土石壩除險加固施工技術

1 土石壩的病險及特征

1.1 壩頂高度過低、溢洪道泄洪能力不足

在實際工程中，因缺乏對當地情況的了解致使設計的不夠合理，由于物資匱乏，溢洪道多為敞開式并未進行襯砌處理，經過多年的運行和管理不善，大多數溢洪道由于岸坡崩塌及雜草、柴的叢生，導致泄洪能力大大降低，在汛期降雨量過大或者寒冷地區冰雪融化而引起入庫水量的急劇增加而泄洪能力不足，進而引起漫壩乃致潰壩事故的發生。雖然這一現象發生概率較低但引起的危害卻是極大的。

1.2 壩坡失穩或穩定性不滿足要求

壩坡失穩有整體失穩和局部失穩兩類。整體失穩往往是災難性的破壞，造成的損失很大。局部失穩時，只要及時進行加固處理，一般可以避免惡性事故發生。在工程實際中，壩坡整體失穩的案例很少見，多是局部失穩。

1.3 三變形和裂縫

此類問題的發生，主要是由于設計不合理、施工質量不達標、壩體年久失修等因素導致壩發生沉降或不均勻的沉降所致，在土石壩的病險中最為常見，如不及時加以處理，可引發滲漏乃至垮壩。

1.4 滲流危害

此類現象分為滲透破壞和滲透量過大兩大類，其中前者對于土石壩的安全威脅最大，而引發其破壞的形式又分為三種，分別是:防滲體自身的裂縫引起的破壞，地基與岸面以及防滲體之間的裂縫而引起的破壞，防滲體與附近相連建筑間的裂隙而引起的破壞。滲透破壞對大壩安全影響主要特點是，初期發生滲透變形時難以及時發現，一旦發現有明顯滲透現象發生，壩體內部往往滲透破壞已經比較嚴重，已經對大壩安全構成了極大的威脅。

1.5 滑坡危害

導致土石壩發生滑坡的原因眾多，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，導致壩體局部或整體上的滑坡(比較少見)。實際上滑坡往往是多種原因綜合產生的，所以當發現滑坡征兆后，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。

1.6 護坡損壞危害

護坡是土石壩的重要組成部分，由于雨水、波浪、動植物以及設計不當、施工質量和管理等因素的作用和影響，土壩壩坡大都存在不同程度的毀壞，嚴重的將威脅大壩的安全。導致護坡毀壞的原因眾多也較為復雜，主要有結構設計不合理、施工質量不規范、碾壓不實、水流沖刷較大、塊石風化變質等。在具體事故中，要具體分析。

2 土石壩除險加固的具體措施

2.1 壩頂高程及溢洪道泄洪能力不滿足要求的加固措施

對于壩頂高程過低或不能滿足泄洪要求的情況的處理措施:其一，加高壩體高度;其二，提升泄洪設備的規模。在壩頂加高從不同角度而言，有三大方法分別是壩頂加高、下游坡加高、上游坡加高，各具優劣勢。

從壩頂加高中需要注意的是必須要確保壩體的有足夠的富裕度，以確保加高后整體工程的穩定性，其安全系數符合相關技術標準和要求。另外，在壩頂加高要注意高度的具體數值，不應過大，應控制在3m之內，尤其是在地震多發區要慎用或不用;從下游坡加高的優勢在于，沒有加高高度的限制，相對較為寬松，而且施工期間不影響水庫的運行。但是也有著缺點，工程量偏大，且對于整體質量偏低的土石壩或內部已經有裂縫的土石壩而言，則不適宜使用此加高方式;從上游坡加高的優勢在于整體工程量較少，但主要是針對于土石壩前淤積面較高的特殊情況，適用范圍相對較窄。

溢洪道的加固主要對其拓寬并襯砌處理，確保過流斷面，滿足水庫汛期泄洪能力要求。主要采用漿砌石或鋼筋砼加固處理，對于部分壩高無法加高或不宜加高的大壩，可適當降低溢洪道高度，以確保水庫大壩汛期安全運行。

