试论小型土石坝水库的病险分析及除险加固措施

摘要：我国小型水库建设标准低，加之管理不善，经过多年运行后，存在防洪能力不足、大坝渗漏、结构不安全、抗震性能差、金属结构老化及安全管理落后等问题。文章结合实际工作经验，对土石坝各种类型的病险情况进行了分析总结，然后有针对性地提出土石坝各种除险加固技术措施，为土石坝除险加固具体实践提供技术参考。

关键词：小型水库；土石坝；病险分析；除险加固

中图分类号：TV62+1 文献标识码：A

1 土石坝存在的病险分析

要想达到理想除险加固效果，首先必须对水库的各种病险有一个较为清楚的认识，以便根据不同的实际情况采取不同的技术措施，通过笔者的归纳总结，病害的特点可归纳为两类： 一类是结构性病害，主要是由结构强度、稳定、刚度、构造等因素而产生的病险，具体表现于滑坡、裂缝、排水溢洪设施问题等； 二类是渗漏性病害，其主要是由坝体及其接合体抗渗性能不足而造成的病险。具体来说包括以下几种。

1.1 裂缝。裂缝可以说是土石坝病害中较为常见的现象，有的裂缝在坝体表面就可以看到，有的隐藏在坝体内部，裂缝宽窄长短深浅不一。裂缝有平行坝轴线的纵缝，也有垂直坝轴线的横缝，还有不规则的倾斜裂缝。无论什么性质的裂缝对土坝的正常使用都有不利影响，其中危害最大的是贯穿坝体的横向裂缝、水平裂缝以及滑坡裂缝，它们直接影响坝体的稳定性。在进行大坝除险加固时，应对裂缝的范围、位置、长度、宽度、深度、数量等参数进行详细的测定，以便确定其影响程度，从而采取确切的措施。

1.2 渗漏。渗漏一直以来都是危害土石坝安全的主要因素之一，按渗漏的部位可分为坝体渗漏、坝基渗漏、接触渗漏、绕坝渗漏； 按渗漏性质可分为正常渗漏和异常渗漏； 按渗漏现象可分为散浸和集中渗漏。对于因渗漏而引起的坝体破坏或渗漏量过大，且影响蓄水和造成土石坝整体或局部失稳的，称为异常渗漏，异常渗漏则是考核坝体病险程度的主要指标之一，若出现地面凸起、坍塌或管涌现象则表现渗漏很严重，急需处理。

1.3 滑坡。土石坝滑坡的原因有很多，如坝坡太陡，坝体抗剪强度偏小，坝基土的抗剪强度不足，外界因素扰动（ 如地震、坝周围动荷载） 等，而导致坝体局部或整体的滑动。实际上滑坡往往是多种原因综合产生的，所以当发现滑坡征兆后，应及时认真调查研究，分析滑坡产生的原因，并根据不同的情况，采取有效的方法及时处理。

1.4 护坡损坏。护坡是土石坝的重要组成部分，由于雨水、波浪、动植物以及设计不当、施工质量和管理等因素的作用和影响，土坝坝坡大都存在不同程度的毁坏，严重的将威胁大坝的安全。护坡毁坏原因比较复杂，主要有坝体碾压不实、护坡垫层设计与施工不合格、块石偏小、砌筑质量差、设计不完善、水流冲刷、坝体不均匀沉陷、块石风化变质等原因。因此，需要综合性的分析护坡产生的问题。

1.5 输、泄洪建筑物老化、破坏。随着使用年限的增加，许多土石坝的输、泄洪建筑物老化，甚至出现裂缝、断裂、露筋、漏水等现象，严重影响了这些建筑物的接体性和安全性。特别是遇到坝下埋管时，极易导致接触冲刷破坏； 有时也存在溢流面和泄槽未衬砌或质量差、冲蚀，无消能工或消能工不完善，基础淘刷等，以上情况均危及坝体安全。

