土坝裂缝的危害及处理方法

李建锋

（海阳市水利局，山东 海阳 265100）

土坝是我国最常见的水库坝体，因其就地取材、施工简单、运行可靠，广泛应用于中低坝型。但由于土石结构是分散结构体，各种裂缝普遍存在于土坝坝体，有些裂缝对水库的安全运行造成很大危害，因此需引起人们的高度重视。

1 土石坝裂缝的危害

1）贯通型的裂缝会造成防渗体防渗功能降低或丧失，大量的渗漏造成水资源的损失；

2）在漏水的同时，组成坝体的土料不断被携带走，裂隙迅速扩大，造成垮坝等重大工程事故。有资料表明，有许多中小型水库的失事由于裂缝渗漏引起的占40%左右；

3）有些裂缝进水后，会造成坝体水力劈裂，致使大坝出现滑坡、垮坝等险情；

4）裂缝产生后，在水位骤降、地震等不利荷载作用下会造成滑坡。

2 裂缝的分类及成因

土坝坝体裂缝没有统一的分类标准，一般习惯按照裂缝方向或成因进行分类。

2.1 按照裂缝方向分类

1）乱缝：也称为龟裂缝，是由于土的性质所决定的。裂缝一般深度不超过1m，宽度不超过1cm。土体在失水、吸水过程中，若失水超过一定的界限，就会形成裂缝；或经冻融循环收缩并形成裂缝。这一类裂缝没有固定的方向，因此也称为乱缝。干缩裂缝的位置一般是坝体质量存在缺陷的部位，雨水会沿着这些裂缝进入到坝体中，形成有威胁的裂缝诱因；再者雨水进入这些裂缝会形成冲沟，在有护砌坡面下形成的冲沟，因其不易发现，威胁更大。有些坝采用黏土斜墙防渗，干缩裂缝会深入到粘土防渗体中，造成防渗体失效，形成严重的渗透破坏。

2）横向裂缝：裂缝较深，有些可能深达坝体中下部，严重的可穿过心墙。表面上缝宽最大可达10cm左右，有些裂缝上下错开。

横向裂缝一般是因为不均匀沉降引起的。土坝会产生固结沉降，在同一座坝体上，坝的厚度、高度、土的构成、基础条件等不同，坝体相邻坝段沉降量不同，就会出现横向裂缝。容易出现横向裂缝的部位有：两侧坝肩，河床较深、坝体较高的坝段与两侧台地坝段结合处，放水洞以及填筑施工时分段的部位等。

横向裂缝是非常危险的裂缝。在高水位时，形成集中漏水通道。在发生漏水后，漏水量和裂缝会迅速增大，造成垮坝等灾难性后果。

3）纵向裂缝：该裂缝一般垂直向下，向坝体内部发展。宽度从初期的几毫米到十几厘米不等。纵向裂多出现在心墙坝型中。成因是坝壳材料固结快，而防渗体固结慢造成的。水库建成后初次蓄水，上游坝壳遇水后湿陷也会引起这种变化。

容易出现纵向裂缝的部位有：坝坡较陡的土石坝坝顶、材料变化的部位（如粘土心墙和砂壳结合处）。

4）水平裂缝：这是一种内部裂缝，水平发展，有的会穿过心墙。水平裂缝发生在较薄的心墙中，它主要由于地基高差相差悬殊或坝基的不均匀沉降较大，或者是由于“砂壳拱”的作用在坝内心墙引起裂缝。一般在坝体表面很难发现，危害性很大。该裂缝的特征是在坝后有明显的漏水现象。

2.2 按照裂缝成因分类

按照裂缝的成因，有干缩裂缝（乱缝）、沉降裂缝、滑坡裂缝、施工裂缝等。沉降裂缝是由于坝体本身或坝基不均匀沉降而引起的，滑坡裂缝是由于坝坡产生滑动的裂缝。这些裂缝发生的部位和上述裂缝相同。这两种分类方法是相通的，如对于某一条具体的裂缝来说，按照方向分横向裂缝，按照成因分是沉降裂缝。

2.3 其他裂缝

还有一些容易形成裂缝的部位，需要引起注意。一是溢洪道导流墙和坝体结合的部位；二是沿放水洞涵管的部位；三是折线形坝体的拐角处或圆弧处。这些部位存在材料突变的接触面，在施工时质量不易控制，或应力状态不好，在例行检查时要特别注意。

