水库大坝渗漏原因及防治措施

李同安

(中铁十八局集团有限公司，天津　300222)

水库大坝渗漏原因及防治措施

李同安

(中铁十八局集团有限公司，天津300222)

【摘要】水库大坝渗漏是水利工程较为常见的问题，类型众多，状态多样，成因复杂，后果严重，必须高度重视，切实加强防治。本文分析了大坝渗漏原因，介绍了相应的防治措施。

【关键词】水库大坝；渗漏；原因；对策

水库建设中，预防水库坝体渗漏是一项重要工作。我国多年来的实践显示，水库大坝、堤坝渗漏现象比比皆是，不但直接降低了蓄水功能和效益，也给工程带来隐患，影响到大坝工程质量和效益目标。联系实际，把握水库大坝渗漏的状况和原因，提出准确的防治措施，有效杜绝水坝渗漏，对提高水库建设质量，更好地为三农服务，为现代化建设服务，意义重大。

1大坝渗漏的常见类型和状况

大坝渗漏的表现相当多，而且状态复杂，治理难度也较大，是水电建设和使用中的突出问题。

1.1　大坝渗漏的常见类型

大坝渗漏的常见类型有水渍水流的渗透破坏和坝体受力变形破坏两种，而从渗透破坏发生的机理看，一般将渗透破坏分为流土、管涌、接触冲刷和接触流土四种类型。

在水流渗透和外力的作用下，会使坝体的岩土体受到冲击，岩土体的颗粒或颗粒成分、颗粒结构等，发生移动、改变，此现象即为大坝渗漏，也称渗透破坏。渗透水流作用下的坝体抗剪强度降低，一些部位发生不规则变形、不均匀裂缝、局部结构位置下滑、结构形体变化，即为变形破坏。变形破坏又分为滑坡、崩岸等几种形式。

1.2　大坝渗漏及其后果

大坝的病害现象包括渗透破坏和变形破坏，主要表现为坝体岩土层被冲击，逐渐被掏空、流失，形成空心形状，这就极大地降低了阻水作用，坝体的蓄水功能也就逐渐丧失。坝体的变形更是直接破坏了大坝形体，使坝体移动或结构变形，无法蓄水，同样损害了大坝的蓄水功能，直接影响到大坝作用的发挥。

水库堤防渗透通常是指水体向围护区(库盆、堤防保护区)外渗而产生水量漏失的现象。如其渗漏量较大，将显著减少水库效益; 降低软弱结构面强度，使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形; 造成相邻低谷、洼地或坝基扬压力增加，下游地下水位抬升，使建筑物地基浸没、失稳。

大坝的渗透变形对土石坝的稳定影响极大，大坝渗透后，会直接引起相关部位的损伤，例如：防洪堤和边坡发生塌滑，使大坝失去防护依托，易受洪水破坏；大坝岩溶区覆盖土层中的洞穴和地表，在渗透作用下，会产生塌陷，直接降耗大坝的抗冲击力度；大坝渗漏还会使供水井、坝基排水孔和减压井等发生淤塞，使大坝失去减轻负荷的功能，影响其使用寿命，更直接严重地影响了大坝自身的安全；此外，由于渗透，开挖基坑和地下工程中，就会遇到流砂，断层破碎带、软弱夹层、裂隙，出现洞穴，并带出洞穴中的松散物质等，这些状况，也都极不利于大坝建设，或增加成本，或降低效能，或无法建设。许多事实证明：大坝受到水流渗透后，轻则降低了大坝的蓄水功能，造成大坝效益降低，达不到水电建设目标；重则冲击、分裂坝体，破坏大坝结构，出现开裂、崩塌，直接损坏大坝，使得水电项目遭受巨大损失。因此，充分掌握大坝渗漏的表现状态，分析其生成的原因，有针对性地提出解决方案，切实加强大坝渗漏的加固防范，就显得非常必要。

2大坝渗漏形成的主要原因

大坝渗透形成的原因是多种多样的，既有内部的原因，也有外部的原因。国外研究认为，土石坝遭受破坏，其中40%是大坝基础或坝体土层被渗透、被变形造成的。我国类似的坝体渗漏现象更为严重，调查发现，60%的大坝问题是由渗透和变形所引起。

