水库大坝渗漏原因及加固处理

摘要：水利工程是一项关系人类生存与发展的重要工程，它的缺陷和事故的发生在所难免，只要人们能够随时意识到质量的重要性并加以科学的管理，是可以避免的。本文分析了水库大坝渗漏原因，探讨了水库大坝加固处理方法。

关键词：水库；大坝；加固；处理方法

中图分类号：TV62 文献标识码：A 文章编号：

我国的水库大坝大部分都是在上个世纪五、六十年代修建的，在历时半个世纪以来，这些水库为各当地的农业发展作出了巨大贡献，对推动国民经济的发展发挥了重要的作用。同时，也为抗洪减灾作出了积极的贡献，为当地以及下游的人民群众的生命财产创造了安全保障条件，使得自古以来因洪水泛滥而人亡物毁的悲惨局面得到了有效的控制。经过近40 年的运行, 不少工程已经老化。受建库时主客观条件的限制, 已建水库工程存在问题较多,其中以大坝渗漏问题较为突出, 造成不同程度的险情, 威胁水库大坝安全渡汛。

一、水库大坝渗漏原因

坝体的病害一般表现在渗透破坏和变形破坏。坝基下的渗透水流，使岩土体中的某些颗粒移动或颗粒成分、结构发生改变的现象称为渗透变形或渗透破坏。变形破坏是由于渗流作用下，抗剪强度降低，某些部位产生不均匀变形、裂缝、下滑、产生变形，分为滑坡、崩岸几种形式。水库堤防渗透通常是指水体向围护区( 库盆、堤防保护区) ，以外渗流而产生水量漏失的现象。如其渗漏量较大，将显著降低水库效益; 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。

渗透变形对影响土石坝稳定极大，根据美国发表的资料，在破坏的土石坝中，有40% 是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。我国对有问题的土石坝的调查中发现由渗透变形所引起者竟达60%。此外防洪堤和边坡的塌滑，岩溶区覆盖土层中洞穴和地表塌陷的形成，供水井、坝基排水孔和减压井的淤塞，开挖基坑和地下工程中遇到的流砂，断层破碎带、软弱夹层、裂隙和洞穴中松散物质的带出等都是由渗透变形引起的。某水库条石拱坝由于清基不彻底，在拱基下发生渗透变形，不仅把红色风化泥岩裂隙中的粘土冲蚀，而且把泥岩也冲蚀了7m 深，连同被冲蚀的坝身成为一个高13m，宽8m的冲蚀洞。从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为四种类型: 流土、管涌、接触冲刷、接触流土。

二、水库大坝加固处理方法

1、 导渗

导渗为下排的措施, 是将坝身或坝基内的渗水顺利地排出坝外, 并且使坝体的土粒保持稳定,不被带走,以达到降低浸润线,减少渗压水头,增加坝体与坝基渗流稳定的目的。当土坝原有防渗排水设施,不能完全满足坝身、坝基渗流稳定要求时,浸润线将抬高, 坝身散浸, 坝后发生沼泽化, 甚至出现管涌、流土等渗透破坏,危及坝基安全,此时除加强防渗措施外,还可将原有导渗设施进行改善或增设, 按导渗部位分为坝身导渗和坝后导渗两种。

（1）坝身导渗

在土坝背水被的渗漏部位, 根据渗漏的程度,选用适当的导渗措施,以导出坝身内渗水,降低浸润线,使坝坡保持稳定。坝身导渗型式,常见的主要有:“I ”型导渗, 主要适用于岸坡和坝身渗漏不十分严重的均质土坝以及在正常条件下施工的土石坝;“Y”型导渗,主要适用于坝坡散浸面积分布较广, 逸出点较高的均质土坝以及在正常条件下施工的土石坝;“W”型导渗,主要适用于岸坡散浸较严重, 面积较大均质土坝以及在正常条件下施工的土石坝。导渗砂槽,主要适用于散浸严重,浸润线逸出点较高的均质土坝以及具有铺垫式反滤设备,有造孔机械, 可以适当降低水位施工的土石坝。

（2） 坝后导渗

排渗沟。坝基为多层地基,表层为弱透水层, 其下为强透水层, 而表层又不太厚时,常采用排渗沟作为排水减压的措施,同时可以将坝基与坝体渗水引向坝的下游。减压井。地基为多层地基,表层为弱透水层, 其下为强透水层, 而表层较厚时, 在坝脚下游地基内每隔一定距离利用钻机钻孔, 穿过弱透水层, 直达强透水层,可以把地基深层的承压水导出地面, 以防止坝基土料渗透变形, 并且可以防止下游地区沼泽化。

