不能建造在松散地基上面，只能建造在巖基上。

2)19世紀末20世紀初，在分析法國布澤衣壩等水壩失事的原因后，設(shè)計者才開始明確認識到設(shè)計應(yīng)考慮揚壓力，壩基揚壓力是與大壩穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)的重要荷載。

3)1959年法國的馬爾巴塞壩失事不是壩體本身的問題，而是地基問題，應(yīng)該密切監(jiān)測壩基的位移和孔隙水壓力的變化。

4)1963年12月意大利瓦依昂拱壩庫區(qū)山體出現(xiàn)大渭坡，超高涌浪使整個水庫和電廠報廢，下游生命、財產(chǎn)遭受巨大損失。該壩失事帶來的重要認識是，大壩的安全不能只局限于壩體自身的設(shè)計，還必須注意壩區(qū)地質(zhì)環(huán)境對壩體的影響。

5)1973年4月27日，我國甘肅省莊浪縣李家嘴水庫小(1)型，庫區(qū)降雨量達85.4mm。由于土石壩建在松散黃土堆積層上，右岸壩肩下埋有舊瓦窯，壩料摻有腐殖質(zhì)、凍土塊和雜草，鋪土過厚，分段施工卻夯壓不實，在施工中和竣工后，即連續(xù)發(fā)生裂縫，最大裂縫寬30 m，出現(xiàn)安全問題后，現(xiàn)場有關(guān)人員出險處理不及時，隨即發(fā)生土石壩滲漏潰決垮壩，造成了較大的損失。

6)1973年6月，我國四川省眉山縣團結(jié)水庫(中型)土石壩因大汛導(dǎo)致垮壩。原因竟然是該庫只有一名管理人員，6月出現(xiàn)大汛，被調(diào)出參加會議，造成壩垮前一直無人看守。此次安全問題主要出現(xiàn)在管理缺失上。

7)2008年5月12日，汶川大地震造成四川省有30%水庫受到不同程度的損壞，其中有69個水壩有崩塌危險。此次地震我國共有8個省、市的2 666座水壩受到不同程度的破壞。據(jù)資料統(tǒng)計，四川已建成水庫6 678座，包括大型6座、中型104座、小(一)型1 007座、小(二)型5 561座，其中土石壩居多。地震對水壩影響嚴重，共造成四川省境內(nèi)1 996座水庫受到不同程度的損壞，占全省總水庫數(shù)量的30%。其中有69座水庫屬于潰壩險情，310座位屬于高危險情，1 617座屬于次高危險情。我國水利部也曾表示，四川大地震后，四川省有69個水壩有崩塌危險。

2 土石壩水工建筑物安全問題的原因

1)設(shè)計標準低。建設(shè)方降低設(shè)計標準或設(shè)計方未按規(guī)定的設(shè)計標準設(shè)計；設(shè)計人員素質(zhì)偏低，專業(yè)知識不扎實，思想落后；設(shè)計人員只重視技術(shù)設(shè)計，忽視安全性設(shè)計；設(shè)計人員對工程缺少整體認識，缺少實地勘察和了解，完全停留在紙質(zhì)資料上。

2)土石壩建設(shè)資金投入不足。由于當?shù)卣斄Σ粔?，在建設(shè)土石壩水工建筑物時，投入的資金嚴重不足，或者工程預(yù)算資金被挪用、層層盤剝，最后用在實際施工中的資金很少，從而造成一系列的問題，如：為了節(jié)省資金，僅憑以前經(jīng)驗設(shè)計，無專業(yè)的設(shè)計人員；土石壩專業(yè)監(jiān)測設(shè)施設(shè)備陳舊過時，日常缺少維修保養(yǎng)，甚至沒有安全監(jiān)測設(shè)施設(shè)備；夯壓設(shè)施缺少或不到位，造成壩體沒有及時夯壓密實等。

3)對小型土石壩安全管理重視度不夠，建設(shè)質(zhì)量差。在我國現(xiàn)有水庫中，土石壩占總壩工程量約90%以上。其中，小型水庫又占總水庫數(shù)的大多數(shù)，所以，我國大壩安全的重點主要在于小型水庫的土石壩建設(shè)與管理。

實際上，在我國小型水庫的建設(shè)運行管理中，有些單位負責(zé)人和現(xiàn)場管理人員往往忽視小型水庫的安全問題，沒有重視現(xiàn)場質(zhì)量管理和安全運行、發(fā)揮效益這方面，更不支持技術(shù)管理、安全監(jiān)測工作。有些管理人員在調(diào)度運用方面，從不編制調(diào)度運用計劃。有的水庫即使編制了調(diào)度運用計劃，往往卻被領(lǐng)導(dǎo)天馬行空的思想所代替。

