堰塘沖水庫大壩滑坡原因分析及加固措施

2015-04-16 08:54:41熊圣剛

建材與裝飾 2015年38期

熊圣剛

（開縣義和鎮(zhèn)水務服務站　重慶開縣　405400）

堰塘沖水庫大壩滑坡原因分析及加固措施

熊圣剛

（開縣義和鎮(zhèn)水務服務站重慶開縣405400）

在我國的堰塘沖水庫工程的施工過程中，壩體滑坡會造成嚴重的影響。壩體的滑動原因主要是因為原大壩施工壩殼的土料混雜，淤泥軟弱夾層處于飽和狀態(tài)，當水庫水位驟降時，坦體中形成不穩(wěn)定滲流，產生較大滲透壓力。軟弱夾層淤泥的抗剪強度降低，導致壩體抗滑力不足，出現(xiàn)滑坡的危害。本文將分析堰塘沖水庫大壩滑坡原因分析及加固措施。

堰塘；沖水庫；大壩；滑坡原因；加固措施

引言

堰塘沖水庫工程在我國的水利工程中屬于一項十分重要的工程項目，其質量與安全關系到周圍地區(qū)百姓的生命財產安全，因而對其大壩滑坡的原因及處理具有十分重要的現(xiàn)實意義和社會意義，其直接影響著我國的經濟發(fā)展以及周邊居民的生活水平。本文將結合工程實例，分析堰塘沖水庫大壩滑坡的原因及加固措施。

1　堰塘沖水庫大壩滑坡的原因及其處理措施

1.1堰塘沖水庫大壩滑坡的原因

在堰塘沖水庫大壩一般屬于土石壩，其在運行過程中壩坡在重力和其他作用力作用下有向下和向外移動的走勢。土石壩滑坡是多種因素共同作用的結果，如壩坡太陡，施工土體壓實不夠，壩體、壩基土的抗剪強度不足，外界因素擾動等，壩坡內巖土形成的滑動力超過了壩坡抗滑力的抗剪強度就會失穩(wěn)而發(fā)生滑坡。導致土石壩發(fā)生滑坡的原因眾多，主要有壩體抗滑力較弱，壩坡較陡，抗剪力不足，滲水、地震等自然災害等因素，極易造成壩體局部或整體上的滑坡。實際上滑坡往往是多種原因綜合產生的，所以當發(fā)現(xiàn)滑坡征兆后，應及時加以調查研究，分析滑坡產生的原因，并根據不同的情況，采取有效的方法及時處理。

1.2堰塘沖水庫大壩滑坡的處理措施

滑坡對于土石壩的危害較大，輕者小范圍塌方，重者危及周圍群眾的生命財產安全。因而，對于滑坡的預防必須要提高認識和重視。①土石壩的加固設計階段，必須要充分掌握建設地的地下水位情況，確?？睖y數據的客觀準確性并加入到方案設計之中；②在具體加固建設階段和后期運行階段，要加強質量監(jiān)督以及對土石壩進行檢測，及時做出滑坡預報。

滑坡產生的根本原因是滑動力超過了抗滑力，具體如下所示：①放緩壩坡。若是邊坡過陡是滑坡產生原因時，應適當加大壩體斷面，放緩壩坡。放緩后的壩坡，必須建好壩趾排水設施。②開挖回填。因施工質量差引起的滑坡，徹底的處理方法是開挖回填，將滑坡部分土體全部挖除后，再用好土填筑壓實。若是壩體內部有軟弱土層，最好將其同時清除回填，開挖回填后，同樣要做好壩趾排水設施。③壓重固腳。在滑坡坡腳增設砂石體鎮(zhèn)壓臺或在滑坡體下部做壓坡體等加固坡腳，以增大其抗滑能力。④清淤導滲。如壩基有軟弱夾層、軟黏土層、背水坡因排水失靈導致浸潤線抬高以致壩坡土體飽和，徹底處理的辦法是將淤泥或軟弱土層全部清除。用透水性強的土料自下而上修復，再開挖導滲排水溝排水，同時在壩腳用砂石料作壓重固腳，增加抗滑能力。對于自然滑坡的處理除了采用增加抗滑力的支擋法之外，還可采用沉井以及抗滑樁等措施，并做好壩面排水設施，及時將壩面雨水排走，以免其下滲影響壩坡土體的內摩擦力；對于渠道滑坡而言，可以使用井柱進行加固。

2　工程實例

本工程為某堰塘沖水庫工程，其工程建造始于1966年10月，于1967年竣工，屬于灌溉性水庫。壩址上方的控制集雨面積為11.08km2，干流長6.6km，干流的平均坡降是19.74%。該工程大壩屬于均質土壩，壩頂的高層為125m。該工程于2003年8月在大壩中發(fā)生了大面積的滑坡事故，滑坡體頂部的高層變?yōu)?31.5m，整體壩頂的公路全部出現(xiàn)化他，滑坡體的前緣底部高層為106.1m，造成了嚴重的后果，影響了該水庫的正常運行。

