對水庫堤壩裂縫與處治措施探討

　　摘要：目前我國的八萬七千余座水庫大壩，90％以上為土石壩。由于設(shè)計(jì)、施工和管理等各種各樣的原因，許多大壩都不同程度的存在裂縫、滲漏等隱患。成為病庫險(xiǎn)庫，嚴(yán)重影響水庫正常運(yùn)行，且效益低并對下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成重大威脅。文章在調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)近幾年來土壩加固處理的理論和成果，主要研究了堤壩裂縫及處治措施。

　　關(guān)鍵詞：水庫堤壩；裂縫；處治措施

　　一、堤壩常見的裂縫及處理措施

　　土壩的裂縫分法有兩種，按照縫的方向可分為橫向裂縫(垂直壩軸線)、縱向裂縫(平行壩軸線)和龜裂縫等，按照部位可分為表面裂縫和內(nèi)部裂縫。

　　1．龜裂縫的特征與原因

　　龜裂縫的方向沒有規(guī)律，錯(cuò)縱復(fù)雜，縫的間距分布比較均勻，這種裂縫出現(xiàn)最多是在沒有鋪設(shè)保護(hù)層的壩頂和壩坡，也可能出現(xiàn)在水庫泄空而出露的上游防滲鋪蓋表面上。產(chǎn)生龜裂縫的主要原因是土壩填土由濕變干時(shí)的體積收縮。筑壩土料愈黏、含水量愈高，出現(xiàn)龜裂縫的可能性愈大。

　　2．橫向裂縫的特征與成因

　　橫向裂縫一般接近鉛垂或來回稍有傾斜地伸入壩體內(nèi)�？p深幾米到十幾米，上寬下窄，縫口寬幾毫米到十幾厘米，偶爾也能見到更深、更寬的。

　　3．縱向裂縫的成因、特征與鑒別

　　①在壩面上，縱向沉陷裂縫一般接近于直線，基本上是鉛垂地向壩體內(nèi)部延伸，裂縫兩側(cè)填土的錯(cuò)距一般≤30cm，縫長幾米到十幾米居多，也有更深的，縫寬幾毫米到十幾毫米，縫長由幾米到幾百米。②縱向滑坡裂縫一般成弧形，裂縫向壩體內(nèi)部延伸時(shí)彎向上游或下游，縫的發(fā)展過程是逐漸加快的，直至土體發(fā)生滑動(dòng)以后才逐漸變慢。

　　二、內(nèi)部裂縫的部位與成因

　　1．如果壩殼的壓縮性小而心墻的壓縮性大，則心墻向下沉陷時(shí)，其上部的重量可能通過拱作用傳遞到兩側(cè)的壩殼上去，心墻下部繼續(xù)沉陷，使心墻受拉而出現(xiàn)貫通上下游的水平裂縫。這種裂縫出現(xiàn)后，壩體就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重漏水。

　　2.高壓縮性地基上的土壩底部，因壩基不均勻沉陷而變成馬鞍形后，就有可能在壩體底部出現(xiàn)應(yīng)力，從而引起鉛垂向的內(nèi)部裂縫，這種裂縫既可能是縱向的，也可能是橫向的。

　　3.窄山谷中的高壓縮性地基上修建的土壩，在壩基沉陷過程中，上部壩體的重量通過拱作用傳遞到兩岸。如果拱下部壩體沉陷較大，就有可能使壩體因受拉力而出現(xiàn)內(nèi)部裂縫。

　　4.防滲墻上部的壩體，由于硅防滲墻的壓縮變形遠(yuǎn)比河床沖積層的沉陷小，因此，防滲墻頂部和兩側(cè)的壩體將產(chǎn)生不均勻沉陷，從而可能使防滲墻附近的填土產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。

　　三、預(yù)防措施

　　1.加強(qiáng)基礎(chǔ)處理，盡量避免不均勻沉陷

　　（1）施工前，對有積水的基礎(chǔ)應(yīng)采取排水清挖，換土的方法，對軟弱地基采取加固處理方法，即開挖用石灰土回填；b填筑前，做好清基封底，即將基礎(chǔ)范圍內(nèi)和舊堤坡表面的草皮、樹根、雜磚、腐殖土、疏松土及其他一切雜物全部清除；

　　（2）對樹坑、廢井、墳坑等要逐坯開蹬，多層夯實(shí)填平；

　　（3）有隱患或沙土基礎(chǔ)事先排除隱患，按規(guī)定對沙土進(jìn)行清挖處理。

　　2.進(jìn)行土料調(diào)配，盡量使土質(zhì)均勻，減少固結(jié)差異。筑堤土料均勻性是減少固結(jié)速度差異的關(guān)鍵指標(biāo)，而保證筑堤土料的均勻性，也是很難控制的指標(biāo)。在施工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真核查土場土料，盡量采用壤土，杜絕使用未經(jīng)風(fēng)化的干淤土塊、稀淤軟泥、腐殖土、凍土及細(xì)沙。對土料中摻有的草根、樹根、樹枝、磚石等雜物，一律清除干凈。對土料中大于5cm硬土塊超過總土量5%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行破碎處理后再進(jìn)行使用。

　　3.淤背固堤時(shí)盡量避免“集中”施工。

　　4.采取有效措施，提高土堤壓實(shí)度。填料固結(jié)變形是導(dǎo)致壩體發(fā)生裂縫的主要原因之一，因而填筑土料要壓實(shí)緊密，這是防裂縫的最主要措施。目前，筑堤施工技術(shù)不斷提高，機(jī)械化碾壓替代了人工夯實(shí)，只要嚴(yán)格操作規(guī)程，注意鋪土厚度、填筑土粒的含水量適宜和攤鋪平整度，做好土料的顆分及最大干密度物理指標(biāo)試驗(yàn)，對土堤的壓實(shí)度提高不是很難。也就是說：在含水量適宜的情況下，機(jī)械碾壓絕大多數(shù)應(yīng)該能達(dá)到規(guī)定設(shè)計(jì)的壓實(shí)度。

