大坝渗漏的原因与处理措施探析

时间：2024-07-28

李洪顶

(仁怀市水利局，贵州仁怀 564500)

大坝渗漏是我国水库工程里常见的病害问题，大坝常见的渗漏有坝体渗漏、坝基渗漏及绕坝渗漏等类型，大坝存在不同程度渗漏，直接影响了农业的生产发展及居民的生产生活用水，如果大坝渗漏问题得不到及时处理加固，一旦发生事故就会造成无法挽回的损失，因此，加强大坝的防渗处理措施是很重要的，能够有效保障大坝正常安全使用。

1 大坝渗漏原因

大坝病害通常表现为渗透及变形破坏，当坝基存在渗漏水流，使岩土里一些颗粒移动或者颗粒结构、成分发生变化，这种现象可称为渗透变形或者渗透破坏。发生这种情况的原因是由于渗流的作用，其抗剪强度下降，坝体的某些部位就会发生不均匀的变形、下滑及裂缝等现象。可分为崩岸及滑坡等形式，当渗漏量较大时，会使软弱面的强度降低，并使断裂带及岩土的填充物发生渗透变形，紧邻洼地、低谷及坝基压力大大增加，渗漏水也会造成下游水位的抬升及有关建筑物地基的浸没及失稳现象发生;渗透变形对大坝稳定影响也是很大的，美国发表的资料显示，40%左右的大坝破坏是因渗透变形造成的，而我国因渗透变形造成的大坝破坏要在60%左右，并且岩溶区的土层洞穴及地表塌陷，防洪堤与边坡塌滑，坝基排水孔、供水井及减压井淤塞，地下工程及开挖基坑工程中所遇到流沙，软弱夹层、断层破碎带、裂缝及洞穴里的松散物质带出均是因渗透变形而引起的。依据渗流的破坏机理，能够把渗漏分为坝体渗漏，坝基渗漏、绕坝渗漏、接触渗漏及坝后地面渗漏几种，其中，坝体渗漏又能够分为集中渗漏、裂缝渗漏及侵润线的坝坡逸出。浸润线的坝坡逸出通常发生在混合土料坝或者均质坝中，侵润面太高加大了滑坡可能性，并且由于渗流作用、气温和降雨影响，大坝抗剪强度降低，坝体局部遭到渗透破坏，致使滑塌可能性增大;出现集中渗漏原因为坝体分层填筑时，土层比较厚，在施工时，机械功率不够，导致填土的上部是密实的，可下部较为疏松导致集中渗漏出现;有些大坝在施工时，施工方法较为落后，尤其是大规模人工填筑施工，运用了分段包干填筑法，造成土层厚度不一致，上升的速度也不一致，相邻两段接合部位含有漏压及少压现象;坝体开裂也是坝体渗漏原因，通常坝壳为强透水土料，经过裂缝集中渗漏后，会在坝壳里扩散，对于集中渗漏位置就不容易发现了，造成大坝渗漏原因是比较多的，针对出现渗漏现象给予加固处理，能够有效保障大坝安全运行。

2 大坝渗漏的处理措施

2.1 开挖回填法

对铺盖及斜墙等干缩裂缝所引起的渗漏，为确保防渗厚度，可以清除裂缝的表层，并依照设计土料的干容重来分层填筑压实，均质大坝表面产生裂缝渗漏，也可用开挖回填的方法，把表面填筑厚度在3～5 cm之上砂性的土料保护起来，防止因干缩开裂而渗漏;对于横向裂缝容易引起上下游的渗漏危险，运用开挖回填嫩巩固彻底处理，在开挖时要顺缝抽槽，其阶梯高度保持1.5 m比较适宜，当回填时，再逐步去除台阶，并保持梯形的断面;一般纵缝的深度及宽度是比较小的，给大坝整体所造成影响亦比较小，一般不用开挖回填，仅把缝口封闭即可，以避免雨水渗漏，如果纵缝宽度＞1 cm，同时深度＞2 m时，则需运用开挖回填法来处理，因不均匀沉陷所引起的纵向裂缝渗漏，如果对大坝安全没有严重威胁，可暂时把缝口封闭，等沉陷稳定之后再给予处理，从而有效保障大坝的安全。

