土石壩裂縫成因及處理方法

【摘 要】 本文分析了土石壩產生裂縫的原因，強調了防止裂縫的產生、早期發現裂縫（尤其是內部裂縫）出現的重要性；闡述了土石壩裂縫的常用處理措施。

【關鍵詞】 土石壩；裂縫成因；灌漿；防滲體

土石壩因可就地取材，造價低，施工方法靈活，施工技術簡單，對地質、地形條件要求較低等優點而被廣泛采用。但其在應用中也不可避免的存在著一些缺點，如土石壩易產生裂縫就是其中一個很嚴重的問題。土石壩裂縫一般是指土石壩防滲體（粘土心墻或粘土斜墻）內出現裂縫，這是土石壩常見隱患。由于裂縫的出現，使水庫效益不能充分發揮，甚至使整個壩體潰決，造成嚴重災害。

一、土石壩裂縫的成因

（一）干縮和凍融裂縫

干縮裂縫是由于土體表面水分蒸發而收縮，而土體內部不收縮（或收縮很小），使表層土受到約束，產生接應力而形成裂縫。造成凍融裂最主要的原因是土壤溫度發生急劇變化，有凍裂狀態到解凍會使得土壤內部結構極不穩定，表面疏松。在通常的情況下，干縮與凍融裂縫都呈現不規則形狀，裂縫條紋眾多且深度千差萬別，最深的可以達到一米。裂縫呈現標準的漏洞狀態，上面寬度較大，隨著深度的增加，裂縫寬度降低。在土質含水量豐富，沙粒較細，植被覆蓋率低的地方，這種現象最為常見。此外，需要注意的是，干縮裂縫與凍融裂縫也會出現在流水沖擊過的地面，沙灘等地方。在修建水利工程時，為了保證工程的質量，應當加強防范此現象。

（二）變形裂縫

變形裂縫，顧名思義裂縫不規則，這種裂縫是泥土沉降不均勻導致的。變形裂縫廣泛的出現在大壩內部，嚴重威脅大壩的安全。根據其走向，大致歸為以下幾類：

1 、縱向裂縫

縱向裂縫是變形裂縫的一種，裂縫的方向與壩軸一致，通常分布在壩頂與壩坡上，由于大壩的各個分肢受力分均勻，在形變劇烈程度上表現各異，尤其是壩頂相對位移最大，所以壩頂的裂縫寬度也最大。

2 、橫向裂縫

與縱向裂縫相反，橫向裂縫與壩軸的方向互相垂直。橫向裂縫一般分布在大壩的與地面接觸的地方。在大壩與地面接觸的橫截面上，大壩的高度具有一定的差異性，高度不同，建設過程壩基也不同。因此，當承受較大的壓力時，大壩沿軸線位置上的相對位移也不同，在這種情況下，大壩就會出現橫向裂縫。這種裂縫無論是跨度還是深度都較大，是影響大壩質量與安全的最為關鍵因素。

3 、水平裂縫

水平裂縫分布在大壩的內側，在土壩中最為常見，嚴重威脅土壩的使用。但是，在一些特殊的石壩中也會出現水平裂縫，例如，壩身壩基內部塑流拉伸裂縫等。

（三）滑坡縫

在大壩的建設過程中，需要使用土堆，當大壩建設完成后，需要將土堆移走。在轉移土堆的過程中容易產生滑坡縫。其主要分布在滑坡的上部，裂開的形狀為弧形。如果發現滑坡的地步存在小裂縫，應當給予足夠的重視，否則將會造成嚴重的后果。

（四）水力劈裂縫

大壩長期處于水中，水體在流動時難免會對壩體產生水平方向上的沖擊力，當這種沖擊力大于大壩的承載力時，就會形成水力劈裂縫。如果采取有效的防護措施，流水會進一步的沖刷裂縫，長期以往，裂縫會越來越大，成為滲漏的通道，造成嚴重的安全事故。在水利建設過程，拱橋最為常見，但是這種橋最容易產生水力劈裂縫。此外，在大壩灌漿，粘土斜墻施工過程中也會出現水力劈裂縫。