1.6 防洪标准偏低。我国有很多土石坝的防洪标准低，达不到规范要求的洪水标准。水库的防洪标准低于颁布的防洪标准，坝高低于设计洪水位的要求。

2 土石坝除险加固技术措施

2.1 裂缝预防与处理

土石坝发现裂缝后，应通过坝面观测、开挖探槽和探井，及时查明裂缝情况，其中包括裂缝形状、部位、宽度、长度、深度、错距、走向、严重程度以及其发展，并弄清楚裂缝产生的原因。根据裂缝观测资料，针对不同性质的裂缝，采取不同的加固处理方法，一般有翻筑、灌浆、放缓坝坡、加做戗台及加做保护层等措施，究竟采取一种措施，还是多种措施，应根据上述裂缝的情况和产生的原因而定，具体而言： ①对纵向沉降裂缝，可采用无粘性的细粒土回填，当坝的沉降未稳定前，不要把坝面掩盖，可发现有无新的裂缝出现。②防渗体中产生的横向裂缝，往往比较隐蔽，对此类裂缝，应沿缝挖槽，用不透水土料回填，一般裂缝加固处理采用开挖回填、裂缝灌浆以及两者相结合的方法。

2.2 渗漏预防与处理

土石坝各种异常的渗漏，无论发生在什么部位都应追寻其原因采取处理方法。渗漏控制的标准是： 保证坝体和坝基的渗流稳定，其抗渗比降和渗透流速满足稳定要求； 控制渗流量，尽量减少渗漏损失； 控制下游剩余水头，防止渗透变形破坏，保证下游边坡稳定，减少下游沉降。在所有除险加固措施中，防渗加固技术措施、方法最多。对于大坝防渗体，常用的防渗加固措施有各种形式的灌浆、防渗墙，复合土工膜等。

2.3 滑坡预防与处理

土石坝滑坡是土石坝主要病害之一，不仅使工程损失较大，甚至可以造成土石坝溃坝失事，危及人民生命财产安全。土石坝滑坡预防最根本的措施当然在于土石坝的建设阶段，主要是地质的勘察和设计的合理。对于运行使用期间的土石坝其预防滑坡的主要措施则在于加强土石坝的检查观测与资料分析，及时做出滑坡预报。在滑坡处理方面，由于滑坡产生的原因是滑动力超过了抗滑力。因此，在处理滑坡时，应当掌握的原则是： 设法减少滑动力，增加抗滑力。其做法是：“上部减载”与“下部压重”。“上部减载”就是在滑坡裂缝上部进行削坡处理，以保持稳定： “下部压重”就是放缓下部坝坡、坡脚处筑镇压台或滑坡体下部做压坡体等。当滑坡稳定后应当及时进行滑坡处理。

2.4 护坡损坏预防与处理

护坡损坏的预防主要在于对其有效的管理和维护，对于护坡破坏后应采用何种加固修理措施。应根据护坡破坏的主要原因； 原护坡的结构形式，破坏范围的大小；建筑材料；气温和风力；施工设备和库水位情况；技术上可靠性和经济上合理性等有关因素，进行综合分析比较后，合理选定。常用的方法有浆砌石或现浇混凝土护坡、坝面塑膜保温、加厚反滤垫层、填补翻修等，这些方法可根据不同的情况加以选择一种或多种，浆砌石或现浇混凝土护坡适用于吹程较远，风浪较大，经常发生破坏的护坡坝段；加厚反滤垫层则适用于北方冰冻地区由于反滤垫层厚度不够而产生的护坡破坏；对于施工质量差引起的局部脱落、塌陷、崩塌和滑动等破坏，可采用较为简单的填补翻修。

2.5 输、泄洪建筑物的维护与更新

输、泄洪建筑物的老化、破坏主要是在长期的使用过程中而产生的自然损坏，所以为了预防这种现象的产生，最重要的是加强建筑物的维护与管理，并实时检查建筑物的使用情况，及时更新和改造。

2.6 提高防洪能力

针对我国有很多土石坝的防洪标准低这个现状，可采取以下两种措施加以解决： 一是加高大坝，增加水库调蓄能力，对削减洪峰的作用较大，对下游防洪有利： 二是加大泄洪建筑物规模，扩大泄洪能力，从而提高防洪能力。另外，对下游防洪有重要要求的水库应尽可能增加坝高，必要时再结合扩建泄洪设施。

结语

由于土石坝除险加固方法有其特定的适用范围，具有一定的局限性，所以，应对每一具体水利工程病险进行详细的分析。包括病险情况、除险加固要求、工程费用等各方面的因素。选择经济合理，技术可靠的土石坝除险加固方法。

参考文献

[1]党雪梅.土石坝除险加固设计水利[J].技术监督，2010，18（5）.

[2]顾淦臣，束一鸣，沈长松.土石坝工程经验与创新[M].北京：中国电力出版社，2004.