建設(shè)過程中，施工隊伍參差不齊，素質(zhì)較差，具體表現(xiàn)為履約意識不強，施工經(jīng)驗不足，技術(shù)力量薄弱，質(zhì)量觀念欠缺，機械設(shè)備老化陳舊，施工現(xiàn)場管理不力，供應(yīng)和使用不合格材料，甚至有的施工隊伍缺乏應(yīng)有的施工常識。有的施工隊未參加投標而直接參與工程建設(shè)；有的雖參加了競爭性投標，但實際進入現(xiàn)場施工的主體卻是另外的分包隊伍；有的工程是私營建筑隊冒用國有企業(yè)名稱，卻單獨承擔(dān)項目的建設(shè)。有的以最低價中標后，為挽回低價中標所造成的經(jīng)濟損失，在施工中不擇手段偷工減料，甚至犧牲工程質(zhì)量；有的工程非法轉(zhuǎn)包，層層剝削，使得本來就不高的工程預(yù)算不斷降低，到了最底層施工隊手中往往沒有足夠的資金完成項目施工。

在這樣的市場環(huán)境中，任憑施工單位使盡渾身解數(shù)，也難以收到應(yīng)有的效果。這樣的施工水平自然會出現(xiàn)質(zhì)量問題，例如：施工碾壓機械數(shù)量不夠或碾壓時間不充分造成土石壩壩體碾壓不實，引起不均勻沉陷和開裂；壩體未完工，臨時擋水斷面坡度過陡，影響壩體穩(wěn)定；壩基處理不徹底，出現(xiàn)滲漏管涌，有的甚至滑坡；護坡墊層質(zhì)量不好造成壩面沉陷塌陷等。

4)安全監(jiān)測項目不齊全，遺漏監(jiān)測項目。土石壩安全監(jiān)測工作十分重要，它是大壩施工和運行中不可缺少的手段，而在實際監(jiān)測中往往缺少安全監(jiān)測項目，或者遺漏安全監(jiān)測項目，造成監(jiān)測工作數(shù)據(jù)的不全面，現(xiàn)場管理人員無法了解到大壩實際安全情況。

5)地震原因造成的土石壩安全問題，如坡面開裂、變形、壩面不穩(wěn)定、塌陷等。地震原因?qū)е峦潦瘔蔚膿p壞，如地震荷載會使土石壩整體穩(wěn)定性降低，防滲結(jié)構(gòu)層被破壞，土體遭受大量的荷載壓力，從而降低土體抗剪強度，產(chǎn)生裂縫。同時，地震產(chǎn)生的周期性水平和垂直運動，會造成壩體內(nèi)土體產(chǎn)生大量的孔隙水壓力和變形，特別是砂土和粉砂土壩體變形加劇，發(fā)生位移和錯位變形，導(dǎo)致壩體不穩(wěn)定。

3 土石壩安全問題處理對策

3.1 重視設(shè)計質(zhì)量，確保符合設(shè)計標準

在土石壩設(shè)計研究中，應(yīng)符合土石壩相關(guān)規(guī)范規(guī)定，不得擅自降低設(shè)計標準，不得忽視安全性設(shè)計。應(yīng)堅持“三校兩審制度”，即設(shè)計人員自校、校對、校核、審核、審定，要按程序?qū)徍耍荒茉郊墝徍?。同時，要按質(zhì)量標準規(guī)定的復(fù)查、檢查內(nèi)容進行嚴格復(fù)查、檢查，還應(yīng)進一步強化對關(guān)鍵設(shè)計過程工作的復(fù)核，杜絕因設(shè)計引發(fā)的質(zhì)量事故發(fā)生。同時積極促進新技術(shù)、新材料在工程設(shè)計中的應(yīng)用，提高工程設(shè)計的技術(shù)含量。

還有，設(shè)計師有必要從土石壩事故原因分析中，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，指導(dǎo)充實自己的設(shè)計方案，還應(yīng)注意設(shè)計方案中與安全密切相關(guān)的監(jiān)測項目是否有遺漏。具體設(shè)計時，設(shè)計師應(yīng)首先通過實地調(diào)查研究，核實、補充、校驗、修正集雨面積、庫容和水文、水力計算等有關(guān)參數(shù)，執(zhí)行國家現(xiàn)行洪水標準，按規(guī)定的洪水計算方法復(fù)核洪水和調(diào)洪演算，再結(jié)合土石壩壩坡穩(wěn)定分析計算，確定壩頂高程、壩坡比和溢洪道、輸水管的有關(guān)邊界尺寸。