二、土石壩裂縫的處理措施

根據上文的可知，在大壩建設和使用過程中，難免會出現這樣或者那樣的裂縫，這些裂縫的存在嚴重威脅了大壩的質量和安全。要想防微杜漸，需要定期的對大壩壩基和壩體進行定期檢查。常見的檢查方法有井探、槽探、坑探等。在大壩監測過程中，要因地制宜，具體問題具體分析，采取最為合適的監測辦法。當壩體出現裂縫，但是這種裂縫不屬于滑坡縫，可以采用回填與灌漿的方法。但是，在某些大壩壩體裂縫相當嚴重，裂縫較深，使用回填方法作用不大時候，應當使用其他的解決辦法。研究表明，在春季和秋季，氣溫在7攝氏度作用時最容易產生壩體裂紋。

2.1 縫口封堵法

與回填和灌漿方法相同，縫口封堵技術也被用于處理壩體裂紋不均勻，壩縫不深的條件下。詳細的使用流程如下：第一，挑選干且細的沙土填充到裂縫中，然后夯實沙土。第二，向夯實的沙土中加水，并壓實，降低沙土之間的緊密性。但是，在某些時候，大壩壩體的裂縫太小，這時候就需要擴大裂縫，實施上述處理過程。當然，如果裂縫的寬度太小，可以不采取解決辦法。

2.2 開挖回填法

該方法被廣泛的應用在裂縫寬大較大，深度不大的裂縫中，處理結果令人滿意。詳細的使用流程如下：在裂縫的位置挖出一個形狀為梯形的洞口，需要強調的是，洞口的深度要比裂縫深半米左右。洞口應當比裂縫大0.7米左右，在施工的時候，還要考慮新舊土融合的問題。所以，在回填之前要將洞口周圍潤濕，然后回填濕度一定的土壤，厚度大約每隔0.2米夯實一次，層層夯實，直到回填高度略微高于原裂縫高度。此方法可以防止陰雨天氣對回填部分的侵蝕。此外，還要在開挖洞口時候挖出一條水平流水通道，兩者一起回填，夯實。

2.3 封堵灌漿法

灌漿法具有兩種，其一，分自流灌漿法。其二，壓力灌漿法。前者被廣泛的應用在縫寬較窄，深度不大的各種裂縫中。具體使用流程如下；首先，要在裂縫的位置挖出一個高度和寬度均為20厘米的溝槽，向溝槽中澆水，然后將水土按一定的比例混合澆灌，直到灌滿為止。與自流灌漿法不同，壓力灌漿法可以彌補自流灌漿法的不足，在挖槽困難，深度較大的裂縫中得到普遍使用。具體操作過程如下：第一，根據裂縫來劃分縫口，然后對各個縫口采用灌漿處理方法。當然，如果裂縫長度較小，也可以對整個裂縫灌漿。在選擇灌漿的壓力時，應當通過反復的實驗確定最佳壓力值，保證壓力灌漿的處理效果。不管是使用自流灌漿法還是壓力灌漿法都要保證漿液符合標準，完成灌漿工作后需要在其表面涂上防水專用材料。

三、結語

土石壩裂縫并不是偶然發生的現象，而一定是經過了一個由量變到質變的發展過程。在管理過程中通過觀測是可以及早發現、及時進行處理的。目前雖然已有很多方法處理土石壩裂縫問題，但仍應本著防患于未然的原則，力求避免其產生。

參考文獻

[1] 劉群衛.中小水庫土壩防滲施工技術分析[J]. 民營科技. 2011（05）

[2] 李燕青.淺析水工混凝土裂縫成因與防治措施[J]. 科技資訊. 2009（23）