水利工程中土質堤壩滲漏的原因及對策

何東睿

（中交水利水電建設有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

我國沿海地區、長江黃河流域周邊以及南方部分山區多發洪澇災害，而水利工程的土質堤壩能有效抵擋水災，在排洪防洪方面發揮著重要作用。早在大禹時期，土質堤防工程就被用來控制水災，現在不斷改善之后成為當今水利工程建設中的主干部分。土質堤壩建設成本相對較低，施工技術也不復雜，但其最大的缺點就是滲漏問題，嚴重影響其防洪性能。因此，分析土質堤壩滲漏的原因，并制定一套防滲對策，對于土質堤壩的使用安全性及使用壽命。

1 水利工程土質堤壩滲漏的表現形式

壩基滲漏、接觸滲漏、溢洪道滲漏以及壩體滲漏是比較常見的土質堤壩滲漏現象，嚴重影響整個水利工程的建設。壩基滲漏主要是因為受到當地地質條件和施工過程的影響，施工之前沒有對地面進行全方位的開挖覆蓋處理，導致地基不結實，從而出現了壩基水流溢出。因此，施工人員應注重堤壩的地基建設，嚴格按照標準要求施工，確保水利工程可以穩定運行。壩體滲漏則是因為受到土質堤壩建筑材料的影響，因為堤壩本身常年浸水，在選擇材料時，就不可避免地存在透水性。因此，對建設壩體材料的選擇應多方位考慮，材料要有一定的壓實度，才能實現對浸潤線環節的有效控制。對于壩體周圍出現的漏洞以及塌坑要及時發現，并利用專業的技術進行有效修補，以提高土質堤壩的安全穩定性。溢洪道滲漏可以歸類在接觸滲漏當中，是不太常見的滲漏表現形式，主要受壩體結合部位縫隙的影響，多發于水體下游地帶[1]。

2 水利工程土質堤壩滲漏的原因

2.1 工程設計不全面

當今存在的大型土質堤防工程大多在二十世紀五、六十年代完工，局限于當時的技術水平和經濟條件，土質堤防工程本身存在很大的安全隱患。早期的水利工程建設由于資金不充足，設計師在設計時會著重考慮成本問題，追求工程在短周期內以最低成本快速完工，在設計上留下諸多漏洞，工程的施工質量也難以保證。另外，設計師在設計土質堤壩時，未采用規范嚴謹的設計標準，也沒有全面分析影響大壩抗滲性的內外因素，盲目建筑壩下坡度和經濟管徑，增加土壩出現滲流的可能性。在工程施工修建時，沒有對當地地形、地質進行全面考察，大多情況下采用邊設計邊施工的方法，未能將當地的自然因素充分考慮，在設計建筑材料和后期保養方式上缺乏嚴謹性，最終引發土質堤壩的滲漏。

2.2 地質條件缺陷

土堤滲漏與水庫所在位置的地質條件有很大關系。水利工程在開工前的首要任務就是進行地質勘探，而部分工程單位在地質考察時敷衍了事，責任心較低，遇到熔巖區后也未能有效開采，這將為后續的施工埋下諸多安全隱患。硬度較低的土壤容易引來小動物在土壩上筑巢打洞，從而導致大壩的穩定性下降，滲漏問題更為嚴重。陸家莊水庫就是典型的案例，施工單位為了節約人力、物力和財力，將風化嚴重的山包稍作處理后作為壩體的一部分，從而造成堤壩在使用后壩體滲漏嚴重。因此，有些地區的地質條件非常脆弱，若不充分調查地質情況，未對脆弱地質進行加強處理，導致土質堤壩出現滲透問題的概率增大[2]。

2.3 施工工藝不合理

早期修建的土堤除了設計缺陷外，在施工中的質量監督不到位，施工工藝缺乏合理性，導致土壩工程存在諸多質量問題。（1）施工人員技術專業度不高，在施工過程中，對壓實工作不能靈活處理，在填土時仍存有大塊雜質未被壓碎，導致施工縫隙不能有效填充，容易被水流沖擊滲透；（2）在施工過程中，若不能將原料土與地質土壤有效混合，就會使得大壩抬升時接縫表面出現分層，直接影響土堤的抗滲能力，很有可能會出現水平方向的滲漏問題，安吉縣天子崗水庫就是這種情況；（3）土質堤防工程中壩基與壩體的連接施工過程是非常重要的，壩基與壩體之間的縫隙處理難度較大，若未進行全面防滲處理，容易引發后期使用時裂縫變大。因此，在水利工程的土堤、土壩施工過程中，如果技術不規范，會加大工程后期護理和修建的難度，降低土質堤壩的防水功能。

