水库大坝渗漏原因及除险加固设计方法浅述

于 涛

浙江中水工程技术有限公司

水库大坝渗漏原因及除险加固设计方法浅述

于 涛

浙江中水工程技术有限公司

水库大坝渗漏的主要原因，是由于在施工过程中，出现不合理的施工作业，如施工用料质量不合格，包括石料、水泥和泥土等，质量不达标;其次，施工过程中，因为设计或施工作业质量差，造成水库大坝暗含质量隐患。因此，加强对水库大坝渗漏原因及除险加固设计方法的研究是非常必要的。本文笔者对水库大坝渗漏原因及除险加固设计方法进行了分析探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

水库大坝；渗漏原因；除险加固；设计；方法

1 水库大坝渗透的原因

1.1大坝建设用材质量不达标

部分水库大坝在施工过程中使用的水泥强度不够，或者水泥中含有可溶解性的物质。水泥质量不合格，会造成坝体的硬度下降，而坝体是长期负荷下存在的，久而久之便会受到水流的冲刷，逐渐被渗透，被水体腐蚀，造成坝体破坏。此外，坝体构筑时所用石料会在长年累月的客观环境作用下，不断风化，出现各种裂缝，这也会导致水库大坝出现渗漏的状况。

1.2坝体建造质量太差

水库大坝的坝体内部通常采用粘土均质填筑，填筑土采用坡积层粘土。这些粘土多数为低液限粘土，局部高液限，土质不均，造成坝体填筑后容易出现空隙，部分土壤液性指数偏高，干容重低，填筑土壤的密实性差。通过调研数据发现，部分老旧水库大坝的坝体渗透系数大于标准的防渗透土料要求，使的这些大坝的坝体土层散浸情况较为突出。坝体是一座水库大坝的主要建筑组成部分，坝体的建造质量直接关系着水库大坝渗漏情况的好坏。

1.3坝体填土的质量太差

在我国的水库大坝坝体填筑过程中，一般选用的填筑土是含砂、液限低的粘土和含砂、液限低的粉土以及粉土质砂等组成。填筑土的成分交杂，土质的均一性不高。其中，含砂、液限低的粉土与粉土质砂等填筑料成分的渗透系数都偏大，无法满足大坝坝体填筑用料的规范化要求。而坝体填土的质量太差，不仅会造成坝体承重能力差，其较差的防渗透能力也会让坝体经不住长时间的水体冲刷，使得大坝蕴含渗漏隐患。坝体填土质量与建筑设计有关，也与施工过程的不规范有关。

2 水库大坝渗透的主要类型

从实践调研统计来看，水库大坝渗漏的常见类型有两种，分别是水渍水流渗透和坝体受力变形被破坏。而从引起渗透破坏的发生机理来看，渗透破坏常有四种类型，分别是流土破坏、管涌破坏、接触冲刷破坏以及接触流土破坏等。由于水库大坝修筑时间久远，在水流渗透的各种外力共同作用下，坝体岩土体会受到强力冲击。坝体岩土体中饱含的颗粒成分会逐渐发生改变和移动，这种现象就是所谓的大坝渗漏，也就是常见的渗透破坏。坝体在渗透水流的长期作用下，抗剪强度会逐渐下降，局部会出现不规则的变形和不均匀的裂缝，此外，还会伴随着局部结构的所处位置下降和形体的改变，这就是所谓的变性破坏。其中，变性破坏常见形式有滑坡和崩岸等。

3 水库大坝除险加固设计的主要方法

3.1水库大坝顶部加固设计工作

由于坝顶在水库大坝运行过程中需要承担部分排水任务，因此，在坝顶除险加固设计时，应当把排水设计融入到坝顶加固的工作当中，按标准应将坡度控制在2%左右，确保整座大坝排水顺畅的同时，又能兼顾部分交通运输功能。此外，对坝顶高度的设计工作也是水库大坝除险加固的重要项目。大坝高度关系着拦截水位，一旦坝顶高度不能达到工程设计要求，整座大坝的安全性能就会留下隐患。因此，在除险加固工作伊始，就应当对坝顶高度进行科学计算。大坝防渗漏工作的首要一步即是水库大坝顶部加固设计工作。

3.2水库大坝上下游坝坡加固

要提高水库大坝整体稳定性，就需要对大坝上下游坝坡进行除险加固设计作业。在施工过程中，需要在坝坡搭建戗台，不仅增大坝体的横断面积，还能提高坝体的抗击能力，为大坝稳定性提供强有力的支持。由于部分水库大坝修筑实践较早，上游坝坡的坝壳仅用沙砾等粉质结构建成，其透水性能极差，无法满足水库大坝功能需求。因此，要用透水性更强的堆石体等材料替代当前所用的上游坝坡材料。堆石体能有效提升上游坝坡的抗滑坡性，增强坝坡稳定性和安全性，已成为当前坝坡加固的主要材料。

3.3大坝地基的垂直防渗透处理

由于部分水库大坝的坝基存在渗水层较薄、隔水层也不厚的情况，需要使用垂直防渗处理技术，构筑封闭的内部防渗墙，有效制约坝基的扬压力和坝基部位的渗水量，不断优化坝基防渗力。当然，在不得不使用该方案的时候，要确保施工前期的环评和调研。在垂直防渗墙施工时，应当选在坝基边缘或坝顶临水处，使用锯槽法、射水法，高喷灌浆和轮铣法等，进行施工作业。

3.4劈裂式灌浆加固

坝体劈裂式帷幕灌浆法能提高坝体稳定性和牢固度，常在土质疏松、坝体填筑碾压不够结实大坝防渗工程中使用。劈裂灌浆就是根据坝体的张利分别采用灌浆压力，把坝体依照特定轴线顺序劈裂，然后从中灌入泥浆，进而形成笔直相间的防渗墙，还能使坝体中的裂缝或漏洞得到修复，部分薄弱层也能得到有效休整。此外，通过泥浆与坝体的挤压渗透，坝体内部张力也会发生变化，这种变化对坝体的牢固性和稳定性极为重要。

3.5泄洪洞和溢洪道的除险加固设计

泄洪洞是大坝工程的重要组成部分，影响着整个水库大坝的安全性能，因此，对泄洪洞的除险加固设计尤为重要。在泄洪洞的除险加固施工中，要对内部隐患进行排查检修，并采用相关的建筑材料进行补漏作业，使得泄洪洞内部涵洞的缺陷部位得到补强。要对溢洪道的控制端、泄槽段和尾水渠等部位进行综合设计，逐一进行除险加固设计，进而实现溢洪道的整体质量，从而提升水库大坝整体工程的防渗防漏效果。

4 结语

水利工程事关民生福祉，其重要性不言而喻。由于我国水利工程建设的高峰期在上世纪，距今时间较长，而且彼时的修筑技术和用料质量均不高，所以部分水库大坝渗漏问题突出，这不仅影响着水利工程的效益，还对社会安全带来重大隐患。因此，水利部门要及时发现水库大坝渗漏问题，分析原因，采取切实有效的防渗漏措施进行除险加固设计施工，确保人民群众生命财产安全，使水库大坝成为真正的利民工程。

[1]陆慧飞.混凝土防渗墙在水库除险加固中的应用[J].中国科技信息，2013(02)：57－58.

[2]姚小丰，胡长江.水库大坝除险加固工程设计探究[J].河南水利与南水北调，2013(02)：26－27.