水库堤防裂缝的处理措施

摘要：由于设计、施工和管理等多方面的原因，许多已成土石坝都不同程度的存在裂缝、渗漏等隐患，成为病库险库，严重影响水库正常运行、效益的发挥并对下游人民群众的生命财产构成重大威胁。本文通过对水库堤防裂缝的类型、成因、产生部位及可能产生的严重后果等进行分析，进一步探讨了水库堤防裂缝的处理措施。

关键词：水库堤防；裂缝；产生原因；处理措施

前言

随着我国经济社会体制的改善与发展，水利建设工程亦随着高速发展，其中水库堤防的裂缝问题越来越受到关注。水库堤防裂缝的产生将会构成很多隐患，不仅会直接影响水库的正常运行，严重时还可能会危害到下游群众的生命及财产安全。由于水库堤防出现裂缝将严重威胁河堤的运营安全，必需在对裂缝产生的原因进行周密分析，然后对症下药，采取相适应的除险加固措施予以排险除危。

1 水库堤防裂缝的类型

土坝的裂缝，按照缝的方向可分为横向裂缝（垂直坝轴线）纵向裂缝（平行坝轴线）和龟裂缝等，按照部位可分为表面裂缝和内部裂缝。

1.1龟裂缝

龟裂缝的方向没有规律，纵横交错，缝的间距比较均匀。这种裂缝可能出现在没有铺设保护层的坝顶和坝坡，也可能出现在水库泄空而出露的上游防渗铺盖表面上。产生龟裂缝的主要原因是土坝填土由湿变干时的体积收缩。筑坝土料愈黏、含水量愈高，出现龟裂缝的可能性愈大。

1.2横向裂缝

横向裂缝一般接近铅垂或来同稍有倾斜地伸入坝体内。缝深几米到十几米，上宽下窄，缝口宽几毫米到十几厘米，偶尔也能见到更深、更宽的。

1.3纵向裂缝

①在坝面上，纵向沉陷裂缝一般接近于直线，基本上是铅垂地向坝体内部延伸，裂缝两侧填土的错距一般≤30cm，缝长几米到十几米居多，也有更深的，缝宽几毫米到十几毫米，缝长由几米到几百米。②纵向滑坡裂缝一般成弧形，裂缝向坝体内部延伸时弯向上游或下游，缝的发展过程是逐渐加快的，直至土体发生滑动以后才逐渐变慢。

2 水库堤防裂缝产生的原因

造成水库堤防的原因通常可以从两部分展开剖析，即外因与内因。外因包括气候及水库周边各种生物的作用以及水库所处地形等原因，内因则与水库土体本身的物理力学性质以及土体单元所能承受的地质应力有关。

2.1 产生堤防裂缝的外因

造成水库堤防裂缝的外因可以从如下几个方面展开分析：首先，容易出现裂缝的堤防通常都堤身较为单薄，且堤坡陡峭，当堤坡长时间浸泡在水中时土体很容易饱和，随之土体重量会增加，这一系列变化所带来的直接后果就是坡体中应剪力增大。当土坡的应剪力增大到超过土体本身的抗剪强度时，这会直接造成坡面下挫，从而带来堤顶裂缝的产生。其次，正常水库堤防每年冬季都会进行常规的河堤堤防冬修加固填土，当涂料选择控制不严，将不合规的淤土、冻土以及硬土块作为填充材料，且填充过程碾压不够紧实时，松散的土质受到水体压力作用时土体会相互靠拢，这会直接造成土体的收缩，从而带来堤顶沉降裂缝的产生。此外，当堤身内的建筑物由于年限较旧逐渐老化损坏，这会直接造成洞身的渗漏，上部地方的土体会逐渐流失，从而产生堤身下陷，这也就是堤顶横向裂缝产生的原因。

2.2产生堤防裂缝的内因

从地质力学角度来分析，河堤堤身的每一个土体单元都会受到来自三个不同方向的三维地质应力，即横向应力、纵向应力及轴向应力。鉴于河堤堤身很长，使得每一个土体单元在整个河堤中而言在平行于轴线方向的应力能够处于一种相对平衡的状态，正是因为如此一般情况下河堤堤顶横向裂缝的宽度都会很小。处于下游河段的堤侧土体通常为后期所填筑，在自重固结还没有完全完成时很容易产生较大变形，而在同一时段处于上游的土体通常已经固结完成，顾会产生的形变通常较小，这也就直接造成新旧堤土体的形变量不一致的状况。在这种情况下重力的一个方向的分力构成土体的下滑力，方向指向背水坡外侧。在自重应力场作用下，边坡深部的土体最大主应力为垂直方向，而在边坡坡顶和后缘部位常出现拉应力，形成与坡面近乎平行的张力裂缝。因此，就单元土体而言，加高培厚的土体有一个向外向下的合力，此合力的存在是导致堤顶产生裂缝的力学因素。