2.4 材料選擇問題

在早代已經建成的水庫，由于當時建筑材料的匱乏，使用的建筑材料質量和性能是很不穩定的，給現代水庫防滲的修補工作帶來了麻煩。部分地區為了能夠完成水利工程的建設任務，會首先選用當地的石灰和水泥土做膠結材料，材料硬度和強度較低，受到外部材料侵蝕易腐蝕會發生滲水。還有部分南方地區受資金條件所限，因缺乏優質土料，而采用高含水量的水稻土，使得大壩工程的抗滲性不能滿足標準要求，很容易出現大壩滲漏問題。經調查發現，一些水庫在施工過程中，選擇使用陶器或素混凝土制作涵管，管道的抗壓力會大大減弱，并且耐腐蝕性水平低，排水時容易出現管道破裂漏水。例如陸家莊水庫壩體、壩基漏水十分嚴重，隨后進行回填處理時發現，土樣中有很多已經腐爛的水稻根和發臭的泥土[3]。

2.5 管理維護不當

做好土質堤防工程的施工管理和維護工作，可以有效延長水利工程的使用年限。但國家在實行合同制后，許多小型水庫長期無人管理，工程維修也缺少監督，造成閥門開關生銹腐蝕嚴重，遇到洪水不能有效地打開或關閉。另外，在整個土質堤防工程建設過程中缺乏一套完整的管理體系，各部門分級工作職責不明確，工程資金管理不周，導致很多水利工程常年處于失修狀態，難以發揮很好的防洪作用。管理人員常忽視小工程的定期檢查，無法及時發現并維修大壩問題，出現土質堤防滲漏的風險加大，并引發問題不斷擴大。

2.6 自然災害影響

水利工程的土質堤壩在使用過程中會遭受洪水沖刷、大風剝蝕、白蟻侵蝕等自然災害影響，更容易出現滲漏。千里之堤，毀于蟻穴，足以看出白蟻的危害力有多大，荊江大堤就是因遭受白蟻危害出現數十處漏水。白蟻的繁殖速度較慢，但群體數量大，個體較小不容易被發現，從其入侵、滋生、繁衍、擴展并產生危害一般需要八年左右，如果在這一階段不及時殺死蟻群，將導致土質堤壩后期出現許多蟻洞，加固難度加大[4]。

3 水利工程土質堤壩滲漏治理的原則

改進壩體滲透主是針對滲漏原因，構建一套連續防滲體系，使得堤壩密實度符合整個工程設計的抗滲梯度要求。大壩加固常用的方法之一就是劈裂灌漿，可以有效形成垂直連續的防滲帷幕，對維持土質堤防工程的穩定性意義較大。隨著科技的進步，可以借助先進的新技術進行注漿，可有效將壩基與壩體的縫隙最大化處理，增加堤壩穩定性。水利工程出現滲漏時，應針對土質堤壩滲漏原因，進行綜合性治理：（1）要在緊急情況下采取上堵下排的救援措施，在發生危險時，應采取近水截滲和穩定壩坡的措施；（2）在工程建設過程中，應注意地質考察和材料的選擇使用，并在平時加強土堤的巡視和維護，可以適當采用新科技來輔助解決土質堤壩滲漏問題。

4 水利工程土質堤壩滲漏治理的措施

4.1 上堵下排緊急救援

當土質堤防滲漏出現險情時，應首先考慮采取上堵下排措施控制住滲漏。工作人員應第一時間到上游面查明滲漏原因，可以采用反濾、導滲、壓滲等措施來控制滲漏，防止流質土進一步膨脹。各單位應制定一套符合當地實際情況的防滲方案，在救援時應嚴格按照方案實施，確保防滲救助的合理性。在防滲救援工作實施中，應選擇實際經驗豐富的技術人員，保證防滲措施可以在短時間內高質量完成。另外，工作人員可以采用導滲和壓力滲流，控制流土進一步膨脹，選擇性能較好的材料做堵塞，否則容易造成更大的危險。為了防止險情擴大，地方部門可以提前儲備好救援人員和物資，平日里定期訓練，避免在救援時出現意見分歧和優柔寡斷，錯過最佳防滲時間[5]。