2.2 坝体及坝基渗漏处理措施

黏土铺盖及斜墙均是渗漏处理的有效措施，其中，黏土铺盖为水平渗漏的处理措施，主要是在坝体的上游地面运用黏性土来分层填筑辗压，铺盖长度要满足防渗漏需要，通常应用在透水层比较浅或者水头比较小的工程里，铺盖长度为4～8 H，H是水头，如果水头较大，并且透水层较浅，就可运用8～10 H，其铺盖厚度要从上游往下游来加厚，在辗压施工的时候，前端的厚度为0.5～1 m之间，其末端厚度在1/10～1/6 H之间，如果大坝正在运用，不能够放空水来铺盖设置，能够运用水中刨土法来铺盖。运用斜墙法来处理渗漏问题时，要先降低水位，并使施工面露出水面，还要对原坝体实施清理，斜墙顶部的厚度要＞2 m，底部厚度应依据土料的渗透坡降来确定，而斜墙的最小厚度应＞1/8 H，壤土应＞1/5 H。如果坝体局部渗漏很严重，并形成了集中渗漏，而其他坝段质量还是比较好的，就能够运用局部填塞的方法来处理。

2.3 灌浆处理措施

如果大坝渗漏比较严重，无法运用水中倒土或者斜墙法来处理的话，可运用灌浆法来处理，这种方法是在坝顶钻孔，由上向下分段灌浆，使坝内形成灌浆帷幕，将渗流通道阻断。依据灌浆材料不同，能够分为水泥灌浆、黏土浆和化学灌浆，水泥灌浆主要用在破碎岩基固结及帷幕灌浆中;黏土浆则运用在非岩性坝基及坝身的截渗堵漏中;化学灌浆则运用在坝基渗漏处理中。一般灌浆方式可分为充填灌浆及劈裂灌浆这两种方法，充填灌浆主要是运用浆液自重或较小灌浆压力，把浆液灌入大坝渗漏处，把渗漏裂缝及洞穴给予堵塞，这种方法主要运用在局部渗漏及危害中，像坝体的非滑坡性的裂缝处理，白蚁危害导致漏水处理，坝面塌坑的开挖回填处理之后出现细小裂缝填充，坝下涵洞漏水的处理等。而劈裂灌浆则是沿着坝轴线来布置灌浆孔，运用灌浆压力使坝体沿着轴线方向来劈裂，并灌注合适的泥浆来堵塞裂缝及漏洞，当浆液析水之后与坝体紧密结合，从而形成连续防渗墙，这种处理措施比较适合范围较大，坝体渗漏病患部位无法确定，如果大坝浸润线的逸出点较高，而下游坡有较多病害或者大面积散浸，却没有滑坡现象，这时也能够运用劈裂灌浆的方法来处理。

2.4 导渗处理措施

导渗主要是下排措施，把坝基或者坝身渗水能够排除坝外，使坝体土粒能保持稳定，不会被带走，降低浸润线，并降低渗压水头，加强坝基及坝体渗流稳定。大坝原有防渗的排水设施无法满足坝基、坝身渗流稳定需求时，浸润线会抬高，坝身出现散浸现象，坝后形成沼泽化，或者出现流土及管涌等渗透的破坏，对坝基造成很大威胁，运用导渗处理措施能够改善，依照导渗部位能够分成坝后导渗及坝身导渗两种，常见的坝身导渗有下列几种:①I型导渗，适合坝身及岸坡渗漏不严重的均质土坝，或者是正常条件施工的土石坝;②W型导渗，适合散浸较为严重，大面积均质土坝或者正常条件下施工的土石坝;③Y型导渗，适合坝坡散浸面积比较广，并且逸出点高的均质土坝或者正常条件施工的土石坝。而导渗砂槽适合散浸严重，逸出点高的均质土坝，并具有铺垫式的反滤设备，含造孔机械，能适当降低水位的大坝。坝后导渗可分为减压井、排渗沟及压渗等，排渗沟通常适合坝基是多层地基，无强透水层，表层是弱透水层，并且不是很厚时，就可运用排渗沟处理措施;减压井则适合表层较厚，其他条件与排渗沟相同的大坝中;压渗主要是运用透水料当作水平的反滤压重。