3 水库堤防裂缝可能导致的后果

3.1水库堤防的渗漏

水库堤防裂缝可导致水体向闹护区，以外渗流而产生水慑漏失，降低水库效益；降低软弱结构面强度，使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形；造成相邻低谷、洼地或坝基扬压力增加；下游地下水位抬升、建筑物地基浸没、失稳；引起坝肩、坝体滑动等环境地质问题，造成下游农田浸没和盐渍化等。

3.2 堤防滑坡

水库地方裂缝可导致堤防滑坡，堤防滑坡是堤防裂缝的一种更为严重的形式，在很多水库堤防中都有发生的可能。堤防滑坡的种类大致分为三种种：剪切性滑坡、塑流性滑坡和液化性滑坡。剪切性滑坡的前身通常为一条纵向裂缝，其产生原因通常是因为土堤填充的涂料的抗剪强度较小，当土堤的滑动力超过抗滑力时堤防滑坡就会随之产生。塑流性滑坡通常发生在含水量较高的粘性土土料填筑的土堤上，当填土的蠕动作用或塑性流动作用不断积累时就会慢慢产生塑流性滑坡现象。液化性滑坡通常发生在堤基或堤脚，产生的原因通常是由于处于饱和状态下的细沙当其受到强烈的振动时沙料颗粒间彼此会逐渐脱离且处于悬浮状态，在这样的状态下沙料会降低甚至失去其抗滑作用，一旦发生这种情况液化性滑坡也就随之产生。

4.水库堤防裂缝的处理措施

产生水库堤防裂缝的河堤通常为险工险段，与标准堤防相比它们存在如下特点：1）堤身过于单薄，堤坡十分陡峭，堤防断码与标准断面差距较大；2）很多建在老沟口处的堤防特别容易产生堤防裂缝；3）堤顶排水很不畅通，遇到下雨天积水现象非常严重，堤顶路面通常呈凹型；4）堤内存在穿堤建筑物的堤坝尤其容易产生裂缝，特别是当这些建筑物年限久远，老化及损坏程度很严重的情况下。针对这些特点，在采取水库堤防裂缝的抢险处理时可以从以下方面展开：

4.1开挖回填

这个方法在处理水库堤防裂缝时通常是较为彻底的。开挖回填的方式适用于纵向的经检测后确认已经相对稳定的裂缝，且这种裂缝不会存在滑坡的可能性。开挖前首先需要对于裂缝的深度有充分了解，这时可以通过将过滤的石灰水灌入裂缝内来确定。通常会采取梯形断面开挖，开挖深度延伸至裂缝以下0.3-0.5米即可，底宽不得低于0.5米。开挖时在便于施工的前提下应当尽量确保边坡的稳定，并且采取新旧填土结合的方式来进行，开挖的沟槽长度应当能够超过裂缝每断长2m左右。开挖时的涂料尽量不要堆放在坑边，这会影响到边坡的稳定度。

4.2 横墙隔断

这种方式通常适用于横向裂缝的情况。首先仍然需要沿着裂缝开挖沟槽，可以沿着裂缝垂直的方向每隔3-5m开挖一个沟槽。沟槽长度通常为2.5m-3.0m，具体开挖与回填要求和上述方法基本一致。当裂缝的前端已经与临水相通时，开挖前必须及时在堤坝临水面做好截流工作。当裂缝背水坡已经出现漏水现象时，也需要及时在背水坡做好反滤导渗工作，否则很可能会出现土料流失的状况。

4.3封堵缝口

封堵缝口也是常用的一种裂缝处理措施。首先需要将细而干的沙壤土从缝口逐渐灌入，然后需要借助板条或者竹片将沙土捣实。灌土完成后应当沿着细缝丢弃一个小土埂，土埂宽度为5-10cm，高度为3-5cm，将土埂要在缝口可以有效防止雨水侵入缝隙内。

5结 语

在我国的绝大部分水库堤防中由于设计、施工和管理等多方面的原因，许多大坝都不同程度的存在裂缝、渗漏等隐患，这使得很多水库成为病库险库，不仅会严重影响水库的正常运行及效益的发挥，也会对下游人民群众的生命财产构成重大威胁。正是因为如此，做好水库堤防裂缝的预防及处理措施才显得尤为重要。在展开具体防护工作前首先很有必要对于裂缝产生的原因展开分析，只有这样才能够更有针对性的找到处理措施。同时，针对不同形态、不同成因以及不同程度的裂缝要采取适用的方式进行裂缝处理。此外，对于堤防滑坡这类堤防裂缝的衍生现象，最有效的处理方式就是做好预防工作，这也应当成为普通堤防裂缝在处理时的一种良好方式。

参考文献：

[1].梁观球；塑料排水板堆载预压在河道软基筑堤中的应用[J]；民营科技；2011年07期.

[2].熊珍良；邱慈文；；浅谈劈裂灌浆技术在中小水库加固中的应用[J]；商业文化（下半月）；2011年06期.

[3].刘裕鸿，刘群；上饶市大中型水库土石坝坝下涵管渗漏原因分析及处理方法[J]；水利与建筑工程学报；2003年03期.

[4]牛运光.土坝安全与加固[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[5]涂向阳，平原病险水库堤坝渗流控制方法研究[J]水文地质工程地质，2011