土石壩失事風險成因及其針對性改造

宋懷杰

(青岡縣水務局，黑龍江 青岡 151600)

土石壩失事風險成因及其針對性改造

宋懷杰

(青岡縣水務局，黑龍江 青岡 151600)

土石壩是中小型水庫的重要建筑形式，雖然其成本低但是卻存在比較大的失事風險，一旦出現險情勢必會給周邊群眾及各類生產生活設施造成嚴重的損壞，如何預防土石壩失事風險，保證中小型水庫的安全，是水庫管理當中面臨的一個重要問題。根據現有的研究資料，分析了土石壩風險形成的原因，提出了改造建議。

土石壩；失事風險；成因；滲漏；改造技術

現在，中小型水庫在建設當中主要采用的是土石壩結構，這種結構成本低、建設快，但是也存在著失事風險高的問題，一旦出現風險勢必會對人民群眾的生命財產安全，以及社會的穩定性造成很大的威脅和影響。減少土石壩失事風險，預防各類險情是各級水利部門面臨的一個重要問題。

1 土石壩失事風險的成因分析

1.1 壩體滲漏

土石壩在施工建設的過程中，勘察設計存在一定的問題，選擇壩體防滲土料的抗滲能力達不到土石壩的建設要求，一些壩體在施工過程中因為合格土料儲備不夠，為了滿足施工時間的要求，將合格的土料放在下面，將不合格的土料填筑在上面，導致壩體上不出現滲漏。同時，現在的土石壩多建在上個世紀，當時施工組織水平不高，在施工建設上采取的是分段包干的方式，各倉面施工上升速度并不一致，填筑的圖層厚度存在較大的差異，不同的施工段之間相鄰結合部出現了少壓、側壓的松土帶，在長期使用過程中出現了滲漏。同時，早期的施工機械水平低，多采用人工夯實方式，每層土的密實度都不一樣，如果下部夯實度不厚，可能會習慣成集中水平滲漏帶。除此之外，輸水涵洞設計不當、沒有設施排水及反濾設施、白蟻危害、地震等都可能導致壩體滲漏[1]。

1.2 壩基滲漏

壩基滲漏也是土石壩失事風險的重要原因，壩基是整個土石壩的基礎，如果壩基出現問題，勢必會對整個土石壩的安全性造成影響。但是，壩基導致的滲漏在新建的水庫當中并不多見，多出現在20世紀50—60年代建設的水庫當中，因為當時施工條件有限，在壩基施工當中都是采用人工清基的方式，由于施工地區多為山地和河床部位，施工難度非常大，尤其是在河床上施工，河流長期沖積形成的沖基層清基不徹底，壩體與壩基的結合度不緊密，在水壓、腐蝕等長期作用下，壩體和壩基結合部位很容易出現滲漏。此外，受到當時施工技術、方案等因素的影響，在壩基施工當中防滲措施不到位，一些土石壩在壩基施工當中根本沒有設置截水槽，有的雖然設置了截水槽，但是截水槽的深度到不到保護壩基的要求，導致壩基出現了滲漏。此外，在施工建設之前，地址勘察階段當中，沒有進行認真的勘察，壩基施工的地方存在砂礫石透水層或巖溶發育層，或者雖然發現了但是沒有采取帷幕灌漿等預防措施，防滲工作不到位導致出現滲漏。

1.3 繞壩滲漏

在施工當中如果壩體與岸坡接觸帶清基不徹底，或者在施工當中碾壓不到位，壩體與岸坡緊密度不夠，往往會出現繞壩滲漏，導致失事風險。此外，如果壩肩沿巖層面、節理或裂隙、斷層破碎帶等巖層不良發育的情況，也會出現繞壩滲漏的現象，嚴重的會導致壩體滲透變形[2]。此外，如果岸肩處的油水層低于水庫的正常蓄水位，并在低臨谷出露，會產生低鄰谷滲漏等。

