土石坝病害特点及除险加固技术

杨振娟

摘 要：通过近几年我国水库安全运行现状表明，全面开展水库除险加固的工作迫在眉睫。水库病害特点与产生原因主要在防洪、大坝渗流、结构安全等方面。该文通过对病险水库除险加固的工作进行剖析，总结出各种加固的相关技术和方法措施。

关键词：水库 病害特点 除险加固 技术

中图分类号：TV697.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0086-02

我国许多小型水库主要建于20世纪50、60年代，受当时社会经济、技术水平的制约和使用年限较长的影响，造成大多水库带病运行，在已建成的水库中土石坝较多。该文以土石坝为研究对象。

1 水库病害的原因

水库大坝出现渗漏时对坝体的破坏一般有两种情况，即渗透造成的破坏和坝体发生变形后的破坏。由于渗透造成的破坏经常是大坝基部出现渗流，使坝基周围岩石层的土粒发生松动并出现变形，这种现象就属于渗透变形性破坏。在渗流的破坏下，坝体抵抗水流的冲击张力变小，很容易在一些工程质量薄弱部位出现裂缝、弯曲变形、滑坡甚至溃坝的危险。

由于水库大坝渗流处理不恰当，或处理不及时，使水从围护区域内向外渗水，从而出现大量储水渗出的现象，如果不能有效防治，就有可能出现水库围坝或者大坝基部渗出水的量很大，不但蓄水量降低，还有可能使下游的水位升高，会出现农田淹没、建筑物基部浸水等现象，给人们生命财产安全造成较大损失。

渗透变形直接影响着土石坝的稳定性，通过国际有关资料表明，水库大坝受到毁坏以后，大坝坝基由于渗透发生变形对大坝造成严重危害的占38%。而我国通过调查发现，由于渗漏而产生变形造成坝基或坝体毁坏的占56%。另外，防洪堤坝及坝体边坡的塌陷滑落，岩溶地形中由于滲透土层中出现空洞或地表陷落，排水管道和减压井等出现堵塞，进行地下工程施工时出现破碎的断层和砂石、孔隙以及一些松软物质等都有可能发生渗透性变形。

其他原因。

（1）防洪标准低：防洪标准偏低，加之依据资料不准确，或者没有设计就施工等原因。随着运行年代的增加，流域内水文、气象情况发生变化，通过复核达不到规范要求。

（2）工程建设不配套、质量差、病害多。

（3）工程老化的成因。

水压力、渗透、冲刷、气蚀、冰融、磨损、超标洪水、地震、材料老化、侵蚀、腐蚀。

（4）生物破坏。在南方气候湿润地区，土石坝普遍存在白蚁危害及其他问题。如上游护坡破损或不完善、缺少必要的安全监测设施、设施与管理陈旧落后、防汛交通与通信条件差等。

2 水库除险加固技术

2.1 土石坝滑坡处理

除险加固的主要内容：提高防洪标准、病害处理、抗震加固、降等、报废等。提高防洪标准的措施：适当增高大坝增加调蓄能力、加大泄洪设施能力增加泄洪流量、加高大坝和加大溢洪能力相结合。

当水库出现险情和病害后：查明原因，采取应急措施，保证水库安全运行；对水库大坝进行安全鉴定；根据鉴定结论委托有资质的设计单位进行除险加固设计，对有关部门审批立项进行上报；根据上级批复的意见组织对水库进行除险加固。

土石坝滑坡处理应注意的事项：滑坡体上部与下部的开挖与回填的次序是“上部减载、下部压重”的原则，应沿坝轴线、坝脚基础分段，齿形开挖，砌石固脚；整治修复坝体时，横断面上土料的分布以“内粘外砂”的形式。

2.2 土石坝渗漏处理措施

土石坝坝体渗漏处理措施

混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、膏状稳定浆液灌浆、土工膜防渗等方法。充填灌浆、粘土斜墙、土工膜、套井回填粘土等方法。

土石坝基和绕坝渗漏的处理

高压喷射灌浆、帷幕灌浆、粘土截水墙。

2.2.1 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙加固方式是，可以在水库不放空水的情况下进行施工工作；防渗水采用置换的方法，施工的质量相对其他工程的施工方式来说比较容易监控、耐久性好、防渗水性高。

2.2.2 高压喷射灌浆

先用钻机打孔，然后将喷射管置于孔内内含水管、水泥浆管和风管，由喷射出的高压射流冲击破坏墙体，同时随喷射流引入水泥浆液与被冲切土体掺搅，喷嘴上提，泥浆凝固。 高喷灌浆起初是用于粉土层和砂土层的防渗，多年来在砂砾层中也起着一定作用。

