水利工程中土質(zhì)堤壩滲漏的原因及對策

何東睿

（中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

我國沿海地區(qū)、長江黃河流域周邊以及南方部分山區(qū)多發(fā)洪澇災(zāi)害，而水利工程的土質(zhì)堤壩能有效抵擋水災(zāi)，在排洪防洪方面發(fā)揮著重要作用。早在大禹時期，土質(zhì)堤防工程就被用來控制水災(zāi)，現(xiàn)在不斷改善之后成為當(dāng)今水利工程建設(shè)中的主干部分。土質(zhì)堤壩建設(shè)成本相對較低，施工技術(shù)也不復(fù)雜，但其最大的缺點就是滲漏問題，嚴(yán)重影響其防洪性能。因此，分析土質(zhì)堤壩滲漏的原因，并制定一套防滲對策，對于土質(zhì)堤壩的使用安全性及使用壽命。

1 水利工程土質(zhì)堤壩滲漏的表現(xiàn)形式

壩基滲漏、接觸滲漏、溢洪道滲漏以及壩體滲漏是比較常見的土質(zhì)堤壩滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響整個水利工程的建設(shè)。壩基滲漏主要是因為受到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和施工過程的影響，施工之前沒有對地面進(jìn)行全方位的開挖覆蓋處理，導(dǎo)致地基不結(jié)實，從而出現(xiàn)了壩基水流溢出。因此，施工人員應(yīng)注重堤壩的地基建設(shè)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求施工，確保水利工程可以穩(wěn)定運(yùn)行。壩體滲漏則是因為受到土質(zhì)堤壩建筑材料的影響，因為堤壩本身常年浸水，在選擇材料時，就不可避免地存在透水性。因此，對建設(shè)壩體材料的選擇應(yīng)多方位考慮，材料要有一定的壓實度，才能實現(xiàn)對浸潤線環(huán)節(jié)的有效控制。對于壩體周圍出現(xiàn)的漏洞以及塌坑要及時發(fā)現(xiàn)，并利用專業(yè)的技術(shù)進(jìn)行有效修補(bǔ)，以提高土質(zhì)堤壩的安全穩(wěn)定性。溢洪道滲漏可以歸類在接觸滲漏當(dāng)中，是不太常見的滲漏表現(xiàn)形式，主要受壩體結(jié)合部位縫隙的影響，多發(fā)于水體下游地帶[1]。

2 水利工程土質(zhì)堤壩滲漏的原因

2.1 工程設(shè)計不全面

當(dāng)今存在的大型土質(zhì)堤防工程大多在二十世紀(jì)五、六十年代完工，局限于當(dāng)時的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)條件，土質(zhì)堤防工程本身存在很大的安全隱患。早期的水利工程建設(shè)由于資金不充足，設(shè)計師在設(shè)計時會著重考慮成本問題，追求工程在短周期內(nèi)以最低成本快速完工，在設(shè)計上留下諸多漏洞，工程的施工質(zhì)量也難以保證。另外，設(shè)計師在設(shè)計土質(zhì)堤壩時，未采用規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，也沒有全面分析影響大壩抗?jié)B性的內(nèi)外因素，盲目建筑壩下坡度和經(jīng)濟(jì)管徑，增加土壩出現(xiàn)滲流的可能性。在工程施工修建時，沒有對當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)進(jìn)行全面考察，大多情況下采用邊設(shè)計邊施工的方法，未能將當(dāng)?shù)氐淖匀灰蛩爻浞挚紤]，在設(shè)計建筑材料和后期保養(yǎng)方式上缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性，最終引發(fā)土質(zhì)堤壩的滲漏。

2.2 地質(zhì)條件缺陷

土堤滲漏與水庫所在位置的地質(zhì)條件有很大關(guān)系。水利工程在開工前的首要任務(wù)就是進(jìn)行地質(zhì)勘探，而部分工程單位在地質(zhì)考察時敷衍了事，責(zé)任心較低，遇到熔巖區(qū)后也未能有效開采，這將為后續(xù)的施工埋下諸多安全隱患。硬度較低的土壤容易引來小動物在土壩上筑巢打洞，從而導(dǎo)致大壩的穩(wěn)定性下降，滲漏問題更為嚴(yán)重。陸家莊水庫就是典型的案例，施工單位為了節(jié)約人力、物力和財力，將風(fēng)化嚴(yán)重的山包稍作處理后作為壩體的一部分，從而造成堤壩在使用后壩體滲漏嚴(yán)重。因此，有些地區(qū)的地質(zhì)條件非常脆弱，若不充分調(diào)查地質(zhì)情況，未對脆弱地質(zhì)進(jìn)行加強(qiáng)處理，導(dǎo)致土質(zhì)堤壩出現(xiàn)滲透問題的概率增大[2]。