3.2 加強工程預(yù)算資金監(jiān)管，保證建設(shè)資金投入到位

土石壩工程建設(shè)資金在政府預(yù)算時，有關(guān)人員要考慮全面，充分滿足項目對建設(shè)資金的需求。同時，應(yīng)嚴格按照批準的工程預(yù)算執(zhí)行，不得擅自減少預(yù)算，嚴格執(zhí)行預(yù)算資金監(jiān)管程序。在實際工作中，建議成立工程預(yù)算資金監(jiān)管領(lǐng)導(dǎo)小組，由單位負責(zé)人或現(xiàn)場主管人員擔(dān)任組長，權(quán)責(zé)清晰，分工明確，專門負責(zé)監(jiān)管預(yù)算資金投入使用情況，一旦發(fā)現(xiàn)擠占挪用、雁過拔毛、層層截留、級級揩油等情況，應(yīng)嚴肅從重處理。

3.3 加強施工現(xiàn)場管理和安全運行管理，確保建設(shè)質(zhì)量

對于小型水庫，單位負責(zé)人和現(xiàn)場管理人員切勿麻痹大意，應(yīng)高度重視土石壩施工質(zhì)量和運行安全情況。要把主要精力集中在安全運行和發(fā)揮效益方面，全力支持技術(shù)管理、安全監(jiān)測工作。同時，土石壩施工中應(yīng)著重把握施工過程質(zhì)量控制，因壩面作業(yè)工作面狹窄，工序多、工種多、機械設(shè)備設(shè)施多，更要合理安排工作順序，穩(wěn)定進行填筑，制定完善的施工組織計劃、施工方案，最好采用流水線方式施工，避免對壩面施工過程的打擾。

3.4 安全監(jiān)測項目要全面、不遺漏

安全監(jiān)測是發(fā)現(xiàn)安全問題的有效手段，為了及時知道大壩安全情況，必須經(jīng)常進行檢查和定期觀測，才能及時發(fā)現(xiàn)安全問題，及時采取正確措施。對于已經(jīng)制定并經(jīng)批準的安全監(jiān)測計劃，任何人不得改變。安全監(jiān)測項目應(yīng)做到全面、不遺漏，例如：大壩安全監(jiān)測包括巡視檢查和儀器監(jiān)測。巡視檢查分為7大部位(設(shè)施):①壩體;②壩基和壩肩;③引水建筑;泄水建筑;⑤庫區(qū)近壩岸坡;⑥閘門;⑦其他設(shè)施。

巡視檢查主要巡查大壩有無損傷、庫區(qū)近壩岸坡有無滑移崩塌征兆、上述各設(shè)施和部位的破損和異常,規(guī)范對檢查對象、內(nèi)容和方法以及結(jié)果記錄等都有明確說明。

儀器監(jiān)測項目有:傾斜、撓度、位移、下游沖淤、接縫和裂縫、壩前淤積、滲漏量、揚壓力繞壩滲流、水質(zhì)分析、應(yīng)力、應(yīng)變、混凝土溫度、壩基溫度、庫水溫、水位及氣溫。

3.5 地震造成的損壞，應(yīng)及時修補

對于地震造成的土石壩損壞，首先要加強對受損工程的檢查檢測，編制檢查檢測專項方案和計劃，全面觀測裂縫開度、長度、分布、走向等，發(fā)現(xiàn)安全問題馬上修補處理。條件允許時，也可以開挖土坑檢測土石壩，判斷震前震后防滲結(jié)構(gòu)損壞程度。如果產(chǎn)生裂縫后，要在裂縫口用材料覆蓋(如布、塑料油紙)，防止雨水浸入破壞。

發(fā)生滑坡后，正確處理措施：一定要等待滑坡穩(wěn)定后，才能對滑坡進行處理?？梢酝ㄟ^提高邊坡土體力學(xué)強度、提高土體抗剪力等方法，減少壩坡滑動。具體措施有：鉆孔灌漿、錨桿支撐、削坡減載、修筑擋土墻或護墻、鋼筋樁支撐防滑、坡腳堆載預(yù)壓、減緩坡度等。

對于壩體裂縫處理，一定要在裂縫位置設(shè)置明顯標志，及時修補。緊急情況下，可采取臨時措施保護土石壩。同時，考慮施工現(xiàn)場條件、施工難易程度、施工成本、專業(yè)隊伍素質(zhì)等實際情況，土石壩修補措施要切實可行，方便經(jīng)濟。當然，有條件的土石壩也可以放空水庫徹底修復(fù)防滲結(jié)構(gòu)，免除后患。

4 結(jié)束語

由于土石壩安全問題直接關(guān)系到大壩當?shù)厝嗣袢罕娚敭a(chǎn)安全，因此土石壩安全問題要從根源上引起高度重視。隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷進步，水壩工程施工技術(shù)也得到了逐漸提高，從而為土石壩安全問題的有效解決，提供了強有力的技術(shù)支持。我們應(yīng)充分利用技術(shù)優(yōu)勢，對土石壩工程的設(shè)計施工運行提供安全技術(shù)一條龍服務(wù)，加強各單位管理人員的安全思想教育和培訓(xùn)，從日常的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)中找出安全問題出現(xiàn)的原因，及時采取合理有效的解決辦法。

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