摘 要：大壩出現(xiàn)壩基壩體滲漏、壩肩失穩(wěn)等問題，將會嚴重影響到水庫擋蓄水功能的正常發(fā)揮。為此，要充分結(jié)合《水庫大壩安全鑒定辦法》、《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》等相關(guān)規(guī)范，合理采取與工程實際相匹配的除險加固方案。文章在對砌石拱壩壩體滲漏的主要原因進行歸納總結(jié)后，結(jié)合一工程實例，對砌石拱壩防滲除險加固處理方案進行了探討，通過合理工程措施，有效提高大壩結(jié)構(gòu)整體的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：砌石拱壩；大壩滲漏；防滲；除險加固

引言

拱壩作為一種便于就地取材，工程量相比重力壩約少40%，且可以實現(xiàn)壩頂溢流的經(jīng)濟性和安全性均較優(yōu)越的壩型，從70年代開始得到廣泛推廣采用，約占我國修筑拱壩總數(shù)的90%以上。從大量文獻資料表明，目前已建砌石重力拱壩，主要防滲結(jié)構(gòu)大多采用混凝土心墻或混凝土面板來實現(xiàn)。但砌石拱壩和混凝土拱壩一樣，由于其是一種超靜定結(jié)構(gòu)，在日常運行過程中地基變形、溫度變化等諸多因素對壩體結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響較其他壩型更大，加上歷史設(shè)計標準偏低、施工原材料采用不達標、施工質(zhì)量較差等，以及隨運營時間的推移，許多砌石拱壩產(chǎn)生較為嚴重的壩體裂縫、壩基及壩體滲漏、壩肩及兩岸邊坡巖體失穩(wěn)崩塌等問題，嚴重影響到大壩擋蓄水功能和經(jīng)濟效益的正常發(fā)揮。大壩一旦發(fā)生滲漏問題，將會給大壩結(jié)構(gòu)應(yīng)力和拱座穩(wěn)定埋下巨大的安全隱患，必須密切觀測其變化并采取合理的除險加固工程措施，以提高壩體整體安全穩(wěn)定性。

1 砌石拱壩滲漏原因分析

從大量砌石拱壩除險加固踏勘和竣工資料分析，造成壩體出現(xiàn)滲漏問題主要是由于設(shè)計缺欠和施工質(zhì)量差等原因引起。

1.1 設(shè)計標準偏低

由于受歷史建設(shè)理念和投資資金等因素的影響，很多拱壩當(dāng)時設(shè)計標準選擇偏低或施工時沒有嚴格按照設(shè)計要求進行質(zhì)量管控，導(dǎo)致壩體整體質(zhì)量偏差，運行中出現(xiàn)滲漏問題具體表現(xiàn)在以下多個方面：（1）混凝土防滲面板標號偏低，如：按照漿砌石壩設(shè)計規(guī)范（SL25-2006）（以下統(tǒng)稱：“規(guī)范”）[1]，當(dāng)壩址最低月平均氣溫在零下10℃以下時，其混凝土防滲面板等級應(yīng)該在C23以上，但是從大量病險水庫拱壩調(diào)查資料發(fā)現(xiàn)，很多大壩其混凝土防滲面板抗凍強度等級普遍達不到C23標準，絕大多數(shù)只有C18，有的甚至僅有C15，嚴重降低了壩體整體防滲抗凍性能。（2）在“規(guī)范”中明確要求死水位以下9m壩高范圍內(nèi)，應(yīng)設(shè)置2道止水設(shè)施，但實際很多大壩沒設(shè)或僅設(shè)一道止水設(shè)施，導(dǎo)致后期運行過程中出現(xiàn)壩體滲漏問題。（3）在“規(guī)范”中明確要求在設(shè)置橫縫止水后，為了便于滲水順利排走需增設(shè)豎向排水管，但實際很多大壩沒有設(shè)置豎向排水導(dǎo)致滲水無法順利排出而影響壩體內(nèi)部應(yīng)力分布，有的甚至都沒有設(shè)置橫縫止水，止水設(shè)計和施工達不到“規(guī)范”要求，在止水位置形成了滲漏通道。另外，當(dāng)時設(shè)計時受投資資金影響，為了省錢導(dǎo)致所設(shè)計壩體斷面過于單薄，壩體剛度不足，結(jié)構(gòu)應(yīng)力環(huán)境溫度變化適應(yīng)力較差等，導(dǎo)致壩體容易出現(xiàn)裂縫，引起嚴重的滲漏破壞。

1.2 施工質(zhì)量差

混凝土施工質(zhì)量差，施工中存在模板移位、混凝土錯臺等現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)蜂窩、狗洞等質(zhì)量缺陷，給壩體埋下較大安全隱患；施工中混凝土溫/濕度控制不達標，混凝土干縮性能控制不好，導(dǎo)致混凝土初期出現(xiàn)表面裂縫，在后期水壓作用下，不斷擴展演變成滲流通道；施工中質(zhì)量監(jiān)管不到位，混凝土振搗不充分、砌石錯位、膠結(jié)材料不密實等導(dǎo)致壩體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在一定孔隙，最終在水壓和重力等多方作用下，形成滲漏渠道；止水材料不合格、止水帶寬不足、止水帶人為施工破壞等造成運行過程中出現(xiàn)繞帶滲漏、橫縫漏水等，巨大滲流量嚴重威脅到大壩的穩(wěn)定運行。

