水库大坝渗漏原因及防治措施--丁周升

水库大坝渗漏原因及防治措施

丁周升

金寨县水利局，安徽金寨

摘要：水库渗漏是水库工程经常发生的病害之一，一般可以分为坝体渗漏、库底及坝基渗漏、坝端渗漏和绕坝渗漏。阐述了土坝渗流破坏的类型、原因及危害，介绍了防渗加固的原理，并对几种常用的防渗方法进行论述。

关键词：水库堤坝渗漏防治措施

水库堤防渗漏通常是指水体向围护区(库盆、堤防保护区)以外渗流而产生水量漏失的现象。如防渗处理不当，可能造成水库围坝或坝基的渗漏量较大，不能有效地蓄水，可能造成坝后农田村庄的浸没和土地盐碱化，可能造成渗透出逸坡降大于允许值,形成渗透破坏致使水库溃坝，因此应采用切实有效的防渗处理方案。本文主要针对水库、堤防等挡水建筑物的渗漏问题，同时结合工程实践，提出相应的应急措施和处理方法。

1水库堤坝破坏的类型及成因

坝体的病害一般表现在渗透破坏和变形破坏。坝基下的渗透水流，使岩土体中的某些颗粒移动或颗粒成分、结构发生改变的现象称为渗透变形或渗透破坏。变形破坏是由于渗流作用下，抗剪强度降低，某些部位产生不均匀变形、裂缝、下滑、产生变形，分为滑坡、崩岸几种形式。水库堤防渗透通常是指水体向围护区(库盆、堤防保护区)，以外渗流而产生水量漏失的现象。如其渗漏量较大，将显著降低水库效益；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、建筑物地基浸没、失稳。

渗透变形对影响土石坝稳定极大，根据美国发表的资料，在破坏的土石坝中，有40％是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。我国对有问题的土石坝的调查中发现由渗透变形所引起者竟达60％。此外防洪堤和边坡的塌滑，岩溶区覆盖土层中洞穴和地表塌陷的形成，供水井、坝基排水孔和减压井的淤塞，开挖基坑和地下工程中遇到的流砂，断层破碎带、软弱夹层、裂隙和洞穴中松散物质的带出等都是由渗透变形引起的。某水库条石拱坝由于清基不彻底，在拱基下发生渗透变形，不仅把红色风化泥岩裂隙中的粘土冲蚀，而且把泥岩也冲

蚀了7m深，连同被冲蚀的坝身成为一个高13m，宽8m的冲蚀洞。从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为四种类型：流土、管涌、接触冲刷、接触流土。

2水库堤坝除险加固的防治方法

水库堤坝除险加固就要控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归结为三点：一是尽量减少渗漏量；二是提早释放渗透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性；三是防止渗透破坏，保证渗透稳定性。在工作实践中具体有以下6种方法：

1)背水侧压渗盖重。当背水侧地型条件允许时，采用封闭式垂直防渗幕墙又造价高时，采用背水侧压渗盖重，可以避免在压盖范围内出现管涌。计算出的后盖宽度很长时，可在后盖末端设减压沟(井)以缩短后盖宽度。压盖在实际应用上比较广，施工简单，堤防稳固性好，工程投资少。压渗盖重的形式很多，可以由不透水的变换到完全自由排水的，实践中应根据各自情况，采取不同型式，以达到渗水不渗土的目的。一般要与排水沟联合使用，此时排水沟应布置在盖重的端部。

2)垂直防渗处理地基。垂直防渗特别适用于地基透水层较薄、隔水层较浅的情况，此时可以做成封闭式防渗幕墙，堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制，从而可以达到根治堤基渗透破坏的目的。我国先后研究开发了射水法、锯槽法、两钻一抓等薄墙施工技术。封闭式防渗墙，由于墙体截断了渗流途径，除险效果非常明显，但也一定程度上破坏了原来地下水的自然平衡关系，产生一些不良的水环境后果。对透水层较厚，隔水层较深的双层堤基，采用封闭式垂直防渗墙，施工难度大且造价太高，必须在勘察资料充分并经渗流计算充分沦证后方可采用。垂直防渗应布置在临水堤脚或堤顶靠临水侧。垂直防渗幕墙可以采用射水法、锯槽法、轮铣法、高喷灌浆等成墙技术进行施工。

3)减压井。单从渗流计算结果看，减压井减压效果非常显著，是管涌除险的一种非常有效的措施，几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是传统减压的最大的问题是淤堵。减压井的淤堵，与减压井过滤器的位置、结构、材料以及地下水质等密切相关。减压井系统应尽量布置在背水堤脚附近，以便有效控制堤基渗流。但从堤防抢险的安全性考虑，减压井一般是布置在背水侧压渗盖重端部，并与明沟相通，渗水通过明沟排走。减压井的间距一般为15～20m。减压井的透水管段应设在主要的透水层，在堤基为分层结构时更是如此。透水段的长

度应大于主要透水层厚度的25％，一般多采用50～75％。井口高程越低，减压效果越好，但井口高程应高于井不排水时排水沟中可能出现的最高水位，以防泥水倒灌。减压井的内涝问题，在设计中应引起重视。

4)滑坡体的清除。堤坝滑坡又称脱坡，一般是由于水流淘刷、内部渗水作用或上部压载等所造成。滑坡的抢护原则是“削坡减载，固脚压重”，设法减少滑动力并增加阻力。对因渗透作用引起的滑动，必须采取“前截后导”的措施，加强防渗与排水。浅层滑坡可将滑动体全部挖除，重新回填。深层滑动。一般挖除滑动体中主滑体并重新填筑。主滑体是指在最危险圆弧圆心上侧(产生滑动力的一侧)的土体为主滑体。其次经稳定计算增加阻滑体的重量，即增大阻滑力，提高堤坡稳定性。

5)劈裂灌浆。劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身，防止堤身渗漏有较好效果，比较适合施工土质差，碾压不密实的堤防防渗加固。劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，并堵塞漏洞裂缝或切断软弱层，以提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体的稳定性。造孔深度应大于隐患深度2～3m。泥墙的设计厚度一般可采用5～20cm，应根据堤坝土质、碾压质量、隐患性质和坝高等情况合理确定。劈裂灌浆这一方法不仅可形成垂直连续的防渗帷幕，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，调整坝体内部的应力，使浆脉两边3～5m土体得到密实，夸大了防渗帷幕带，近几年来土坝坝体劈裂灌浆已由原来的中低土坝向高土坝发展，在某些地基条件下还可以使坝体和地基同时劈裂，形成坝体和地基同意的防渗帷幕。劈裂式灌浆对解决以下六种隐患有较明显效果：坝体碾压不实，密实度普遍较差的松堆土坝；坝体内有渗漏通道，软弱层，坝体浸润线过高，坝坡发生湿润区或“牛皮胀”或渗透破坏(管涌、流土)现象；坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝(不包括滑坡裂缝)；分期施工的土坝，分层和接头有软弱带和透水层；坝体和其他建筑物(如放水涵管、闸墙等)接合不好，存在空隙和接触冲刷；坝体内存在生物洞穴和腐烂树根等隐患。

6)崩岸的治理。目前崩岸抢险和治理普遍采用抛石防护的方法，在抛石护岸工程中，抛石与堤基之问需要铺设土工织物反滤层。治理崩岸的形式还有：沉排、木桩、钢板桩、丁坝、