水庫管理中土壩滲漏的成因分析及應(yīng)對(duì)措施分析

摘要：在水庫管理中，一些土壩在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能會(huì)出現(xiàn)滲漏問題，但產(chǎn)生的滲漏情況各不相同，造成滲漏的原因也多種多樣。為此，首先分析了水庫管理中不同類型土壩滲漏的成因，并提出了常用的土壩滲漏處理技術(shù)，其次結(jié)合工程實(shí)例，分析了水庫管理中土壩滲漏處理技術(shù)的具體應(yīng)用方法，旨在為同類水庫工程土壩滲漏問題的科學(xué)預(yù)防與有效處治提供參考，從而保障水利工程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，確保水庫功能的最大化發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：水庫管理土壩滲漏防滲技術(shù)科學(xué)預(yù)防

中圖分類號(hào)：TV62

AnalysisoftheCausesofEarthDamLeakageinReservoirManagementandCorrespondingMeasures

HUYuhao

YantaiMoupingDistrictReservoirManagementCenter，Yantai，ShandongProvince，264100China

Abstract：Inreservoirmanagement，someearthdamsmayexperienceleakageproblemsafterprolongedoperation，buttheresultingleakagesituationsaredifferent，andthereasonsforleakagearealsodiverse.Therefore，firstly，thecausesofdifferenttypesofearthdamleakageinreservoirmanagementwereanalyzed，andcommonlyusedearthdamleakagetreatmenttechnologieswereproposed.Secondly，combinedwithengineeringexamples，thespecificapplicationmethodsofearthdamleakagetreatmenttechnologyinreservoirmanagementwereanalyzed，aimingtoprovidereferenceforthescientificpreventionandeffectivedisposalofearthdamleakageproblemsinsimilarreservoirprojects，therebyensuringthesafeandstableoperationofwaterconservancyprojectsandmaximizingthefunctionofreservoirs.

KeyWords：Reservoirmanagement;Earthdamleakage;Anti-seepagetechnology;Scientificprevention

水庫具有蓄水、灌溉等多種功能，對(duì)于地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有顯著推動(dòng)作用。但受到資金、技術(shù)等各方面原因影響，部分水庫工程早期建設(shè)時(shí)，未完全按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，或是施工技術(shù)選用不當(dāng)，存在壩體透水層防滲處理不到位、水平防滲長(zhǎng)度不足、垂直防滲厚度偏小、壩基覆蓋層清理不徹底、碾壓不緊密等各種問題，會(huì)給水庫的正常運(yùn)行帶來隱患，從而引發(fā)滲水漏水問題，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。基于此，有必要對(duì)水庫管理中土壩滲漏的成因進(jìn)行分析，進(jìn)而探尋可行性的土壩滲漏問題處理方案。

1水庫管理中土壩體滲漏的成因

1.1壩體滲漏原因

水庫積蓄的水從壩身上背水坡、壩腳等處溢出是常見的壩體滲漏情況，造成此現(xiàn)象的原因有設(shè)計(jì)、施工、土料、氣候條件、自然環(huán)境等多個(gè)方面。一是水庫壩體設(shè)計(jì)存在問題，在水庫建設(shè)時(shí)未科學(xué)設(shè)計(jì)壩體，沒有合理設(shè)置排水設(shè)施，或是濾水體排水設(shè)計(jì)不科學(xué)，會(huì)導(dǎo)致庫水浸潤(rùn)線有所提升，從而引發(fā)壩體滲漏。二是施工中實(shí)施分層填筑時(shí)，因土層厚度過大導(dǎo)致碾壓效果不理想，或是分段施工時(shí)，鄰近施工段結(jié)合不到位，形成了松土帶。三是壩體建設(shè)所用土料不合格，其中含有的砂礫過多，導(dǎo)致土料滲透系數(shù)偏大，或土料中混有大量雜草及腐爛樹根，致使修建成的壩體中存在大量空隙點(diǎn)[1]。