2.2.3 劈裂灌浆

劈裂灌浆是在土坝沿坝轴线布置竖向钻孔，采用压力灌浆将坝体沿坝轴线方向打开，灌入泥浆，之后形成20 cm厚的连续泥墙，目的是为了达到防漏加固。同时，泥浆使坝体湿化，增强坝体的密实度。而存在的缺点是只能适用于一般坝高50 m以下的墙坝，并且要求在水位很少的情况下才能进行；灌浆的压力不易控制，可能导致灌浆过程中坝体出现不稳、滑坡等现象；有时会出现灌入大坝坝体中的泥浆凝结时间较长、耐久性比较差；劈裂灌浆与基岩和刚性建筑接触处防止接触冲刷难度也很大、很不容易；对施工人员的经验要求也是非常高的。

2.2.4 膏状稳定浆液灌浆

膏状稳定浆液灌浆是加进一定比例的粘土或膨润土等在水泥泥浆中，以形成比较大的黏度和稳定性的膏状浆液，并采用防渗帷幕灌浆技术进行实施。该技术能在孔隙较大的情况下和有一定地下水流速的堆石体形成防渗的保障。

2.3 土石坝坝坡稳定方法

2.3.1 加固坝坡稳定性

传统的土石坝坝坡稳定的加固方式，主要有培土放缓坝坡和削坡放缓坝坡法，加厚时应将原坝坡面挖成阶梯；对坝体上部局部坝坡偏陡的坝坡稳定问题，可采用格构护坡加固；对于下游大坝坝坡浸润线较高引起坝坡稳定性不足的问题，可增设防滑体，如抛石压脚、砌石固脚、镇压台等措施，与防渗加固方法相结合，采用防渗墙加固。

2.3.2 护坡加固

为确保土石坝上游避免被库波浪冲刷，上游护坡加固可采用石块护坡、预制混凝土块护坡；下游护坡通常采用草皮护坡。对于那些具有旅游性的水库，其上游坡可选择美化功能的预制混凝土护坡，其下游坡也可以选择具有美化作用的预制混凝土块护坡、草皮及格构草皮护坡。

2.4 坝下涵管及隧洞加固

坝下涵管断裂与漏水的加固措施：翻修、灌浆、内套管、内衬砌补强。

2.4.1 改坝下涵管为隧洞

我国在过去修建了许多水库，其用于农业灌溉、水力发电及供水用的输水建筑采用坝下涵管，但是由于大坝坝体变化、涵管的质量不合格以及结构不完善等一系列状况，大量出现漏水，发生接触性冲刷破坏，危及到大坝的坝体安全。

2.4.2 加鋼筋混凝土衬砌

在原来的基础上增加或加强钢筋混凝土衬砌，使其结构达到既安全又防渗要求。但该加固方式会对出水量有一定的影响。

2.4.3 加钢内衬方法

钢衬与洞壁之间的空隙中，加以灌注水泥砂浆使钢衬与原洞壁之间形成一个整体。通常来说，由于钢衬糙率变小，增加钢衬后不会减少输水流量。这个方法应注意防止钢衬受外面的水压力，而且不能有小于1 m洞径，否则施工会很难。

2.5 溢洪道的除险加固

增加泄洪能力的措施：加高大坝增加调蓄能力、加大溢洪道断面、降低堰顶高程、增大流量系数和减小侧收缩系数、增设泄洪设施。

溢洪道接触渗漏破坏的处理：培厚加固边墙、增建刺墙、充填灌浆。

在病险水库加固设计中，溢洪道工程是整个枢纽工程的关键和重点，它与大坝加固方案相互影响、相互制约，不仅影响工程的加固效果与加固投资，还直接关系水库泄洪对下游沿河及库区的淹没影响，应多方案综合分析比较后确定最佳方案。

3 结语

我国在总结病险水库除险加固上，论述了各种加固方法及一些相关技术。防洪安全方面，迫切需要除险加固。该文论述了水库病害特点，探讨了水库除险加固技术和一些简单的处理措施。目前应对病险水库除险加固意识进行推广， 除险加固成了目前水利行业一项十分重要的工作。

参考文献

[1] 杜雷功.全国病险水库除险加固专项规划综述[J].水利水电工程设计，2003，22（3）：1-5.

[2] 顾群.全国病险水库除险加固一期项目绩效评估分析[J].海河水利，2006（5）：40-43.