2.2 裂縫預防與處理

對于壩體出現裂縫的問題，首先要做的是全面觀察，通過探井或開挖探槽等方式全面了解裂縫的具體情況，收集裂縫的走向、長度、寬度、位置、走勢等信息;其次，根據所收集到的信息，整理分析裂縫產生的原因，進而依此制定處理方案。根據現有技術，對于不同的裂縫的處理方案主要有放緩壩坡、翻筑、灌漿、增加保護層等措施，至于具體采用哪類方式應綜合所收集的信息而定。唯有針對原因，使用針對性的措施才能起到“藥到病除”的效果。例如，對于對縱向沉降裂縫，可采用無粘性的細粒土回填，當壩的沉降未穩定前，不要把壩面掩蓋，可發現有無新的裂縫出現;對于防滲體中產生的橫向裂縫，往往比較隱蔽，對此類裂縫，應沿縫挖梯形槽，用原壩體土料回填，壓實含水量宜略高于最優含水量，嚴格分層夯實，層間采用灑水刨毛等措施，保證新老土體良好結合。通常而言，為了提升加固的效果，對于裂縫的處理采用上述兩者方法相結合的方式。

2.3 滲漏預防與處理

在實際中，導致土石壩出現滲漏的原因眾多，但不論是哪類情況都應查明原因進而制定處理方案。對于防滲的具體目標是確保壩體滲流的穩定，降低滲流速度以提升防滲性能;將滲流量控制在規范允許的范圍之內，最大程度的減少損失;提升壩體防滲性能，嚴防滲透導致變形以確保壩體的安全。在當前的防滲技術中，主要有以下幾種:建立防滲墻、灌漿、復合土土膜、粘土鋪蓋等等。例如，對于土壩基、砂礫石壩基常用的方式有上游壩坡增加粘土斜墻、壩頂沖抓套井和壩頂灌漿等，巖石壩基常用的防滲加固措施是帷幕灌漿。對于難以處理且滲流量較小的滲漏點，通常可在壩體下游挖設“Y”型導滲溝，及時將滲水導排出去。或者在滲漏點設置反濾井，濾井上堆置砂石壓重，確保土體不被滲流水帶走。對壩基滲漏的處理一般依據上游“鋪、截、堵”，下游“導、減、排”的原則。

2.4 滑坡預防與處理

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。首先，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，確保勘測數據的客觀準確性并加入到方案設計之中;其次，在具體加固建設階段和后期運行階段，要加強質量監督以及對土石壩進行檢測，及時做出滑坡預報。

在滑坡處理方面，由于滑坡產生的原因是滑動力超過了抗滑力。因此，在處理滑坡過程中應當掌握的原則是:設法減少滑動力，增加抗滑力;具體做法是:“上部減載”與“下部壓重”。“上部減載”就是在滑坡裂縫上部進行削坡處理，以確保整體的穩定性;“下部壓重”就是放緩下部壩坡、坡腳處筑鎮壓臺或滑坡體下部做壓坡體等。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。

2.5 護坡損壞的預防與處理

對于護坡破壞的處理要因時因地制宜，根據護坡的結構形式、破壞的具體情況、護坡的建筑材料、水庫水量情況、施工環境的氣候因素等等，并根據現有技術以及施工資金等情況綜合確定最終的處理方案，確保經濟高效，質量達標。常用的方法有漿砌石、預制砼連鎖板或現澆混凝土護坡，加厚反濾墊層及填補翻修等，這些方法可根據不同的情況加以選擇一種或多種。漿砌石、預制砼連鎖板或現澆混凝土護坡適用于吹程較遠，風浪較大，經常發生破壞的護坡壩段;對于受凍融影響較大的地方，則適用加厚反濾墊層法，但要根據實際需求確定厚度避免因厚度不足而產生護坡破壞;對于因施工環節不到位，施工質量較差而導致的崩塌、滑動、塌陷等問題，使用填補翻修即可。另外，在護坡加固之后要加強日常的巡查和養護管理。

[1]嚴祖文，彭雪輝，張延億.病險水庫除險加固風險決策[M].水利水電出版社，2011-04-01.

[2]牛運光.病險水庫加固實例[M].水利水電出版社，2004-06-01