1.2壩基滲漏原因

壩基滲水是指水庫蓄水后，水庫從水庫壩腳、壩腳外部覆蓋層偏薄區(qū)域滲出的現(xiàn)象，會(huì)形成壩后管涌、壩后流土現(xiàn)象，甚至?xí)?dǎo)致壩后沼澤化問題。分析壩基滲漏的誘發(fā)原因發(fā)現(xiàn)，主要是與施工操作、質(zhì)量控制、施工原因等原因相關(guān)。一般情況下，壩基滲漏是由于壩基具有透水層，但是沒有針對(duì)性做好透水層防滲處理，或是所采取的防滲措施與水庫抗?jié)B要求不相符所致。另外，水庫施工過程中，若是沒有嚴(yán)格開展質(zhì)量控制，未將基底的雜質(zhì)全部清除，或是防滲設(shè)施水平敷設(shè)或是垂直設(shè)置時(shí)施工操作不到位，均可能引發(fā)壩基滲水問題。如果水庫施工時(shí)，沒有預(yù)先科學(xué)處理巖基沖擊層、風(fēng)化層、破碎帶，則會(huì)在壩身及壩基結(jié)合處出現(xiàn)滲漏點(diǎn)。此外，若是水庫管理不嚴(yán)格，在壩后建造魚池，或是隨意挖取壩后土料，均可能導(dǎo)致水庫壩基處出現(xiàn)滲水漏水現(xiàn)象。

1.3接觸滲漏原因

接觸滲漏是指水庫的壩體、壩基以及岸坡等各處的接觸面出現(xiàn)滲水，或是壩體與剛性建筑物接觸面處有庫水通過，這些水最后會(huì)從壩后某些位置溢出。導(dǎo)致水庫大壩出現(xiàn)接觸滲漏的原因有3個(gè)：一是建設(shè)水庫時(shí)，未能做好壩基清理，沒有合理設(shè)置結(jié)合槽，或是根本沒有設(shè)置結(jié)合槽；二是土壩兩側(cè)緊挨山體的區(qū)域，具有相對(duì)陡峭的坡面，并且沒有科學(xué)建設(shè)防滲刺墻；三是建設(shè)水庫大壩的涵管、閘墻混凝土、圬工建筑物等與壩體連接結(jié)構(gòu)時(shí)，所采用的回填土料質(zhì)量不佳，或是夯實(shí)處理不到位，未在此處設(shè)置截水墻或截水環(huán)，也沒有采取其他有效止水措施，從而在水庫運(yùn)行過程中，這些位置會(huì)出現(xiàn)滲漏情況[2]。

1.4繞壩滲漏原因

繞壩滲漏也是水庫管理中常見的土壩滲漏類型，是指大壩頂部山包處存在沒有被挖掉的坡積層，或是此處有白蟻等生物挖出的洞穴或其他原因形成的裂縫，待水庫中積蓄一定量的水后，部分庫水會(huì)經(jīng)由這些洞穴或裂縫從水庫中溢出，進(jìn)而從下游岸坡處流出，此種滲漏形式便是繞壩滲漏。對(duì)此種形式的土壩滲漏產(chǎn)生原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，連接在土壩上的岸坡存在砂礫透水層是主要原因，同時(shí)，壩體兩端山體厚度不足或是山體存在破碎巖石層，會(huì)導(dǎo)致壩體上出現(xiàn)裂縫，還有此外，土壩施工建設(shè)時(shí)土料取土位置選擇不當(dāng)?shù)仍颍鶗?huì)引發(fā)繞壩滲漏。此外，水庫蓄水后遭到水流的長(zhǎng)時(shí)間沖刷、岸坡處存在的天然植被遭到破壞，土壩上出現(xiàn)了生物洞穴、或是因植物根莖腐爛而導(dǎo)致土壩存在空隙，也是繞壩滲漏形成的重要原因。

2水庫管理中常用的土壩滲漏處理技術(shù)

2.1上游防滲技術(shù)