大壩發(fā)生滲漏問題，不僅會造成大量水資源浪費，影響水庫運行經(jīng)濟效益，同時還可能對壩體內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成損壞，尤其是在凍融破壞和游離鈣質(zhì)析出等作用下，壩體混凝土將會出現(xiàn)疏松等問題，降低混凝土層間抗剪能力和耐久性，嚴重威脅到大壩運行的安全穩(wěn)定性[2]。為了采取與工程特性相匹配的除險加固方案，必須對大壩滲漏原因進行全面調(diào)查和分析，確保除險加固方案具有較高可行性、可實施性和經(jīng)濟性。

2 拱壩防滲加固實例研究

2.1 工程概況

某水庫是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧防洪、引水發(fā)電、城市供水等功能，具有綜合效益的中型水庫。壩址以上集雨面積1.8624km2，主河流長2.67km，平均河床比降為2.76%。工程于1988年11月動工興建，于1993年4月竣工投運。水庫最大壩高59.80m，壩頂弧長267.50m，壩頂寬4.0m，正常蓄水位633.50m，相應(yīng)庫容2688.5×104m3，總庫容2756.80×104m3。水庫上、下游面采用細石混凝土砌條石，厚為0.8m；壩體為細石混凝土砌塊石結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置混凝土防滲心墻，心墻底寬2.05m，頂寬0.6m。大壩建成投運前期，壩體各部位運行狀況良好。1998年汛期，在巡視檢查中發(fā)現(xiàn)大壩下游面出現(xiàn)大面積漏水問題，同時隨蓄水位增高漏水量增大。

2.2 壩體滲漏原因分析

為了分析壩體滲漏，結(jié)合相關(guān)資料對拱壩應(yīng)力進行了安全復(fù)核，復(fù)核結(jié)果表明：最大主拉應(yīng)力為0.89MPa，最大主壓應(yīng)力為2.67MPa，均小于設(shè)計要求的[1.20MPa]和[4.80MPa]要求，表明壩體結(jié)構(gòu)應(yīng)力整體狀態(tài)安全，也就是說大壩下游面出現(xiàn)大面積漏水不是由于壩體應(yīng)力過大致使裂縫引起。為了準確查出大壩滲漏原因，考慮到混凝土防滲心墻是大壩主要防滲體，決定采取鉆芯取樣進行分析，鉆探結(jié)果表明：大壩壩體內(nèi)部存在局部難以取芯、巖芯整體完整度較差、芯樣破碎度較大、RQD值較低、砌石局部架空不密實、砌石中充填膠結(jié)細石混凝土密度性差等問題。鉆孔水文地質(zhì)試驗結(jié)果可知，大壩下半部透水率為6.8-12.2Lu，遠大于3Lu指標，存在裂隙高度發(fā)育、透水率較大等問題，急需采取全面的防滲加固措施。

2.3 充填灌漿防滲處理

根據(jù)工程特性，選擇上游壩面防滲膜帖面、上游壩面噴混凝土、上游壩面增設(shè)混凝土防滲面板和壩體充填灌漿四種防滲處理方案進行對比分析。經(jīng)綜合比較，采用防滲膜帖面、噴混凝土以及增設(shè)混凝土防滲面板等存在施工難度大、混凝土與條石壩面結(jié)合性能不好、方案實施難度較大等問題[3]。最終從可靠性、安全性和經(jīng)濟性等方面，優(yōu)選壩體充填灌漿方案，即在壩頂、下游壩面及灌漿排水廊道內(nèi)部設(shè)置壩體充填灌漿孔，按結(jié)構(gòu)部位進行水泥漿或水泥砂漿充填灌漿防滲。在壩頂設(shè)斜向灌漿孔，在下游壩面和排水廊道內(nèi)部設(shè)置斜向或水平向灌漿孔，共3排均布，排距0.8m，間距2.5m，梅花形布置。分兩序進行灌漿，即I序孔為上、下游壩面，按先下游后上游次序灌漿；II序孔為中間排。

3 結(jié)束語

滲漏不僅會影響到大壩結(jié)構(gòu)應(yīng)力，同時還會影響到壩體整體穩(wěn)定性，必須要根據(jù)工程特性和相關(guān)設(shè)計、地質(zhì)勘探資料，合理分析滲漏原因及特點，并結(jié)合結(jié)構(gòu)應(yīng)力和抗滑穩(wěn)定安全復(fù)核結(jié)果，根據(jù)工程實際情況從技術(shù)、經(jīng)濟等方面優(yōu)選砌石拱壩壩體防滲加固處理工程措施，確保防滲處理達到預(yù)期效果，消除大壩滲漏問題，提高其運營經(jīng)濟效益和安全穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]SL25-2006.漿砌石壩設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2006.

[2]劉華麗，彭輝.基于多拱梁分載法的高拱壩應(yīng)力分析[J].云南水力發(fā)電，2009，25（3）：26-29.

[3]馮蕊，何蘊龍，曹學(xué)興.混凝土心墻對砌石拱壩應(yīng)力和變形的影響分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報，2014，47（2）：177-178.

作者簡介：柴云飛（1974，08-），男，漢族，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市，大學(xué)，副高級工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計工作。