2.1壩體滑坡的主要原因

一般來說，堰塘沖水庫的土石壩滑坡原因十分復雜多樣，通常是由多種原因組合而成。而在各種滑坡的原因中，占主導地位的為壩體的內部原因，加上壩體外部的自然環(huán)境因素，以及在其運轉過程中人為的處理不當，導致出現(xiàn)滑坡的災害。堰塘沖水庫大壩滑坡，具體來說有以下幾種原因：

（1）設計方面原因。該水庫建造年代相對久遠，當初設計是對于筑壩的土料粒徑組成并未提出嚴格的要求。土料的顆粒組成直接影響著土體的力學性能。堰塘沖水庫大壩一般由三種土組成，包括：可塑粘土、礫質土以及碎石土，且其分別分布在大壩的中部、內坡以及外坡。礫質土中的粘粒含量在30～50%左右，粉粒的含量為35～38%左右，砂粒的含量為25～30%，小于0.005mm的粘粒其含量比65%大，而通常以30%為最佳，可見顆粒級配并不合理。另外，為了增加水庫的蓄水量，在水庫使用的過程中盲目的加高水庫的高度，沒有對壩坡的穩(wěn)定性進行分析。值得一提的是，大壩的上游護坡塊石沒有延伸至壩腳，影響大壩的穩(wěn)定性。因為地形條件處于不利的情況下，右壩址對岸的一山脊直接延伸到了右壩端的中下部位，導致大壩右岸的溪溝淶水，在水庫水位較低時長期沖刷著大壩，導致壩坡的下部抗滑體積減小。

（2）施工的質量原因。在水庫的建造過程中，其施工的質量直接影響著大壩壩體的土料物理力學性質，導致大壩的安全性受到影響。堰塘沖水庫大壩的施工質量問題主要有兩種：①筑壩的土料質量控制不嚴，未使用符合相關質量要求的土料進行施工。在滑坡體的清除開挖的過程中，發(fā)現(xiàn)壩體中局部存在黑色的腐殖土與耕作土；②碾壓的質量差，甚至并未進行壓實工作。經過對滑坡體中取出土料進行試驗后得知，其平均干容重只為1.41kN/m3，而涂料中含水量較高，導致壩體的碾壓不夠嚴實。

（3）運行管理的原因。在進行水庫放水的過程中國，水庫的水位降落的速度相對較快，40d內水位下降了21.3m，平均每天下降0.53m，導致上游的壩體中孔隙水的壓力過大，產生了反向的滲透壓力，導致滑坡的產生。

2.2壩體滑坡的主要加固處理措施

一般來說，針對堰塘沖水庫的土石壩滑坡處理工作，要以減少滑動力、增強抗滑力為主，且需要按照水庫工程的所在地以及滑坡發(fā)生的時間結合工程實際進行分析，采取最恰當的加固處理措施。堰塘沖水庫的大壩滑坡加固處理措施如下：

（1）開挖回填。首先，要將滑坡體的松土部分全部的挖掉，并在削坡挖除的過程中找出滑坡的界面，以界面為基準向下清理0.3m。由于堰塘沖水庫大壩的施工現(xiàn)場相對狹窄，清基土方沒有地方堆放，則要向外運送1.8km，將其丟棄至料場，而在回填時要按照工程需要進行一部分的回運利用，然后以上削下加為原則進行處理。大壩的回填土從下面位置開始，自下而上進行回填，并分層填土進行壓實，然后填土夯實，從而保證大壩回填的壓實度。另外，在雨天時，需采用帆布覆蓋其工作面，避免其表面被雨水入侵，影響土料的含水量。

（2）放緩壩坡并重新制作排水棱體。大壩的上游壩坡主要分為三級，自133～123m，坡度比為1：2.5；自123～113m，坡比為1：3；而11.3m以下的坡比為1：3.5。下游的壩坡也分成三級，其高程與上游坡相同，坡比則從上到下分別是：1：2.2，1：2.8，1：3.5。因為壩軸線的下移，且壩坡放緩，因此壩腳需要進行重新的排水棱體制作，且需和原壩體內的排水棱體節(jié)后，并做好反濾層的施工工作。

（3）做好壓重固腳工作。堰塘沖水庫的大壩滑坡體其底部的前緣已滑出了上游的壩腳之外，所以決定在滑坡段的下部采取壓重回腳措施，從而增強其抗滑力。在臥管的內側，需清基至基巖，然后用灰?guī)r形成寬為22.8m高為4.8m的堆石平臺，以達到固腳的目的。針對臥管的外側，由于其淤泥已出現(xiàn)擠推的現(xiàn)象，其基巖的施工工作相對困難，因此要采取拋石進行壓腳。為了確保臥管的基礎不會受到損壞，而且可以在低水位進行放水，在臥管的側面制作干砌石堆石體，且做好反濾層。最后在大壩的內坡加筑0.2m的厚砂石墊層，并在面上再加筑0.5m厚的干砌塊石護坡，一直從壩頂延伸至壩底固腳平臺。為了防止大壩的右岸溪溝來水在低水位時掏刷壩腳，在溪溝入庫口設1.2m高漿砌石擋水墻，并在對岸山坡中挖一個6m寬的導流明溝，低水位時將右岸溪溝來水直接導入庫內最深處消力井附近。