水庫土壩滲漏問題出現(xiàn)后，可采用上游防滲技術(shù)進(jìn)行處理，具體有6種處理方法：一是黏土鋪蓋，此方法主要應(yīng)用于建成水庫土壩的透水層較深、無法實(shí)施垂直防滲的情況下，鋪蓋壩前水深六七倍的黏土即可，壩體前端及壩址處鋪蓋黏土的厚度應(yīng)分別控制為水深的10%與25%；二是拋土處理，此方法屬于臨時(shí)搶救與防護(hù)措施，在水庫無法排空情況下較為常用，具體是指針對(duì)性修補(bǔ)加強(qiáng)黏土鋪蓋區(qū)、壩體斜墻上的部分滲漏點(diǎn)；三是設(shè)置黏土截水墻，主要應(yīng)用于壩基下方不具備較深透水層情況下，通常設(shè)置底寬高于水深20%、不透水層中深入度為50～100cm的截水墻；四是貼坡防滲，主要用于繞壩滲漏的處理，需在滲水區(qū)域利用黏土設(shè)置新坡，壩坡范圍為滲水區(qū)外圍3～5m之間，貼坡頂部及底部厚度分別控制在50cm與200cm以內(nèi)；五是澆筑機(jī)制模擬方法，即將滲漏區(qū)的混凝土清除后，重新采用護(hù)砌方式進(jìn)行處理；六是灌漿防滲，即將水泥、黏土水泥或化學(xué)灌漿料灌注到滲漏孔中，需要根據(jù)可灌比與壩體材料確定具體注入的漿液類型，如表1所示。

2.2下游導(dǎo)滲排水技術(shù)

除上游防滲技術(shù)外，水庫管理中還可以采用下游導(dǎo)滲排水技術(shù)處理土壩滲漏。第一種方法是設(shè)置導(dǎo)滲溝，可設(shè)置成“I”“Y”“W”三種平面溝型，溝的深度及深度應(yīng)分別控制在80～120cm、50cm～100cm之間，需利用反濾料作為導(dǎo)滲溝的填筑材料，采取分層法填筑作業(yè)，將砂鋪墊在溝底，上層加鋪碎石或礫石，然后再將塊石填筑在最上方，3個(gè)填筑層厚度均應(yīng)控制在25cm左右，相鄰導(dǎo)滲溝間距離應(yīng)控制在3～10m之間。第二種是導(dǎo)滲培坡，若土壩壩身過薄、下游坡面較陡，會(huì)由于壩體滲徑與要求不符而導(dǎo)致壩體浸潤(rùn)線具有較高出逸點(diǎn)的情況，如果出現(xiàn)較大范圍的散浸現(xiàn)象，則需針對(duì)下游坡實(shí)施加厚培坡處理，以免影響壩坡穩(wěn)定性。培坡時(shí)，可以同步外移排水體，以便在維持壩坡穩(wěn)定性的同時(shí)提升導(dǎo)滲效果。第三種是設(shè)置壓滲臺(tái)及排滲暗管，主要用于壩基滲漏程度大、壩后翻砂、壩后冒水、地基沼澤化等情況，需將壓滲臺(tái)設(shè)置于滲水地段，設(shè)置濾料墊層后，上方鋪設(shè)填石料或土料，并將排滲暗管敷設(shè)于壓滲臺(tái)下方，在二者共同作用下排出滲水并提升壩基滲透穩(wěn)定性[3]。

3水庫管理中土壩滲漏應(yīng)對(duì)處理實(shí)例分析

3.1工程概況

某兼具防洪、農(nóng)業(yè)灌溉、綜合養(yǎng)魚等多項(xiàng)功能的水庫建成至今已有30年，建筑物等級(jí)為4級(jí)，分別按照50年一遇洪水與200年一遇洪水設(shè)計(jì)與校核水庫，水庫正常水位、校核水位高度分別是206m與208m，總庫容、死庫容、興利庫容分別是950×10m3、60×10m3、370×10m3，此水庫可為1000hm2農(nóng)田提供灌溉用水，水庫設(shè)計(jì)洪峰流量成果表如表2所示。該水庫的土壩屬于均質(zhì)壩，成分為砂黏土，壩頂高程、壩寬分別是209m與4m，壩體最大高度為9.48m，壩體總長(zhǎng)度為1.35km。土壩設(shè)置成干砌石護(hù)坡形式，上游、下游203m高度以下、下游203m高度以下的壩坡比分別是1∶3∶5、1∶2∶5、1∶3。

3.2水庫情況分析

因本工程運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，在長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)浪侵蝕下，壩體部分區(qū)域遭到了破壞，壩體上出現(xiàn)了滲水點(diǎn)與沖溝，且壩基也出現(xiàn)了滲漏問題。壩基由級(jí)配礫層構(gòu)建，透水層強(qiáng)度適中，具備一定的厚度，具有良好的滲漏通道，但目前壩后局部區(qū)域有滲水現(xiàn)象，滲漏問題較為嚴(yán)重。同時(shí)，壩頂高度偏低，水庫運(yùn)行存在安全隱患[4]。此外，水庫右岸處設(shè)置了開敞式溢洪道，溢洪道包含襯砌段、明渠段兩部分結(jié)構(gòu)，底部寬度以及底板高程分別是22m與207m，目前溢洪道初砌段的混凝土底板上出現(xiàn)了較多麻面，部分區(qū)域有骨料裸露，且明渠段因被長(zhǎng)期沖刷受損明顯。