2.3 施工工藝不合理

早期修建的土堤除了設(shè)計缺陷外，在施工中的質(zhì)量監(jiān)督不到位，施工工藝缺乏合理性，導(dǎo)致土壩工程存在諸多質(zhì)量問題。（1）施工人員技術(shù)專業(yè)度不高，在施工過程中，對壓實工作不能靈活處理，在填土?xí)r仍存有大塊雜質(zhì)未被壓碎，導(dǎo)致施工縫隙不能有效填充，容易被水流沖擊滲透；（2）在施工過程中，若不能將原料土與地質(zhì)土壤有效混合，就會使得大壩抬升時接縫表面出現(xiàn)分層，直接影響土堤的抗?jié)B能力，很有可能會出現(xiàn)水平方向的滲漏問題，安吉縣天子崗水庫就是這種情況；（3）土質(zhì)堤防工程中壩基與壩體的連接施工過程是非常重要的，壩基與壩體之間的縫隙處理難度較大，若未進(jìn)行全面防滲處理，容易引發(fā)后期使用時裂縫變大。因此，在水利工程的土堤、土壩施工過程中，如果技術(shù)不規(guī)范，會加大工程后期護(hù)理和修建的難度，降低土質(zhì)堤壩的防水功能。

2.4 材料選擇問題

在早代已經(jīng)建成的水庫，由于當(dāng)時建筑材料的匱乏，使用的建筑材料質(zhì)量和性能是很不穩(wěn)定的，給現(xiàn)代水庫防滲的修補(bǔ)工作帶來了麻煩。部分地區(qū)為了能夠完成水利工程的建設(shè)任務(wù)，會首先選用當(dāng)?shù)氐氖液退嗤磷瞿z結(jié)材料，材料硬度和強(qiáng)度較低，受到外部材料侵蝕易腐蝕會發(fā)生滲水。還有部分南方地區(qū)受資金條件所限，因缺乏優(yōu)質(zhì)土料，而采用高含水量的水稻土，使得大壩工程的抗?jié)B性不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，很容易出現(xiàn)大壩滲漏問題。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些水庫在施工過程中，選擇使用陶器或素混凝土制作涵管，管道的抗壓力會大大減弱，并且耐腐蝕性水平低，排水時容易出現(xiàn)管道破裂漏水。例如陸家莊水庫壩體、壩基漏水十分嚴(yán)重，隨后進(jìn)行回填處理時發(fā)現(xiàn)，土樣中有很多已經(jīng)腐爛的水稻根和發(fā)臭的泥土[3]。

2.5 管理維護(hù)不當(dāng)

做好土質(zhì)堤防工程的施工管理和維護(hù)工作，可以有效延長水利工程的使用年限。但國家在實行合同制后，許多小型水庫長期無人管理，工程維修也缺少監(jiān)督，造成閥門開關(guān)生銹腐蝕嚴(yán)重，遇到洪水不能有效地打開或關(guān)閉。另外，在整個土質(zhì)堤防工程建設(shè)過程中缺乏一套完整的管理體系，各部門分級工作職責(zé)不明確，工程資金管理不周，導(dǎo)致很多水利工程常年處于失修狀態(tài)，難以發(fā)揮很好的防洪作用。管理人員常忽視小工程的定期檢查，無法及時發(fā)現(xiàn)并維修大壩問題，出現(xiàn)土質(zhì)堤防滲漏的風(fēng)險加大，并引發(fā)問題不斷擴(kuò)大。

2.6 自然災(zāi)害影響

水利工程的土質(zhì)堤壩在使用過程中會遭受洪水沖刷、大風(fēng)剝蝕、白蟻侵蝕等自然災(zāi)害影響，更容易出現(xiàn)滲漏。千里之堤，毀于蟻穴，足以看出白蟻的危害力有多大，荊江大堤就是因遭受白蟻危害出現(xiàn)數(shù)十處漏水。白蟻的繁殖速度較慢，但群體數(shù)量大，個體較小不容易被發(fā)現(xiàn)，從其入侵、滋生、繁衍、擴(kuò)展并產(chǎn)生危害一般需要八年左右，如果在這一階段不及時殺死蟻群，將導(dǎo)致土質(zhì)堤壩后期出現(xiàn)許多蟻洞，加固難度加大[4]。

