小型水库土石坝渗漏问题及加固措施探讨

摘要：上个世纪，我国建成的小型水库众多，由于当时的历史条件及施工技术的落后，导致土石坝工程设计标准、施工质量偏低。现如今，随着经济技术的飞速发展，新材料新工艺在水利工程中的应用越来越广泛，小型水库土石坝的加固措施得到了改进。本文作者针对小型水库土石坝的渗漏问题及加固措施进行了研究，供大家参考。

关键词：小型水库；土石坝；渗漏；加固措施

中图分类号： TV6 文献标识码： A

前言：正确地对土石坝进行渗漏分析，对降低工程造价、发挥工程效益显得十分重要。土石坝防渗处理措施较多，如何选择防渗处理方案以满足工程的功能性和安全性要求，建设各方应给予重视。

1、试述小型水库土石坝渗漏的主要原因

1.1坝体渗漏的主要原因

(1)上坝土料不符合要求。如土料透水性较大，不满足规范要求，或含有杂质，碎石含量偏高，局部渗透系数较大；

(2)施工质量差。铺土层太厚，坝体的碾压方式落后，坝体密实度低于规范要求，坝体土层间结合部处理不当，形成集中水平渗漏带；

(3)坝下输水涵洞未设置截水环，或涵管周围的填土质量较差，管身出现断裂，都会导致坝体出现异常渗漏；

(4)没有设置排水和反滤设施，或已经失效，使得浸润线抬高，下游坡饱和渗水；

(5)大坝遭受白蚁危害，库水沿蚁道渗漏；

(6)坝体结构不合理，坝身单薄，渗径过短造成渗漏。

1.2坝基渗漏的主要原因

(1)坝基清理不彻底。坝体与坝基结合部存在冲洪积层等透水层，筑坝前未将杂草、树根等清除干净，或者破碎风化带层未清到完整基岩层面，引起层面、接触面渗水；

(2)坝基存在砂砾石透水层或岩石裂隙发育，但未采取防渗措施；

(3)防渗措施如截水槽深度不够或未设置。

1.3绕坝渗漏

(1)岸坡岩体破碎，节理、裂隙发育而成为绕坝渗漏的通道；

(2)岸坡开挖不符合要求，如边坡过陡，坝体与岸坡结合不好；

(3)坝体与岸坡接触部位未清理彻底，或结

1.4渗漏影响

土石坝渗漏可以分为正常(合理)渗漏和异常(有害)渗漏。正常渗漏的渗漏量较小，水质清

澈，不含土石颗粒；异常渗漏的渗漏量较大，水质混浊带有土石颗粒。正常渗漏在合理范围内，不会对工程产生危害；异常渗漏会逐渐带走坝体或坝基的土石颗粒，最后在坝体内形成集中渗漏通道，造成水库严重渗漏，危及大坝安全。土石坝有害渗漏大多表现为大坝下游坝坡浸水，浸润线抬高，坝基或坝肩渗漏，在下游坝坡、坝脚形成沼泽化，有集中漏水点或散浸区等。

2、小型水库土石坝的主要加固措施

2.1水平防渗与垂直防渗

在土石坝的防渗处理中，按防渗体分布形式，可分为水平防渗与垂直防渗两大类。水平防渗是通过在大坝上游库底铺设一层相对不透水的土料(也可采用土工膜)，形成一道水平防渗体，以延长渗径、降低水力坡降，从而减少渗漏、降低坝体浸润线。这种措施不能像垂直防渗措施那样可以完全截阻渗流，防渗效果有一定的限制，而且其运行和后期维护都存在一些问题，不适用于地层条件复杂，渗透系数较大且防渗要求较高的工程。垂直防渗可以形成完整的墙(幕)体，能够完全截断渗流，而且适应性较强，运行也相对稳定可靠。

垂直防渗措施在防渗处理方面具有诸多优势，在土石坝工程中得到了广泛应用，按施工方法和材料分类有：振动沉模防渗板墙、高压喷射灌浆、混凝土防渗墙、充填灌浆、劈裂灌浆、帷幕灌浆、土工合成材料垂直防渗等。

