淺析土石壩滲漏成因及處理措施

迪力達·和木別克

摘 要 水庫為農業生產提供灌溉水源，也為人民生活用水和工業用水提供水源，在防御洪水災害中起著重要的作用。由于各種原因，大多土石壩不同程度存在滲漏等安全隱患情況，本文分析了土石壩滲漏問題主要特征和成因，提出了如何做好防滲處理工作及合理化建議。

關鍵詞 水庫土石壩 滲漏破壞 防滲技術 處理措施

據統計，我國現有各類水庫84 926座，其中大型水庫415座，屬水利部門管理的342座，中型水庫2 618余座，小型水庫81 893座。大多興建于上世紀五六十年代，由于當時技術、資金等多種原因，較多水庫存有安全隱患，尤其是因滲漏引起的病險土石壩占有較大比例，治理好土石壩滲漏問題關系著國計民生。因此，因地制宜做好防滲處理以滿足加固土石壩工程尤為重要。

一、土石壩滲漏問題主要特征和成因

1.土石壩引起的滲漏問題的特征及成因分析。（1）土石壩建成蓄水后，由于選取土料物理力學指標不當，致使浸潤線常高于設計的浸潤線水位，導致滲流從壩的下游坡面溢出，使下游坡失穩。

（2）土石壩壩基滲漏，土石壩下截水槽未能與基礎不透水層連接，不良地基未做妥善處理或處理不徹底，存在第四紀砂卵礫石層、構造破碎帶、松動變形巖土體及壩體與基巖的接觸帶是其主要滲漏通道，嚴重時往往導致滲透破壞。

（3）地質條件差，往往認為土石壩對基礎要求不高，因而忽視工程與水文地質條件及其基礎的防滲處理，造成基礎漏水。

2.壩身滲漏分析。土石壩常因斜墻、心墻等防滲體裂縫形成滲流的集中通道，導致管涌的發生，甚至引起壩體的失事破壞。

（1）心墻、斜墻裂縫漏水，土石壩防滲體開裂較常見，尤其是發生在近年來較普遍的薄心墻土石壩中。

（2）壩體因擴建加高，新老防滲體銜接處理不當漏水，壩體填筑材料原因，碎石含量偏高，抗滲性能不能滿足要求，滲透系數過大，導致壩體外坡大面積散浸。

（3）浸潤線抬高使下游壩坡失穩，已建的均質土石壩中，常存在浸潤線比設計計算的有所抬高，致使壩的下游坡面長期處于濕潤狀態而影響壩坡的穩定。

（4）土石壩滑坡或沉陷往往是因為填筑的土料差，設計抗剪指標選用不當，壩坡設計不合理以及滲漏等原因造成的

3.涵、洞滲漏。涵、洞滲漏，輸水涵、洞襯砌時的砂漿不飽滿，涵、洞周邊黏土夯壓不密實，或回填灌漿不密實，涵、洞內出現滲漏。

二、土石壩防滲處理措施

1.垂直防滲。垂直防滲常適用于地基透水層較薄或隔水層較淺的情況，以封閉式防滲帷幕來根治壩基滲透破壞的險情，可以比較徹底 地解決壩基和壩身滲漏問題。

（1）混凝土防滲墻：使用專用鉆機機具，在已建的壩體或覆蓋層透水地基中建造槽型孔，以泥漿固壁，并利用高壓泵將泥漿壓入孔底，攜帶巖渣，再從孔底回流到地面，然后采用直升導管，向槽孔內澆筑混凝土，形成連續的混凝土墻，起到防滲目的。

（2）高壓噴射灌漿防滲：按設計布孔，利用鉆機鉆孔，將噴射管置于孔內（內含水管、水泥管和風管），由噴射出高壓射流沖切破壞土體，同時隨噴射流導入水泥漿液與被沖切土體攪拌，噴嘴上提，漿液凝固，在地基中按設計的方向、深度、厚度及結構形式與地基結合成緊密的凝結體，起到防滲作用。

（3）劈裂灌漿防滲： 該方法是目前應用較為廣泛、防滲效果較好的一種技術，其技術機理是在土壩中采用劈裂灌漿，使用一定的壓力，使壩體沿壩軸線小主應力面劈開，灌注泥漿，并使漿壩互壓，最后形成10 cm～50 cm厚的連續泥墻，同時泥漿使壩體濕化，產生沉陷，增加壩體的密實度，這項技術不僅起到防滲作用，也加固了壩體。