一般来说，大坝渗漏的直接原因是由坝体施工砌筑过程中，出现薄弱环节造成的。除了材料(如：石料、泥土、水泥等)本身的质量之外，更多的是人为设计与施工不良因素的共同作用，导致许多渗漏问题潜伏。概括起来，大坝渗漏的常见原因如下：

a.基础施工未抓好质量。在基础施工时，水泥砂浆搅拌不均，使坝体的强度降低；或者基础清淤不彻底，留有余渍，会使坝体渗漏或下沉。施工中，坐浆、振捣未按规定操作，都易形成空洞或留下缝隙而具备渗漏条件。

b.材料不合格。所用水泥强度不达标，或含有溶解物质，水泥质量不合格，降低了坝体硬度，使坝体在长期的负荷下，不敌水流冲击，逐渐被渗透，甚至腐蚀，坝体遭受破坏。此外，所用石料本身存在不同程度风化，具有较多裂隙，也易形成渗漏。

c.混凝土质量不合格。水泥、砂、碎石等的配比不合格，搅拌不匀，振捣不力，水泥砂浆不饱满，造成混凝土结合不匀、不紧密，使混凝土硬度降低，质量不达标，长期运作之后，会造成渗漏；或混凝土留有缝隙，直接产生渗漏。

此外，施工中的技术不到位，方法不当等，也会造成施工质量问题，导致坝体渗漏。这些都需要加强防治，彻底解决。

3大坝渗漏的防治措施

大坝施工阶段预防渗漏，可采取加强现场施工控制的办法，通过保证施工材料达标，优化施工技术，改善施工条件，采取新的措施，力求有效地防止渗漏。例如：提高水泥等级，加强施工监控，保证质量，技术上可在坝面浇筑钢筋混凝土面板，坝基改混凝土齿槽及趾板，并对坝基岩石进行固结灌浆及帷幕灌浆等处理。而已经建好使用中的大坝，其渗漏防治难度相对加大，需要引入新技术，采取补救措施，解决渗漏问题。

3.1　明确大坝渗漏防治的指导思想

大坝渗漏的防治，包括除险加固，渗漏弥补等。要充分认识防治渗漏的重要性和必要性，自觉加强风险防范意识，防控渗漏。同时要有明确的目标，以便克期完成渗漏防控任务，保证大坝功能正常发挥。大坝渗漏的防治任务至少应包括以下几项：

a.尽量控制和减少渗漏面积和渗漏量，把损失降到最低。尽力把渗流出口比降和堤身的浸润线降到最低。

b.维护大坝，努力提高大坝堤身和堤基抵抗渗透破坏的能力。可采取提高堤身密实度、消除堤身堤基隐患、放缓边坡、贴坡排水、透水后戗或盖重等措施，尽早释放大坝渗透压力，减缓冲击，尽量保证大坝地基与水工建筑物有足够的静力稳定性，延长大坝寿命，保证大坝功能正常发挥。

c.防止渗透进一步扩大，减少渗透破坏。在维持渗透趋小的基础上，逐步杜绝渗漏。

为完成这些任务，首先要确立起大坝渗漏防范的主动意识，做好战略规划，提出防控预算，做好并有效实施整改计划。特别在渗漏出现、风险突发的情况下，要根据实际情况，启动预案，加大大坝加固的力度，力求把大坝渗漏的损失降到最低，解决渗漏问题，维护和提升大坝的蓄水功能，实现大坝建设目标。

3.2　垂直防渗处理地基渗漏

在地基透水层比较浅薄、隔水层浅薄的情况下，可采取地基垂直防渗的办法防止渗漏加大，甚至杜绝渗漏。可增加封闭式防渗幕墙，以有效控制大坝堤坝地基的渗流量，减缓其渗透压力，进而根治大坝地基渗漏。垂直防渗地基渗漏技术使用比较成熟的有射水法、锯槽法、两钻一抓法等，这些技术方法都是薄墙施工中较为常用的技术。作为封闭式防渗墙防漏，可以截断渗流通道，防治渗漏的效果是相对显著的，但这一做法也有一定的副作用，主要是影响了大坝下地下水的自然平衡关系，整体水环境及其各种因素的关系可能遭受破坏，而且造价较高，成本较大，使用时必须充分考虑，科学论证，审慎采用。大坝中渗透层相对较厚，隔水层较深的双层坝基可以采用封闭式的垂直防渗墙体，这样的方案，利弊俱现。好处是防渗效果显著，不足是施工难度大，工程造价高，因此应该谨慎选用。要在地质资料准确、勘察资料充分并经渗流计算论证后方可采用。垂直防渗墙体一般设置在临水的堤坝脚体或堤坝顶端的临水一侧。灵活采用射水、锯槽、轮铣、高喷灌浆等成墙技术，或综合应用这些技术进行施工，以保证垂直防渗墙的功效。

