于 濤

浙江中水工程技術(shù)有限公司

水庫大壩滲漏原因及除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方法淺述

于 濤

浙江中水工程技術(shù)有限公司

水庫大壩滲漏的主要原因，是由于在施工過程中，出現(xiàn)不合理的施工作業(yè)，如施工用料質(zhì)量不合格，包括石料、水泥和泥土等，質(zhì)量不達(dá)標(biāo);其次，施工過程中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)或施工作業(yè)質(zhì)量差，造成水庫大壩暗含質(zhì)量隱患。因此，加強(qiáng)對水庫大壩滲漏原因及除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方法的研究是非常必要的。本文筆者對水庫大壩滲漏原因及除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

水庫大壩；滲漏原因；除險(xiǎn)加固；設(shè)計(jì)；方法

1 水庫大壩滲透的原因

1.1大壩建設(shè)用材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

部分水庫大壩在施工過程中使用的水泥強(qiáng)度不夠，或者水泥中含有可溶解性的物質(zhì)。水泥質(zhì)量不合格，會造成壩體的硬度下降，而壩體是長期負(fù)荷下存在的，久而久之便會受到水流的沖刷，逐漸被滲透，被水體腐蝕，造成壩體破壞。此外，壩體構(gòu)筑時(shí)所用石料會在長年累月的客觀環(huán)境作用下，不斷風(fēng)化，出現(xiàn)各種裂縫，這也會導(dǎo)致水庫大壩出現(xiàn)滲漏的狀況。

1.2壩體建造質(zhì)量太差

水庫大壩的壩體內(nèi)部通常采用粘土均質(zhì)填筑，填筑土采用坡積層粘土。這些粘土多數(shù)為低液限粘土，局部高液限，土質(zhì)不均，造成壩體填筑后容易出現(xiàn)空隙，部分土壤液性指數(shù)偏高，干容重低，填筑土壤的密實(shí)性差。通過調(diào)研數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，部分老舊水庫大壩的壩體滲透系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)的防滲透土料要求，使的這些大壩的壩體土層散浸情況較為突出。壩體是一座水庫大壩的主要建筑組成部分，壩體的建造質(zhì)量直接關(guān)系著水庫大壩滲漏情況的好壞。

1.3壩體填土的質(zhì)量太差

在我國的水庫大壩壩體填筑過程中，一般選用的填筑土是含砂、液限低的粘土和含砂、液限低的粉土以及粉土質(zhì)砂等組成。填筑土的成分交雜，土質(zhì)的均一性不高。其中，含砂、液限低的粉土與粉土質(zhì)砂等填筑料成分的滲透系數(shù)都偏大，無法滿足大壩壩體填筑用料的規(guī)范化要求。而壩體填土的質(zhì)量太差，不僅會造成壩體承重能力差，其較差的防滲透能力也會讓壩體經(jīng)不住長時(shí)間的水體沖刷，使得大壩蘊(yùn)含滲漏隱患。壩體填土質(zhì)量與建筑設(shè)計(jì)有關(guān)，也與施工過程的不規(guī)范有關(guān)。

2 水庫大壩滲透的主要類型

從實(shí)踐調(diào)研統(tǒng)計(jì)來看，水庫大壩滲漏的常見類型有兩種，分別是水漬水流滲透和壩體受力變形被破壞。而從引起滲透破壞的發(fā)生機(jī)理來看，滲透破壞常有四種類型，分別是流土破壞、管涌破壞、接觸沖刷破壞以及接觸流土破壞等。由于水庫大壩修筑時(shí)間久遠(yuǎn)，在水流滲透的各種外力共同作用下，壩體巖土體會受到強(qiáng)力沖擊。壩體巖土體中飽含的顆粒成分會逐漸發(fā)生改變和移動，這種現(xiàn)象就是所謂的大壩滲漏，也就是常見的滲透破壞。壩體在滲透水流的長期作用下，抗剪強(qiáng)度會逐漸下降，局部會出現(xiàn)不規(guī)則的變形和不均勻的裂縫，此外，還會伴隨著局部結(jié)構(gòu)的所處位置下降和形體的改變，這就是所謂的變性破壞。其中，變性破壞常見形式有滑坡和崩岸等。