　　四、土壩裂縫的處理

　　壩面發(fā)生裂縫后，應(yīng)通過表面觀測和開挖探坑、探槽，查明裂縫的確切部位‘形狀’寬度、長度、錯(cuò)距、走向以及它們的發(fā)展情況。

　　1.開挖回填施工簡單，裂縫處理較徹底，效果較好，適用于深度在5m以內(nèi)，并已停止發(fā)展的裂縫。開挖前應(yīng)沿裂口灌注少量石灰水，以掌握開挖的范圍。挖槽深寬均應(yīng)超過裂縫0.3m--0.5m，長度超出縫端1m。

　�。�1）梯形臺(tái)階：槽坑開挖時(shí)順縫抽槽，保持梯形斷面，以利與原堤壩的結(jié)合。當(dāng)裂縫較深時(shí)可挖成階梯形槽坑，臺(tái)階高1．5m。槽口附近不宜堆放土料，以利出土和施工安全。槽坑回填前先削去臺(tái)階，灑水濕潤槽壁并刨毛，再回填與原堤壩體相同的土料，分層夯實(shí)。

　�。�2）十字形結(jié)合槽：適用于貫穿堤壩的橫向裂縫。開挖時(shí)順裂縫方向每隔5m--6m，設(shè)一道垂直于裂縫的結(jié)合槽，回填時(shí)要注意新老土的結(jié)合。

　　在汛期，抽槽法適用于高出洪水位的裂縫搶護(hù)。一般裂縫處理宜在枯水期或降低水位后進(jìn)行，必要時(shí)應(yīng)在上游堤壩坡加筑臨時(shí)圍堰，以策安全。龜形裂縫一般不作處理，若處理也可采取泥漿封口，或?qū)�龜裂土層刨松濕潤夯�?shí)，面層再鋪以砂性土保護(hù)。

　　2．充填灌漿；對于較深的裂縫，可采用灌漿法，或采取上部開挖回填、下部灌漿的方法處理，以減少抽槽工程量。灌漿部位的頂部必須保持有2m以上的開挖回填層作為阻漿蓋，以防止?jié){液外噴�；靥顣r(shí)預(yù)埋灌漿管（鐵管或竹管）。如條件許可可采用分段、回漿的灌漿方法，效果較好。漿液濃度應(yīng)先稀后稠，灌漿壓力由小到大

　　3.裂縫灌漿：對于較深的裂縫，可以采用灌漿或上部開挖回填、下部灌漿的方法處理，以減少工程量。裂縫灌漿一方面可使?jié){液填充裂縫，另一方面還可在灌漿壓力作用下，擠密裂縫周圍壩體填土，達(dá)到堵塞裂縫加固壩體的目的。

　　4.壓力灌漿：堤頂部位可先壓漿后開挖，以利于打眼機(jī)壓漿機(jī)施工方便，堤坡部位可以先挖槽用人工錐探，壓漿機(jī)灌漿，錐探深度堤頂?shù)唐戮鶠椴恍∮?米，以保證裂縫處理質(zhì)量。灌漿對每眼無論吃漿大小都應(yīng)進(jìn)行復(fù)灌。

　　五、堤防的滲漏

　　滲漏通常是指水體向圍護(hù)區(qū)，以外滲流而產(chǎn)生水量漏失的現(xiàn)象。如其滲漏量較大，將顯著降低水庫效益；降低軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度，使某些巖土或斷裂帶充填物產(chǎn)生滲透變形；造成相鄰低谷、洼地或壩基揚(yáng)壓力增加；下游地下水位抬升、建筑物地基浸沒、失穩(wěn)；引起壩肩、壩體滑動(dòng)等環(huán)境地質(zhì)問題，造成下游農(nóng)田浸沒和鹽漬化等，但由于這種滲漏現(xiàn)象通常是徐變漸進(jìn)的，一般不會(huì)立即造成堤防潰決、垮壩等災(zāi)難性后果。滲漏的主要表現(xiàn)形式為：

　　1.壩基滲漏：通常是指水體沿壩基和壩肩透水巖土帶滲流而發(fā)生漏失水量的現(xiàn)象。由于土石壩對地基強(qiáng)度的要求不高，因此基礎(chǔ)的防滲處理好壞直接關(guān)系到土石壩的運(yùn)行安全。建設(shè)時(shí)由于經(jīng)費(fèi)或其它種種原因?qū)Φ刭|(zhì)情況未予探明或探知后未得到妥善處理，結(jié)果在運(yùn)行多年后，隱患逐步暴露并造成壩基、壩肩嚴(yán)重漏水。

　　2.壩體滲漏：主要是指水體透過壩身滲流而造成水量流失的現(xiàn)象，由于土質(zhì)堤壩是由土料構(gòu)筑的，而土料具有一定程度的透水性，在持續(xù)高水位下，如果填筑的土料選擇不當(dāng)或夯壓不實(shí)，滲透到壩體內(nèi)部的水分即會(huì)相應(yīng)增加，浸潤線和出逸點(diǎn)也會(huì)明顯抬高，如不及時(shí)處理，就可能發(fā)生滑坡、漏洞、塌坑等，因而對土質(zhì)堤壩的安全和穩(wěn)定危害很大，其演變過程

　　通常是從潤濕散浸集中滲漏流土、管涌潰決。

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