4.2 改善地質條件

為防止土質堤壩滲漏，必須要在施工前做好全面覆蓋性的調查，并在施工過程中做好地質土壤的改善處理工作。在工程初期做好地質技術分析，結合當地的地質特性和土壤特點來制定一套優化措施，提高土質堤防施工質量。一般來說，壩下覆蓋層常年受到洪水的沖擊，土壤雜質相對較多，可選擇使用高壓噴灌技術進行灌漿處理，充分填充空隙，減緩流速。工作人員應提高自身專業技能，借助新技術方法的操作簡單、成本低、施工速度快等優點，來降低土質堤防滲漏的可能性。

4.3 臨水截滲、穩定壩坡

土質堤壩出現滲漏時，可采用臨水截滲、穩定壩坡的方法來控制。工作人員需要到上游面進行全面排查，在距堤腳3m左右進行拋石，目的是先穩住堤腳，減緩水流的沖勢。此外，可以選用彩條布或者塑料薄膜來堵住滲水口，保護和加壓回水邊坡泄漏部分的路面。若滲漏水域處的風較小，可以用附近的土料自上而下緩慢傾倒，使這些土被淤積固定，達到封堵氣密的目的。在水庫水位較淺的情況下，可以選用周圍的木樁筑起圍堰，并在內壓實土壤做好標記。該辦法要求單位最大限度調配并利用勞動力，以保證滲漏區淤積被封堵，達到封堵氣密的目的。

4.4 加強材料質量管理

大多數的水利堤防滲漏問題都是因為材料質量不達標所誘發的，材料的選擇和使用將直接關系到工程整體的質量。各工程單位和施工公司都應結合工程實際情況，建立一套完整的材料質量管理體系及監督和獎勵機制，調動工作人員的工作積極性，培養檢查人員的責任心。管理體系內應標明材料管理實施細則，明確物資質量管理的目標和要求，采取科學有效的措施，切實加強物資管理。另外，施工單位在購買材料時也要進行嚴格檢測，入場材料需要全部符合招標標準，嚴格把控材料質量，嚴禁出現不合格材料的使用。并且各材料管理部門應做好材料的儲存工作，避免合格材料變質[6]。

4.5 科學處理壩下基巖巖溶

土質堤壩會根據地區需要設在地貌多熔巖地區，這就要求在施工過程中科學處理基巖巖溶。在地質條件復雜情況下建成的水利工程，更容易遭受到水流壓力沖擊而出現滲漏，并且長時間的水流沖刷容易引發壩基松動，降低堤壩的安全性。針對基石巖溶情況復雜區域，可以采用灌漿技術，根據水流方向和裂縫形狀選用不同的填充材料，也可以在灌漿配料中加入水泥漿，使配料膠結在一起，把漏水部分堵死。

4.6 合理處理接觸面

壩基和壩體的接觸區是非常容易發生滲漏現象的，可以采用高壓噴射灌漿技術來提前做好預防。但高壓噴射灌漿噴出的水泥漿沖擊較大，控制噴射方向難度較大，需要技術人員針對特定區域進行操作。施工前期要先破壞清除原層結構，可以選擇高壓水槍混合水泥來完成這一操作，保證接觸面無其他雜質干擾，更好地對縫隙進行填充處理。

4.7 加強后期的檢查和維護

土質堤壩的建設時間比較長，并且都具有一定的滲漏特性，需要做好土堤后期的修護工作。地方部門應成立土堤管理檢查小組，加強對土質堤防的日常檢查，尤其是在防洪期，應加強檢查頻次，及時發現問題并修護，確保土質堤壩功能的完整性。各檢查單位應制定合理的檢查時間和檢查規范，并制定一定的監督體系，保證對水利工程的每一項檢查工作都完成到位。此外，土質堤防滲漏現象并不明顯，需要檢查人員全方面仔細觀察土堤的變化情況，從根本上改進，以保證周邊人們的安全。

5 結束語

水利工程的土質堤壩，是水利工程的主要組成部份，在防治水災，抗洪排洪方面發揮著積極作用，其其使用安全一直備受關注，但由于前期所修改的土堤，隨著時間的推移，存在著不同程度的滲漏現象。如何有效防滲防漏，是當代水利技術人員應積極總結和問題。通過以上分析，可以了解水利工程土堤設計的缺陷，重視對老舊水利工程定期進行檢修，并在新型水利工程建設過程中嚴格把控質量，水利工程建設后期，應把土質堤壩的防滲漏能力放在首位，保證其使用壽命更長，提升整個工程的使用價值。