在除险加固工程中，进行基岩帷幕灌浆或高喷灌浆施工时，在坝顶容易因劈裂出现裂缝，这一般是由于基岩帷幕灌浆时封孔不严、封孔位置不对造成的。若裂缝不能自行闭合，则要认真查明原因，改进施工方法，并采用适当的方法进行处理。

3 裂缝的处理方法

3.1 裂缝处理一般原则

1）所有的裂缝必须进行预处理：在进行日常巡查过程中，一旦发现坝体有裂缝，要立即进行标记，并设置观测点进行变形观测，在汛期要尤其注意观测。在汛期或雨雪天气之前，要进行覆盖，以防止雨水进入裂缝中，造成水力劈裂、坝体含水量过高等问题发生；2）尽量避开在高水位和汛期多雨时段对裂缝进行处理；3）所有滑坡裂缝均不能采用灌浆的方法进行处理。浆液一旦进入到裂缝中，滑动面将会被润滑，摩阻力减小，可能会引起滑坡；4）处理后的裂缝要进行观测。

3.2 裂缝深度检测

裂缝的深度是决定处理方案的重要参数，因此，要测量裂缝的深度。测量裂缝一般在施工过程中，将拌合好石灰水过滤后，间断地灌入到裂缝中，石灰水要稀，以便于石灰进入到裂缝的深处。过24h后，沿着裂缝开挖，一直到石灰形成的白线消失的位置，这就是裂缝的深度。此方法较为实用，白线在土中较为明显。

3.3 开挖回填

一些较浅的裂缝如干缩裂缝，在探明深度的基础上，可以将裂缝部位开挖，然后按照压实度要求进行分层夯实。回填时要使用原来开挖出来的土，以保证和原来的坝体紧密结合，并要预留出沉降的高度。

3.4 灌浆处理

对于较深的裂缝，开挖回填的方法工程量很大，对原坝体的破坏也较大，这样就需要用灌浆的方法进行处理。在灌浆时，灌浆孔偏离裂缝位置约50cm左右，在钻孔过程中若出现漏浆现象，要首先充填灌浆。在灌浆过程中，要严格控制灌浆压力和一次的灌浆量，并进行变位的严格实时观测，在灌浆结束后也要定时观测。但在选择方案时，要特别注意由滑坡造成的裂缝不能采用灌浆法进行处理。

3.5 滑坡裂缝的处理

通过勘察判断为滑坡裂缝的，裂缝形状一般呈箕型，要按常规方法对滑坡体进行处理。方法有放空水库挖除回填，坡脚压重、翻松重新压实等。一般不采用灌浆方法，处理结束后如需要采用灌浆法对滑坡裂缝进行补强的，需要非常慎重，要对灌浆材料、灌浆压力及工艺过程进行详细的优化。

4 防护结构对坝体裂缝的影响

在近几年的水库除险加固工程中，有些土坝迎水坡采用现浇混凝土护坡，坝顶硬化也采用混凝土材料或沥青材料。对于坝面护坡而言，混凝土材料整体性好，抗冲性能好；但是，现浇混凝土护坡也有其缺点，它不能随着坡面的变形而发生形变，例如坝坡出现裂缝、面积较小的塌陷时，由于混凝土板掩盖，表面无法发现，容易造成危险。坝顶也是这样。在实际的运行管理过程中发现，坝顶出现裂缝的几率很大，在混凝土路面出现裂缝的部位，往往不和坝顶裂缝重合，这些被掩盖的坝顶裂缝是比较危险的，雨水灌进裂缝，在静水压力产生的劈裂作用下，裂缝有逐渐扩大的趋势，坝体整体性被破坏，在高水位、地震等不利荷载组合的情况下，容易出现滑坡等重大险情。此外，在土坝前坡常采用草皮护坡的方法也是不可取的，因为草皮会掩盖较小的裂缝和塌陷，不能及时发现问题。因此，建议在护坡设计时尽量采用块石护坡或预制混凝土块护坡，块体护坡的变形协调性较好。

总之，土石坝裂缝是水库运行的重大隐患，危害极大。由于裂缝隐蔽性强，要加强责任心，提高重视程度，积累经验，在日常的巡视中及早发现裂缝，及早处理，以保证水库安全正常运行。