3.3　背水侧压渗盖重

即在堤坝的背水一侧，填加盖重土物，以下压渗漏部位。一般来说，为了避免垂直防渗墙施工造价成本过高的问题，就可采用背水侧压渗盖重的办法来防止渗漏，填压土物，增加重力。一般可通过研究地基弱透水表层与透水层的渗流交换状况，研究渗透扬压力与盖重土层有效重力的平衡关系,建立起普遍适应性的堤防盖重压渗计算模型，以确定具体的盖重措施。必要时在后盖末端增设减压沟或减压井，以缩短后盖宽度，这是在后盖宽度很长时的应对措施。这一方法施工简单，投资也较少，可联合使用排水沟，达到渗水不渗土的目的。

3.4　排除堤坝漏洞和跌窝

大坝堤身漏洞和跌窝往往由生物洞穴产生，相对比较隐蔽，汛前不容易发现，但一经出现，往往快速发展，危害很大。这需要防患于未然，汛前做好除险跟踪。应先做好探查，切实发现漏洞和跌窝的位置、大小、深度等，采取开挖回填的方法进行除险，必要时充填灌浆，封闭这些漏洞。施工土质差、碾压不密实的堤坝，可采取劈裂式帷幕灌浆法加固堤身，防止堤身渗漏。一般是将局部坝体沿坝轴线方向劈裂，然后灌进合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，并堵塞堤坝的漏洞裂缝，切断堤坝软弱层，以提高坝体的防渗能力，借助浆、坝互压和湿陷，使大坝坝体内部应力重新分布，进而有效提高坝体的稳定性。劈裂灌浆法能够形成垂直连续的防渗帷幕，有效解决坝体的渗透问题，而且还能够通过浆、坝互压和温化变形，调整坝体内部应力，使浆脉两边 3～5m 的土体都得到密实，这就加大了防渗帷幕带。近十几年来，土坝坝体劈裂灌浆得到普遍性应用，不但低坝防渗使用这一方法，高坝防渗也在使用。有时候甚至把坝体和地基都劈开灌浆，形成新的防护带，使坝体和地基连成一体，以大幅度增加防渗功能。

3.5　做好堤坝顶端和堤坝边坡的防护

可结合交通要求，修筑水泥混凝土或沥青混凝土路面，以重压坝体，防治渗漏。路面可与临水坡的护坡紧密连接，并向两面倾斜，以排除路面的积水，减少潜在浸润。常临风浪较大的大坝，可设置堤坝顶防浪墙。边坡则着重以灌砌石、浆砌石、干砌石、混凝土、模袋混凝土等办法来护坡， 如果渗漏问题较为轻微，坡段高，堤坡不常被浸水，也可选用草皮护坡。如果出现有堤坝滑坡，可适当削减堤坡承载，减低重量，并加固堤坡的底部，给以压重，增加阻力，尽量减少滑动力。具体的措施选用，可根据堤坝顶端和边坡的实际状况，充分考虑防渗效果和成本投入，选择合适的技术和方法。

3.6　防治崩岸

泥石流、剧烈洪水会造成更大的灾变，包括大坝堤岸被冲刷崩塌等，这类问题的后果更为严重，可能直接毁坏大坝。一般主要采用抛石防护方法，通过填石块，充实掏空体，加上灌浆，保证抛石联结紧密，加固坝岸。其他措施还有很多，如：钉木桩，沉排木，加钢板桩，加丁坝、顺坝，填石笼、四面六边透水框架等，这些方法各有特色，可根据具体情况适当选用。

4结语

水库大坝渗漏问题的防治，一直是水利和水电部门一项非常重要的工作，责任重大，任务艰巨。必须提高认识，高度重视，采取切实可行的防治措施，有效解决渗漏问题，以使水库发挥更大的经济效益，更好地实现建设目标。

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Reasons for reservoir dam seepage and prevention measures

LI Tong’an

(ChinaRailway18BureauGroupCo.,Ltd.,Tianjin300222,China)

Abstract:Reservoir dam seepage is a common problem in water conservancy projects, which is characterized by numerous types, status diversity, complex causes and serious consequences. It should be paid high attention and prevented. In the paper, the dam seepage reasons are analyzed, and corresponding prevention measures are introduced.

Key words:reservoir dam; seepage; reasons; countermeasures

中图分类号：TV697.3+2

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)12-0033-04

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.011