3 水利工程土質(zhì)堤壩滲漏治理的原則

改進(jìn)壩體滲透主是針對滲漏原因，構(gòu)建一套連續(xù)防滲體系，使得堤壩密實度符合整個工程設(shè)計的抗?jié)B梯度要求。大壩加固常用的方法之一就是劈裂灌漿，可以有效形成垂直連續(xù)的防滲帷幕，對維持土質(zhì)堤防工程的穩(wěn)定性意義較大。隨著科技的進(jìn)步，可以借助先進(jìn)的新技術(shù)進(jìn)行注漿，可有效將壩基與壩體的縫隙最大化處理，增加堤壩穩(wěn)定性。水利工程出現(xiàn)滲漏時，應(yīng)針對土質(zhì)堤壩滲漏原因，進(jìn)行綜合性治理：（1）要在緊急情況下采取上堵下排的救援措施，在發(fā)生危險時，應(yīng)采取近水截滲和穩(wěn)定壩坡的措施；（2）在工程建設(shè)過程中，應(yīng)注意地質(zhì)考察和材料的選擇使用，并在平時加強(qiáng)土堤的巡視和維護(hù)，可以適當(dāng)采用新科技來輔助解決土質(zhì)堤壩滲漏問題。

4 水利工程土質(zhì)堤壩滲漏治理的措施

4.1 上堵下排緊急救援

當(dāng)土質(zhì)堤防滲漏出現(xiàn)險情時，應(yīng)首先考慮采取上堵下排措施控制住滲漏。工作人員應(yīng)第一時間到上游面查明滲漏原因，可以采用反濾、導(dǎo)滲、壓滲等措施來控制滲漏，防止流質(zhì)土進(jìn)一步膨脹。各單位應(yīng)制定一套符合當(dāng)?shù)貙嶋H情況的防滲方案，在救援時應(yīng)嚴(yán)格按照方案實施，確保防滲救助的合理性。在防滲救援工作實施中，應(yīng)選擇實際經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員，保證防滲措施可以在短時間內(nèi)高質(zhì)量完成。另外，工作人員可以采用導(dǎo)滲和壓力滲流，控制流土進(jìn)一步膨脹，選擇性能較好的材料做堵塞，否則容易造成更大的危險。為了防止險情擴(kuò)大，地方部門可以提前儲備好救援人員和物資，平日里定期訓(xùn)練，避免在救援時出現(xiàn)意見分歧和優(yōu)柔寡斷，錯過最佳防滲時間[5]。

4.2 改善地質(zhì)條件

為防止土質(zhì)堤壩滲漏，必須要在施工前做好全面覆蓋性的調(diào)查，并在施工過程中做好地質(zhì)土壤的改善處理工作。在工程初期做好地質(zhì)技術(shù)分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特性和土壤特點來制定一套優(yōu)化措施，提高土質(zhì)堤防施工質(zhì)量。一般來說，壩下覆蓋層常年受到洪水的沖擊，土壤雜質(zhì)相對較多，可選擇使用高壓噴灌技術(shù)進(jìn)行灌漿處理，充分填充空隙，減緩流速。工作人員應(yīng)提高自身專業(yè)技能，借助新技術(shù)方法的操作簡單、成本低、施工速度快等優(yōu)點，來降低土質(zhì)堤防滲漏的可能性。

4.3 臨水截滲、穩(wěn)定壩坡

土質(zhì)堤壩出現(xiàn)滲漏時，可采用臨水截滲、穩(wěn)定壩坡的方法來控制。工作人員需要到上游面進(jìn)行全面排查，在距堤腳3m左右進(jìn)行拋石，目的是先穩(wěn)住堤腳，減緩水流的沖勢。此外，可以選用彩條布或者塑料薄膜來堵住滲水口，保護(hù)和加壓回水邊坡泄漏部分的路面。若滲漏水域處的風(fēng)較小，可以用附近的土料自上而下緩慢傾倒，使這些土被淤積固定，達(dá)到封堵氣密的目的。在水庫水位較淺的情況下，可以選用周圍的木樁筑起圍堰，并在內(nèi)壓實土壤做好標(biāo)記。該辦法要求單位最大限度調(diào)配并利用勞動力，以保證滲漏區(qū)淤積被封堵，達(dá)到封堵氣密的目的。