2 土石壩失事風險的針對性改造措施

2.1 薄型混凝土防滲墻

混凝土防滲墻具有底層適應強、防滲效果好、耐久性好等優點，并且施工技術比較成熟，施工質量比較可靠，因此是現在土石壩改造的一項重要措施，得到了較為廣泛的應用。但是這種防滲處理方法成本比較好，并且比較適合大壩防滲處理，對于中小型熟路的小土石壩可以采取其它成本比較低的防滲技術措施，有效的節約投資。這種方法在施工當中，要求壩基防滲帷幕軸線布置在壩體防滲軸線上游2m處，墻帷塔接長度為5m，這樣能夠讓防滲墻與壩基帷幕當中可能存在滲流隱患，在施工當中可以通過預埋灌漿管、加寬帷幕墻厚度措施解決。在施工當中，需要先將水庫放空，即便是在最低水位也不能進行施工。因為，這種施工方式是采取的沖擊鉆的施工方式，如果水庫當中有水，水體給大壩會有很大的壓力作用，加上沖擊鉆的沖擊力，可能會讓壩體出現裂縫，甚至會出現滑坡等現象，加重土石壩失事風險[3]。

2.2 振動沉膜防滲板墻

振動沉模防滲墻是一種可以在水庫蓄水期內正常施工的一種失事風險預防技術，其厚度一般在0.08～0.25m，具體厚度要看施工的目的以及土石壩的具體情況而定。在施工的過程中，要注意振動的幅度及對壩體的影響，不要在壩體已經出現滲漏的地方振動過大，以免對壩體造成進一步損害，造墻的深度一般為16m，當然可以根據具體的施工需要適當的加深或者減少深度。由于這種防滲墻技術，工藝相對來說比較簡單，施工速度快、工期短，適合在比較緊急的狀態下使用，并且造價低，造價約為300元/m2，質量比較可靠，墻體的連續性很好，能夠起到良好的防滲除險效果。尤其是是個黏性土、粉土、松散、中密等土石壩的防滲除險工作。云南省鶴慶縣楊龍潭水庫土石壩防滲除險工程當中，就采用的振動沉膜防滲板墻技術，板墻設計寬度0.20m，深度15.7m，主要防滲材料為塑性混凝土2005年水庫建成蓄水以后，下游壩坡中原有的沼澤等病害消失，防滲墻高程范圍內的原來的出現的幾個管涌點也消失，可見能夠起到良好的防滲除險的作用。

2.3 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿是一種比較先進的土石壩除險加固技術，這種技術適用范圍比較廣，適合淤泥質土、黏土、粉土、砂土等松散透水低級或者填筑壩體，在施工當中主要使用高壓噴射灌漿設備，將漿液噴到壩體上，起到防滲除險的作用，詳見圖1。

圖1 高壓噴射灌漿

在施工當中，要嚴格按照《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》中的規定進行，在施工過程中要保持設備處于良好的使用狀態，實行連續噴漿作業的方式，保證施工的連續性。同時，要注意調節好壓力，壓力既不能過大，也不能過小。壓力過大，可能會對壩體的安全性造成影響，壓力過小則有可能灌漿壓力不夠，一些縫隙得不到有效的處理。高壓噴射灌漿對于施工設備要求相對比較高，但是施工速度快，墻體厚度一般在0.1～0.4m，但是造價相對來說比較高，造價超過600元/m2，并且隨著材料價格的上漲，成本也處在不斷增加，并且孔深時噴射灌漿的質量就難以控制，比較適合壩基防滲除險的需要。

總之，土石壩失事風險的成因比較復雜，但是主要是土石壩滲漏導致的，在實踐當中最好的除險加固措施就是建設防滲墻，利用防滲墻的防滲作用，保護壩體、壩基、壩體與岸肩等不受損害，避免出現失事風險，使各類水庫及其它水利設施能夠安全運行。

[1]梁軍.土石壩病害成因分析及處理[J].科技信息，2013(17)：352-353.

[2]李國學，劉世鵬.遼寧省中型土石壩的病險與除險對策 [J].東北水利水電，2004，22(06)：50.

[3]鄒振宇.廣東省大中型水庫土石壩工程滲漏問題及處理[J].廣東水利水電，2006(05)：12-14.

1007-7596(2014)01-0103-02

2013-11-28

宋懷杰(1976-)，女，黑龍江青岡人，工程師，研究方向為農田水利。

TV641

B