3 水庫大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的主要方法

3.1水庫大壩頂部加固設(shè)計(jì)工作

由于壩頂在水庫大壩運(yùn)行過程中需要承擔(dān)部分排水任務(wù)，因此，在壩頂除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把排水設(shè)計(jì)融入到壩頂加固的工作當(dāng)中，按標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)將坡度控制在2%左右，確保整座大壩排水順暢的同時(shí)，又能兼顧部分交通運(yùn)輸功能。此外，對壩頂高度的設(shè)計(jì)工作也是水庫大壩除險(xiǎn)加固的重要項(xiàng)目。大壩高度關(guān)系著攔截水位，一旦壩頂高度不能達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求，整座大壩的安全性能就會留下隱患。因此，在除險(xiǎn)加固工作伊始，就應(yīng)當(dāng)對壩頂高度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。大壩防滲漏工作的首要一步即是水庫大壩頂部加固設(shè)計(jì)工作。

3.2水庫大壩上下游壩坡加固

要提高水庫大壩整體穩(wěn)定性，就需要對大壩上下游壩坡進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)作業(yè)。在施工過程中，需要在壩坡搭建戧臺，不僅增大壩體的橫斷面積，還能提高壩體的抗擊能力，為大壩穩(wěn)定性提供強(qiáng)有力的支持。由于部分水庫大壩修筑實(shí)踐較早，上游壩坡的壩殼僅用沙礫等粉質(zhì)結(jié)構(gòu)建成，其透水性能極差，無法滿足水庫大壩功能需求。因此，要用透水性更強(qiáng)的堆石體等材料替代當(dāng)前所用的上游壩坡材料。堆石體能有效提升上游壩坡的抗滑坡性，增強(qiáng)壩坡穩(wěn)定性和安全性，已成為當(dāng)前壩坡加固的主要材料。

3.3大壩地基的垂直防滲透處理

由于部分水庫大壩的壩基存在滲水層較薄、隔水層也不厚的情況，需要使用垂直防滲處理技術(shù)，構(gòu)筑封閉的內(nèi)部防滲墻，有效制約壩基的揚(yáng)壓力和壩基部位的滲水量，不斷優(yōu)化壩基防滲力。當(dāng)然，在不得不使用該方案的時(shí)候，要確保施工前期的環(huán)評和調(diào)研。在垂直防滲墻施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)選在壩基邊緣或壩頂臨水處，使用鋸槽法、射水法，高噴灌漿和輪銑法等，進(jìn)行施工作業(yè)。

3.4劈裂式灌漿加固

壩體劈裂式帷幕灌漿法能提高壩體穩(wěn)定性和牢固度，常在土質(zhì)疏松、壩體填筑碾壓不夠結(jié)實(shí)大壩防滲工程中使用。劈裂灌漿就是根據(jù)壩體的張利分別采用灌漿壓力，把壩體依照特定軸線順序劈裂，然后從中灌入泥漿，進(jìn)而形成筆直相間的防滲墻，還能使壩體中的裂縫或漏洞得到修復(fù)，部分薄弱層也能得到有效休整。此外，通過泥漿與壩體的擠壓滲透，壩體內(nèi)部張力也會發(fā)生變化，這種變化對壩體的牢固性和穩(wěn)定性極為重要。

3.5泄洪洞和溢洪道的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

泄洪洞是大壩工程的重要組成部分，影響著整個(gè)水庫大壩的安全性能，因此，對泄洪洞的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)尤為重要。在泄洪洞的除險(xiǎn)加固施工中，要對內(nèi)部隱患進(jìn)行排查檢修，并采用相關(guān)的建筑材料進(jìn)行補(bǔ)漏作業(yè)，使得泄洪洞內(nèi)部涵洞的缺陷部位得到補(bǔ)強(qiáng)。要對溢洪道的控制端、泄槽段和尾水渠等部位進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，逐一進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溢洪道的整體質(zhì)量，從而提升水庫大壩整體工程的防滲防漏效果。

4 結(jié)語

水利工程事關(guān)民生福祉，其重要性不言而喻。由于我國水利工程建設(shè)的高峰期在上世紀(jì)，距今時(shí)間較長，而且彼時(shí)的修筑技術(shù)和用料質(zhì)量均不高，所以部分水庫大壩滲漏問題突出，這不僅影響著水利工程的效益，還對社會安全帶來重大隱患。因此，水利部門要及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫大壩滲漏問題，分析原因，采取切實(shí)有效的防滲漏措施進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)施工，確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，使水庫大壩成為真正的利民工程。

[1]陸慧飛.混凝土防滲墻在水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用[J].中國科技信息，2013(02)：57－58.

[2]姚小豐，胡長江.水庫大壩除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)探究[J].河南水利與南水北調(diào)，2013(02)：26－27.