4.4 加強(qiáng)材料質(zhì)量管理

大多數(shù)的水利堤防滲漏問題都是因為材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)所誘發(fā)的，材料的選擇和使用將直接關(guān)系到工程整體的質(zhì)量。各工程單位和施工公司都應(yīng)結(jié)合工程實際情況，建立一套完整的材料質(zhì)量管理體系及監(jiān)督和獎勵機(jī)制，調(diào)動工作人員的工作積極性，培養(yǎng)檢查人員的責(zé)任心。管理體系內(nèi)應(yīng)標(biāo)明材料管理實施細(xì)則，明確物資質(zhì)量管理的目標(biāo)和要求，采取科學(xué)有效的措施，切實加強(qiáng)物資管理。另外，施工單位在購買材料時也要進(jìn)行嚴(yán)格檢測，入場材料需要全部符合招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，嚴(yán)禁出現(xiàn)不合格材料的使用。并且各材料管理部門應(yīng)做好材料的儲存工作，避免合格材料變質(zhì)[6]。

4.5 科學(xué)處理壩下基巖巖溶

土質(zhì)堤壩會根據(jù)地區(qū)需要設(shè)在地貌多熔巖地區(qū)，這就要求在施工過程中科學(xué)處理基巖巖溶。在地質(zhì)條件復(fù)雜情況下建成的水利工程，更容易遭受到水流壓力沖擊而出現(xiàn)滲漏，并且長時間的水流沖刷容易引發(fā)壩基松動，降低堤壩的安全性。針對基石巖溶情況復(fù)雜區(qū)域，可以采用灌漿技術(shù)，根據(jù)水流方向和裂縫形狀選用不同的填充材料，也可以在灌漿配料中加入水泥漿，使配料膠結(jié)在一起，把漏水部分堵死。

4.6 合理處理接觸面

壩基和壩體的接觸區(qū)是非常容易發(fā)生滲漏現(xiàn)象的，可以采用高壓噴射灌漿技術(shù)來提前做好預(yù)防。但高壓噴射灌漿噴出的水泥漿沖擊較大，控制噴射方向難度較大，需要技術(shù)人員針對特定區(qū)域進(jìn)行操作。施工前期要先破壞清除原層結(jié)構(gòu)，可以選擇高壓水槍混合水泥來完成這一操作，保證接觸面無其他雜質(zhì)干擾，更好地對縫隙進(jìn)行填充處理。

4.7 加強(qiáng)后期的檢查和維護(hù)

土質(zhì)堤壩的建設(shè)時間比較長，并且都具有一定的滲漏特性，需要做好土堤后期的修護(hù)工作。地方部門應(yīng)成立土堤管理檢查小組，加強(qiáng)對土質(zhì)堤防的日常檢查，尤其是在防洪期，應(yīng)加強(qiáng)檢查頻次，及時發(fā)現(xiàn)問題并修護(hù)，確保土質(zhì)堤壩功能的完整性。各檢查單位應(yīng)制定合理的檢查時間和檢查規(guī)范，并制定一定的監(jiān)督體系，保證對水利工程的每一項檢查工作都完成到位。此外，土質(zhì)堤防滲漏現(xiàn)象并不明顯，需要檢查人員全方面仔細(xì)觀察土堤的變化情況，從根本上改進(jìn)，以保證周邊人們的安全。

5 結(jié)束語

水利工程的土質(zhì)堤壩，是水利工程的主要組成部份，在防治水災(zāi)，抗洪排洪方面發(fā)揮著積極作用，其其使用安全一直備受關(guān)注，但由于前期所修改的土堤，隨著時間的推移，存在著不同程度的滲漏現(xiàn)象。如何有效防滲防漏，是當(dāng)代水利技術(shù)人員應(yīng)積極總結(jié)和問題。通過以上分析，可以了解水利工程土堤設(shè)計的缺陷，重視對老舊水利工程定期進(jìn)行檢修，并在新型水利工程建設(shè)過程中嚴(yán)格把控質(zhì)量，水利工程建設(shè)后期，應(yīng)把土質(zhì)堤壩的防滲漏能力放在首位，保證其使用壽命更長，提升整個工程的使用價值。