2.2混凝土防渗墙

20世纪50年代，混凝土防渗墙的施工技术与工艺起源于意大利。我国从1958年开始研究利用这一技术，目前已在许多工程中得到采用，如心墙坝，均质坝，纯砂层、砂砾石层等，收到了良好的防渗效果。

混凝土防渗墙是利用钻孔、挖槽机械连续造孔，在松散透水地基或坝体以泥浆固壁，在槽孔内浇筑混凝土或回填防渗材料筑成具有防渗的地下连续墙。混凝土防渗墙的主要优点是可以适用于各种不同材料的坝体及复杂的地基水位和地质条件。如处理坝体、坝基整体防渗，可从坝顶建造防渗墙，直达基岩，墙的底部可嵌入新鲜岩层或弱风化基岩内一定深度，在处理中只要严格控制质量，是可以达到彻底截断水流的。

防渗墙施工的主要程序为：造孔、清孔换浆、终孔与清孔验收、浇筑混凝土、检查与验收等。防渗墙混凝土一般具有适当的强度，较高的抗渗标号，较低的弹性模量。在土坝坝体内浇筑防渗墙混凝土，要控制孔内混凝土面的上升速度，以防止坝体开裂。不论采用何种墙型，相邻墙段之间的连接工艺是防渗墙施工技术中的难点，必须严格控制。

2.3帷幕灌浆

帷幕灌浆是在岩石或砂砾石地层中，用钻孔灌浆方法建造一道连续防渗帷幕，帷幕顶部与坝体连接，底部深入不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透。20世纪以来，帷幕灌浆是在水工建筑物地基防渗处理中应用最为广泛且卓有成效的方法。

帷幕灌浆首先需要查清工程地质与水文地质情况，在进行坝基灌浆之前，应进行现场灌浆试验，以确定灌浆方法、压力、孔距、排距、材料、质量标准与检查方法等。

2.4坝体灌浆

土石坝坝体灌浆常用的方法有劈裂灌浆和充填灌浆两种，可用来处理土石坝防渗体因渗漏通道、软弱层、坝体土填筑质量差以及坝体内的生物洞穴等问题。

充填式灌浆是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处，以堵塞洞穴和裂缝，适用于处理范围已明确的渗漏问题。如坝体只是某一局部区域土料填筑质量差而造成的渗漏，或某一区域由于白蚁等造成的生物洞穴等。利用充填灌浆对大坝局部渗漏进行处理，既能节省投资，又能满足坝体防渗性能，造孔深度应超过隐患lm～2m。但充填灌浆由于是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处，灌浆压力较小，不能形成一道完整的防渗墙。劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直的防渗墙并且堵塞漏洞等，以提高坝体的防渗能力，同时使坝体内部应力重分布，提高大坝坝坡的稳定性。劈裂式灌浆适用于处理范围较大，包括渗漏部位不能完全明确的土石坝防渗体渗漏。但劈裂式灌浆的排水固结时间较长，效果也不持久。

2.5土工合成材料防渗

采用土工合成材料防渗在水库工程土石坝防渗处理中的应用也较为广泛，最大坝高达62m，有的已运行十多年，效果良好。土工合成材料多用于坝体的渗漏处理，可以增加渗径，降低渗透坡降，减少渗漏量。

用于防渗的土工合成材料，可选用土工塑料膜、复合土工膜等。土工膜材质、厚度等应根据水头、地质条件、铺设部位等确定，土工膜应与岸坡和坝基防渗体紧密结合，从而形成完整的防渗体系。采用土工合成材料进行坝体防渗，具有节省投资、施工简单快速等优点，主要运用于能放空库水的各类土石坝工程，特别适合于因反滤级配不良而引起渗透变形的坝体渗透处理。坝体有白蚁建巢危害的，一般不宜采用土工膜进行坝体防渗。

3、结束语

综上所述，防渗加固措施方案是水库除险加固成功与否的关键，上述各种小型土石坝的防渗技术方案，都有各自的特点及其相应的适用条件。施工技术要求、工艺要求各有不同。对于小型病险土石坝防渗加固选用那一种加固方案，须综合考虑水库坝型、坝高、地质、气象、当地建筑材料及施工条件等各个因素，在查明水库渗漏的机理和病因后，提出合适的加固方案并经比较论证，然后确定加固措施。

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