（4）土工膜防滲：對單純的土石壩壩體滲漏起作用，它可以增加滲徑，降低滲透坡降，減少滲漏量，但不能完全截斷滲流，當壩基相對隔水層埋藏較深時，土工膜很難和相對隔水層連接，水流通過透水層繞過土工膜照樣在外壩坡排泄，且在內壩坡鋪設土工膜，當庫內水位下降較快時，土中孔隙水壓力與庫水位失去平衡，內坡排水不暢，導致孔隙水壓力過大，易引起內滑坡。大壩“病情”只能得到緩解，而未“痊愈”，只可帶病堅持工作。

土工合成材料按水力特性可分為不透水的土工膜或土工復合膜和透水的土工織物，前者可以代替防滲體，起到截滲隔水作用；后者可代替反濾料，起到排水反濾作用。它的重量輕，運輸量小，鋪設方便，比黏土防滲和砂礫石料排滲節省造價，縮短工期，容易保證施工質量。這項技術應用的典型案例為位于福建省福清縣的犁壁橋水庫，壩高38.3 m，背水坡多年存在大面積濕潤現象。后采用復合土工膜在土壩迎水坡作防滲層，鋪設面積1 845 m2，工期30 d，單位造價16元/m2，相當采用黏土斜墻方案投資的1/3。其施工簡便，設備少，一般民工即可掌握，而且這種防滲材料柔軟性好，能適應壩體變形，耐腐蝕，有不怕鼠、獾、白蟻破壞等優點，處理后的水庫經過3年汛期超過正常高水位，未發現濕潤現象，防滲效果顯著，達到了預期目的。

5.黏土防滲心墻防滲。（1）在清理過的無水基底上進行。（2）與坡腳截水槽和堤身防滲體協同鋪筑，并盡量減少接縫。（3）分層鋪筑時，上下層接縫應錯開，每層厚以15 cm～20 cm為宜，層面間應刨毛，灑水。（4）分段，分片施工時，相鄰工作面搭接碾壓應符合有關規定。

6.套井回填防滲。在造孔過程中經常用垂球檢查孔斜度，實行不間斷連續施工，開挖完工驗收后立即回填黏土，避免塌孔。回填時監督各施工參數，及時取樣試驗。套井造孔前應將水庫水位放至處理高程以下，造孔按兩奇一偶間隔進行，孔位偏差不大于3 cm。井孔間有效搭接厚度不小于65 cm。孔深要求達到弱風化基巖或相對不透水層，按施工實際作適當調整。套井回填土料不含有機雜質，土料含水量控制在18%～22%，回填土料鋪土均勻，松土層不超過25 cm。回填前將孔底浮土、碎石清理干凈，并經現場監理同意并進行隱蔽工程驗收簽證后方進行土料回填。回填時從由人工從三個方向進土，進一層土，進行夯實后，方可再進行填土。回填土夯料落錘高度2.0 m以上，夯擊不少于25次，土料粘粒含量大于30%，壓實干容重達1.58 t/m3以上。其他技術指標應符合施工技術規范要求。

該項技術利用沖抓式打井機具，在土壩或堤防滲漏范圍的防滲體中造孔，用黏性土料分層回填夯實，可形成一個連續的防滲墻，截斷滲流通道。至今已有幾百座水庫和堤坊采用此法處理滲漏。這項技術的關鍵是正確解決壩身積水“堵”與“排”的關系，完成壩體套井黏土回填，并利用沖抓鉆在壩基中成功地建造防滲墻，實踐證明，它具有機械設備簡單、施工方便、工程量小、造價低、防滲效果好等優點。

2.水平防滲。水平鋪蓋分利用天然黏土和人工填筑黏土兩種，可以就地取材、造價低、施工工作面大、工期短、簡單易行，不需要特殊的施工設備和器材。按設計要求施工，可以滿足滲透穩定，但滲透量較大，壩基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平鋪蓋防滲時，必須結合下游排水減壓設施。

二、結束語

土石壩滲透的原因很多，是錯綜復雜的，必須加強檢查觀測，及時認真分析研究，以便查明滲透產生的原因，有針對性地加以處理。同時應相應地做好設計、施工和 管理 運行方面的工作，使水庫的使用壽命延長，更好的為人民造福，促進經濟的發展。

參考文獻

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