土壩開挖加固施工應注意的幾個問題

許 霞

（濟南市萊蕪區水利工程服務中心，山東 濟南271199）

土石壩是歷史最悠久、應用最廣泛的壩型，我國水庫大壩約9.8萬余座，其中95%以上為土石壩，其中大部分是20世紀70年代以前興建的。濟南市萊蕪區共有小（2）型以上水庫152座，土壩有130座，部分大壩存在著影響水庫安全運行的隱患，被鑒定為三類壩，必須進行加固才能消除工程隱患，以繼續發揮效益。其中有幾座大壩采用大開挖處理方案，由于該類方案對壩體傷害較大，必須慎重對待。

1 采用大開挖方案的必要條件

大開挖方案是指將壩體開挖到壩基，對壩體、壩基或放水洞進行處理的技術方案。土壩除險加固采用大開挖方案是最后的選擇，已經固結完成的壩體被挖除，不僅工程量巨大，且新壩體和老壩體各部位結合工藝復雜，設計及施工難度很大。因此，只有滿足一定的條件，才能采用此方案。一般情況下，當壩體出現滑坡或簸箕形裂縫（橫-縱-橫組合裂縫）、壩體或壩基發生嚴重滲透變形、放水洞結構破壞等現象，經過位移、滲壓觀測分析及勘探驗證，并進行詳細計算論證后才使用此方案。

2 開挖應注意的問題

2.1 導流

采用大開挖施工方案的水庫一般規模較小，流域面積也較小，容易忽略施工期導流。施工期內由于導流方案不完善、場地條件受限制、資金等原因、沒有完全執行導流方案或者根本未建導流建筑物而造成的事故較多。導流建筑物的設計與施工應嚴格按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）及《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2017）規定的標準執行。

小型水庫特別是小（2）型水庫，控制流域面積較小，經過分析論證，在一個枯水期內能夠完成整個工程的，或者可以將永久擋水建筑物修建至汛期度汛標準洪水位以上時，可采用枯水期圍堰擋水的導流方式；匯水量較小時也可以采用機械抽排的導流方式，施工后期可以利用放水洞進行導流。

2.2 檢查問題

大開挖是檢查壩體施工質量、驗證設計合理性非常難得的機會。在開挖過程中，壩體填筑質量、裂縫情況、心墻質量、放水洞工況、測壓管結構、接觸帶結合情況等問題都會有直觀揭露。這些方面都應該詳細進行記錄，并留下影像資料，以供查找問題、分析研究，給以后的設計、施工提供參考。

2.3 放水洞

1）放水洞結構。多數采用大開挖處理方案的水庫是因為放水洞結構破壞、嚴重漏水且其他方法都無法處理、不得已而采用的方案。放水洞的設計及施工就顯得尤為重要。在小型水庫中為了降低造價、簡化施工，一般采用壩下埋管的方式。應盡量采用將涵管坐落在基巖上的方案，慎用非巖基壩下埋管。對于非基巖上的壩下埋管，應采用埋管內鋪設管道輸水的形式。

2）放水管道的基礎處理。放水管長徑比很大，其下部基礎尤為重要，因為當管道下部基礎若產生不均勻沉降，一是會造成管道變形甚至斷裂，二是會造成管道周圍與壩體脫離，形成薄弱環節，形成滲漏通道，高水位時會形成接觸沖刷，造成工程隱患。管道最好設置在基巖上，若地質條件不允許，為土層或非均質地基，則必須進行基礎處理，使得沉降量控制在允許范圍內。

3）防滲。放水洞的防滲設計及施工是非常重要的環節，應按照規范要求作為重點部位進行施工。放水洞若在基巖中，應使用防滲混凝土進行包裹；若在均質壩壩體的土體中，應在壩軸線上游段設置截流環，截流環的大小根據滲透坡降要求計算設置。

4）放水洞控制方式。有些中小型水庫放水洞采用了后置控制方式，將放水管的控制裝置設在了壩后，控制裝置一般采用蝶閥，其結構簡單，造價低。但這種控制方式有著較大的隱患[1]。主要是放水管成了有壓管道，管道內的水壓力水頭值為庫內水深，庫水位越高，管道內水壓力越大，若管道有破損而滲漏，將大幅度抬高浸潤線，毛細上升區亦抬高，降低了壩體土體的c、Φ值[2]，對壩體穩定極為不利。因此，建議結合放水洞改建，將壩后控制改為壩前控制，以消除安全隱患。

3 壩體開挖及回填

3.1 開挖

開挖施工方案需要慎重對待，需要注意按照設計坡比進行開挖。由于壩體碾壓比較密實且已經沉降穩定多年，很多施工單位為了減小工程量而近乎垂直開挖，這種情況極易造成安全事故，且可能在附近的未開挖壩段上形成貫穿性橫縫，應嚴格禁止。大開挖時由于水庫已經放空，工況已經發生了很大變化，經過論證計算，可適當放寬坡比要求。

應在開挖邊坡線附近設置位移觀測設備，實時觀測垂直位移和水平位移，一是保證施工人員安全，二是一旦位移或位移變化速率超過設計值，必須停止開挖，查找未開挖壩體裂縫位置，并將發生位移的部分挖除（須超挖），重新按照要求回填，否則會造成安全隱患[3]。

3.2 壩體回填

回填的質量控制應按照相關規范進行。一是原心墻的接頭處應鏟松形成毛面，也可設計成刺墻，使得新舊心墻形成一體；二是老壩體的開挖面在回填時不能是階梯狀[4]，而應該是斜坡，否則會因為壩體的不均勻沉降而形成橫向裂縫，造成工程隱患。這在以往的工程中經常發生，為了施工方便而開挖成臺階狀，在回填時不進行修整而出現裂縫等質量問題。三是過渡層（反濾層）必須要在心墻施工后留下余量、心墻削坡定型、尺寸滿足要求后再進行兩側壩體填筑，而不應同時抬升[5]。

回填的壩體部分應根據計算預計的沉降量，預留相應的高度，使得壩體沉降固結完成后，壩頂基本持平。防浪墻應在固結完成后施工（一般是經過一個高水位過程或者一年時間），否則會因為沉降造成防浪墻變形。

4 結語

大開挖方案是病險水庫除險加固不常采用的方案，因此設計及施工案例少，涉及的問題多，其難度甚至超過新建水庫工程。任何一個部位的疏忽也會給工程運行帶來安全隱患，以上提出的僅是比較重要、容易疏忽的問題，供各相關單位參考。