水库土石坝加固技术研究

李晓明

摘 要：土石坝是我国水库建造的主要坝体类型。由于大部分水库是在建国初期建设的，受当时技术条件和其他各方面因素的影响，许多坝体、坝基结构处理不良或没有采取相应的防渗、防震措施，致使出现裂缝、渗透、滑坡等问题。首先介绍了当前土石坝中出现的主要问题，然后针对问题提出了相应的解决措施，以期为水库工程管理人员提供参考。

关键词：水利工程；水库；土石坝；加固技术

中图分类号：TV697.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0103-02

作为极其重要的水利设施，水库不仅可以为城市和农业提供生产、生活用水，还可以作为防洪除涝的重要工具。据有关部门统计，我国85%以上的已建水库属于土石坝类型。由于受技术条件和经济等因素的影响，我国的土石坝建设总体质量不高，常出现裂缝、渗漏、滑坡等问题，给当地的生产、生活和人们的生命安全造成了严重威胁。因此，加强对水库土石坝加固技术的研究对改善我国土石坝工程质量、提高土石坝安全性和可靠性具有重要的现实意义。

1 当前土石坝存在的主要问题

1.1 渗漏严重

渗漏问题是指水库坝基或坝体出现不同程度的渗漏，土石坝出现管涌、流土、接触冲刷等渗透破坏问题。造成渗漏的主要原因是土石坝填土渗透系数与相应的标准不符或填筑压实度达不到实际要求；在大坝施工过程中没有对坝基进行彻底的防渗处理或清基，致使坝体出现不同程度的裂缝等问题。

1.2 结构不安全

土石坝结构不安全是指坝体抗滑稳定和结构强度不符合要求，其主要原因是土石坝坝坡设计相对较陡、坝体断面严重不足，对坝坡没有按规定的施工要求进行施工，使坝坡抗滑稳定性能降低。

1.3 防洪、抗震等功能较差

防洪、抗震能力差主要体现为坝体泄水建筑的泄水能力较差、坝顶高程设计不符合现行标准、抗震设计考虑不全面等。造成防洪、抗震能力差的主要原因是当时没有实地考察相应的洪水强度和地震强度标准；设计时对坝体的防洪、抗震措施应用不足；随着时间的推移和经济建设的发展，当地的防洪、抗震标准出现了较大变化。

1.4 机电设备和金属结构出现老化

由于建成时间久远和外部环境的影响，大量土石坝配套的机电设备和金属结构已经超出了使用年限，出现了严重的锈蚀和老化现象，给土石坝带来严重的安全隐患。

2 土石坝加固主要技术措施

2.1 对坝体渗漏进行加固处理

对坝体渗漏控制的标准为保证坝体和坝基的渗流稳定，其抗渗比降和渗透流速需满足设计要求；控制渗流量，尽量减少渗漏损失；控制下游剩余水头，防止渗透变形破坏，保证下游边坡稳定，减少下游沉降。

渗漏的处理方法主要有灌浆法、斜墙法、套井回填黏土等。目前较常用的方法为灌浆防渗。根据灌浆材料的不同，主要分为三种：①黏土浆或黏土水泥浆。主要用于坝身和非岩性坝基的堵漏和截渗。②水泥灌浆。主要用于破碎岩基的固结灌浆和帷幕灌浆。③化学灌浆。主要用于坝基防渗。

灌浆方式主要有充填式和劈裂式两种。充填式灌浆是利用较小的灌浆压力或浆液自重，将浆液灌入坝体隐患处，以堵塞洞穴和裂缝。该法适用于处理性质和范围都已确定的局部隐患。

2.2 对坝体裂缝进行加固处理

坝体裂缝是土石坝病害中普遍存在的问题，地震等自然灾害很容易引发坝体裂缝。一旦发现裂缝，应通过观测等手段查明裂缝部位、形状、宽度、长度、深度、错距、走向和发展趋向，同时结合土石坝设计、施工情况，采取不同的处理方法。处理裂缝的方法主要有以下三种：①开挖回填。该方法处理裂缝比较彻底，一般适用于缝深不超过5 m的裂缝。对贯穿性裂缝，应首先考虑此种方法。②裂缝灌浆。由于开挖回填处理工程量较大，因此对坝内裂缝和非滑动性较深的裂缝，可采用重力灌浆或压力灌浆进行处理。③开挖回填与裂缝灌浆相结合。在处理非滑动性很深的表面裂缝时，可采用表层开挖回填，深层灌浆，开挖回填与灌浆相结合。

2.3 对滑坡进行加固处理

在重力或其他外力的作用下，土石坝坝坡会向外、向下变形。当坝内岩土的抗剪力度不能够承受这种变形压力时，就会出现土石坝滑坡问题。土石坝滑坡问题会严重影响坝体整体结构的安全。因此，在加固前要先对滑坡进行观测、检验和勘探土质，确定滑坡类型和产生的原因，然后再采取相应的加固技术。

对滑坡进行加固时应遵循以下一些原则：①设法减少滑动力，增加抗滑力。要做到这点需通过抛石固脚阻滑，保证滑坡体相对稳定。②清理坝体周围的泉眼、岩石、树根、洞穴、滑坡体等对大坝造成安全隐患的物体，同时对坝坡和坝基进行清理。③在滑坡上全面进行培厚处理，将坝坡坡度放缓。④在滑坡体得到有效稳定的情况下，及时修护滑坡存在的裂缝。

2.4 新型材料在加固处理中应用

随着高分子化学技术的快速发展，聚乙烯酰、聚乙烯纤维和聚酞胺纤维等合成纤维不断涌现出来。合成纤维性能良好，使许多合成材料也在不断发展，而土工合成材料正是新型合成材料的典型代表。常用的产品有以下三种：①土工网。它是一种由重叠肋连接构成的密实程度很高的网状结构材料，可以输送有毒气体或液体。②土工格室。它是一种由薄膜条、格栅、纺织物等交叉连接构成的蜘蛛网状或蜂窝网状结构材料，用于保土和控制侵蚀等。③土工膜。它是一种具有良好防水性能的聚合物薄片，用于土木工程或岩土工程中气体和液体输送的阻隔装置。可用于对渠道的衬砌进行防渗；作为污工坝、混凝土坝等的防渗体装置；对施工的围堰进行防渗；作为透水地基上的垂直防渗墙或水平防渗铺盖等。

3 结束语

对土石坝进行加固和维护是我国水利工程建设的重要一环。在对土石坝进行加固前，应当先向当地有关部门和管理人员了解土石坝的运行情况，然后对病险水库进行实地考查和研究，对坝基、坝体、坝坡等部位进行严格的勘察和分析，准确了解水库的病险程度和类型，并对病险原因进行推测和估计。在准确了解病险原因后，再对加固技术进行深入探究，保证加固技术的顺利实施。

另外，对土石坝中出现的裂缝、渗漏等问题，相关的工程人员和技术人员更要加强对病险水库的研究和分析，提高土石坝加固技术水平和应用能力。不断拓展新技术的研发和运用，对于不同的问题采取相应的措施，不断提高土石坝的工程质量和使用寿命，从而促进我国水利事业的发展。

〔编辑：刘晓芳〕