3.3土壩滲漏問題應(yīng)對(duì)措施

3.3.1澆筑機(jī)制模袋處理滲漏區(qū)混凝土

對(duì)于土壩上滲漏嚴(yán)重的區(qū)域，需要將其上原本的混凝土全部鑿除，之后再重新澆筑混凝土。處理時(shí)，應(yīng)以原本的壩軸線為基準(zhǔn)，去掉原來壩坡之上的干砌石，并將之前填筑的碎石、礫石、塊石等反濾料全部清除[5]，然后全面清理壩頂及下游壩的坡面，所有坡面清除層的厚度均應(yīng)控制在30cm左右，之后采用澆筑機(jī)制模袋方法進(jìn)行處理。上游、下游壩坡高程203m以下區(qū)域，均采用機(jī)制模袋護(hù)砌施工，從溢洪道左側(cè)墻樁號(hào)開始進(jìn)行護(hù)砌作業(yè)，直至樁號(hào)1373m處為止，護(hù)砌厚度控制為15cm。下游壩坡高程高于203m區(qū)域選用草皮護(hù)坡形式處理。

3.3.2修建防滲墻加固滲漏結(jié)構(gòu)

針對(duì)已形成裂縫，混凝土防滲性能無法正常發(fā)揮的區(qū)域，應(yīng)通過設(shè)置擋墻的方式加固處理。水庫壩基滲漏區(qū)處理時(shí)，將厚度為20cm的深層攪拌樁設(shè)置于壩前坡腳處，打入基巖深度為1m即可，在攪拌樁頂部設(shè)置高度為204m的施工平臺(tái)，利用深層攪拌樁機(jī)，通過向土層設(shè)計(jì)深度噴射水泥漿，構(gòu)建水泥土墻作為防滲墻。而水庫溢洪道防滲處理時(shí)，在右岸處重建敞開式溢洪道，長(zhǎng)度與進(jìn)口襯底板高程分別設(shè)置為40m與206m，頂部與復(fù)式斷面寬度分別為22m與18m，以原本的漿砌石結(jié)構(gòu)作為邊墻，內(nèi)部砌筑一層碎石混凝土，厚度為20cm。在溢洪道中后部設(shè)置尺寸為23m×5m×209m的三跨梁板式交通橋，并將邊墻設(shè)置成混凝土擋墻。明渠段長(zhǎng)度設(shè)置為725m，設(shè)置成梯形復(fù)式斷面與梯形斷面結(jié)合形式，斷面寬度控制為22m，邊坡坡度比設(shè)為1∶2。以C25強(qiáng)度等級(jí)混凝土作為溢洪道建設(shè)材料，將其泄洪量上限值設(shè)為129.48m3/s。

4結(jié)語

水庫土壩滲漏有壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏、繞壩滲漏4種類型，不同滲漏形式的誘發(fā)原因各不相同，然而所有類型的水庫土壩滲漏均是由于多方面因素相互作用、在長(zhǎng)時(shí)間積累下逐步形成的。為有效預(yù)防水庫土壩滲漏問題，需要科學(xué)選用上游防滲技術(shù)與下游導(dǎo)滲技術(shù)，進(jìn)而通過有效預(yù)防與處理，減少土壩滲漏對(duì)水庫帶來的不利影響，從而提高水庫管理的質(zhì)量成效。文章結(jié)合水庫土壩工程，采取澆筑機(jī)制模擬處理滲漏區(qū)混凝土、修建防滲墻加固滲漏結(jié)構(gòu)兩種方式進(jìn)行滲漏處理，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，水庫土壩未再出現(xiàn)滲漏情況，說明此種滲漏處理方式具有良好效果。

參考文獻(xiàn)

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[4] 劉佳南.基于TOPSIS-GRA的水庫大壩防滲加固施工方案評(píng)價(jià)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2023.

[5] 王麗霞.小型水庫除險(xiǎn)加固工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2023.