（3）压渗。利用透水料作为水滤压重,既可将土体中渗水排出, 又能给渗透土体以一定的压重,以抵抗渗压水头,增强地基渗透稳定。压渗长度,应满足末端弱透水地基中的实际水力坡降小于它的允许水力坡降。压渗厚度,当已知弱透水层厚度时,利用埋设的测压管测出弱透水层底面水位与下游水位差, 即可定出盖重的厚度。

2、 灌浆防渗

当坝体渗漏严重, 无法采用斜墙法或水中倒土法进行处理时, 可采用灌浆法处理,即从坝顶钻孔,然后由土往下分段进行灌浆,在坝内形成一道灌浆帷幕,阻断渗流通道。根据灌浆材料的不同,灌浆主要分如下。

(l)粘土浆或粘土水泥浆。主要用于坝身和非岩性坝基的堵漏截渗。

(2)水泥灌浆。主要适用于破碎岩基的固结灌浆和帷幕灌浆。

(3)化学灌浆。主要适用于坝基防渗。灌浆方式主要有充填灌浆和劈裂灌浆两种。充填灌浆是利用较小的灌浆压力或浆液自重,将浆液灌入坝体病害处,以堵塞洞穴和裂缝。该法适用于处理已经确定范围和性质的局部病害。例如坝体非滑坡性裂缝处理,坝下涵洞漏水处理,坝面塌坑开挖回填处理后周围细小裂隙的填充, 以及白蚁危害产生漏水的处理等。劈裂灌浆是沿坝轴线布置灌浆孔, 利用一定的灌浆压力将坝体沿轴线方向劈裂, 同时灌注合适泥浆堵塞漏洞和裂缝, 浆液析水后与坝体紧密结合,形成连续的防渗墙。它适用于处理范围较大, 病患的部位不能完全确定的坝体。当土石坝浸润线逸出点过高,下游坡大面积散浸或坝体有较多病害而坝坡无滑坡现象时,均可采用劈裂灌浆[ 1 ]。

3、加做粘土斜墙防渗

在已发生渗漏的坝身和坝端岸上游增做粘土贴坡,以达到防渗的目的。按防渗部位可分为坝身贴坡和坝端岸坡贴坡。

( l )坝身贴坡。主要用于均质坝和斜墙坝。在处理时,要求降低库水位,使渗漏部位全部露出水面并拆除护坡, 耙松坡面10cm～15cm,使新旧填土结合良好。使贴坡完成后,再重新做护坡。贴坡的范围,取决于坝后渗水情况、观测资科和大坝质量等因素。贴坡的厚度,应根据坝型、坝身质量、水头大小和土料质量等因素确定, 一般为水头的1/8～1/l0。贴坡土料应按一般土坝防渗体土料要求进行选择,层层夯实,使容重达到设计要求。

(2)坝端岸坡贴坡。当坝端山包为单薄的条形山、山岩破碎或埋有砂砾石强透水层未被发现,或施工时处理不彻底,形成绕坝渗漏,影响岸坡渗透稳定时,采用此法处理。其范围应视山包渗漏情况而定,一般要超出渗漏范围5m～10m,以堵截渗水,保证岸坡与坝头渗透稳定。处理时,对山坡要清理彻底,底部要做好接合槽,使坝身斜墙和铺盖有良好的结合, 填土的干容重要达到设计要求。

4、 粘土截水槽防渗

粘土截水槽防渗适用于均质坝或斜墙坝的坝基渗漏处理, 当坝基覆盖层深度在20m以内,且在处理时有条件放空水库, 特别是多层土质坝基, 由于水平渗透系数比垂直渗透系数大得多, 而且水平粘土铺盖仍有部分渗水从铺盖进入透水层时, 采用垂直的粘土截水墙, 防渗效果显著。

5、粘土铺盖和抛土防渗

粘土铺盖防渗主要适用于当土坝上游的人工或天然铺盖存在缺陷时, 采用原铺盖补强或增做铺盖等方法处理, 以延长渗径,达到控制地基渗透变形,减少渗漏量。水中抛土主要适用于在水库不能放空的情况下加固铺盖。

三、后期管理

为了保证工程长期有效的功能，确保工程的可持续利用，应加强工程的管理意识，长期效益，而不能重建轻管，任意放流，使工程再度受到破坏，以便工程长期得到有效的利用，使其在农业等生产生活中，发挥着长远而有益的作用，也使其在抗洪减灾中发挥着重要的作用，具体措施为：

1、把管理责任落实到相关部门，并切实进行定期和不定期抽调检查，防止管理漏洞， 提高管理职能。

2、强化管理意识，加强专业培训，把相对能力和素质差的员工选，进行强化培训，提高他们的管理意识和忧患意识，增长他们的专业技术能力。

3、配备相关检测设备对工程适时进行检测，对出现问题及时上报，以便进行及时处理和解决，防止万一的事故发生。

参考文献：

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