水库病害 水库大坝产生病害的原因及处理措施

　　【摘 要】该水库大坝经过了近40年的运行,工程设施普遍存在老化和损坏,严重影响工程的安全运行和经济效益的发挥,威胁着水库下游人民群众的生命和财产的安全,给社会造成不利的因素,也给工程管理方面带来不少问题,大大地影响了经济建设的发展。这些都是因水库大坝不安全而无法正常蓄水造成的。现针对水库大坝常见的问题及病害处理措施进行了分析。
　　【关键词】水库大坝；常见的问题；病害
　　1 引言
　　我国现有各类水库8万多座,2007年列入《专项规划》除险加固的病险水库6240座,我省已经实施病险水库加固工程的有150座,按照党中央国、务院的部署,我省列入《病险水库除险加固专项规划》的193座水库,必须在2011年年底前完成除险加固任务,其强度之大、时间之紧、责任之重,均前所未有。这些水库为防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用,在防洪和兴利方面的功用更是不可替代,水库一旦失事,会严重威胁下游地区人民生命安全,同时也会带来巨大的财产损失。
　　根据《全国水库垮坝统计资料》(1991年)统计,全国共垮坝3242座。分析垮坝原因,因渗漏而失事的有86座,占失事总数的26.7%。下面就国内外几座典型的大坝防渗失事的事例叙述如下:建设时因受当时各方面的施工条件和技术等限制,工程设计标准较低,有些甚至没有进行设计,或都是在边勘测、边设计、边施工的工作方式下进行并完成的,而且大部分以群众运动方式修建。特别是小型水库更是存在水域、流域面积、库容、基础的地质情况均未调查清楚就动工修建。不少的工程虽然完成,但工程质量很差,后遗症很多,留下了隐患。
　　2 水库大坝主要产生病害的因素
　　2.1 大坝地质因素
　　坝座基岩中有很多张开的节理;坝的防渗心墙为高度可冲刷和脆性的风积土料;设计决策方面;完全依赖在深键槽内回填风积土料和帷幕灌浆两者组合作为坝基的防渗措施;所用键槽的体形容易导致在回填土料中形成拱作用、开裂和水力劈裂;除了对坝座键槽下游面上的一些张开很宽的节理采用硅处理外,只依赖对压实的防渗土料作为防止土料沿张开节理发生冲蚀和管涌;对于基岩和防渗系统渗水,没有足够的收集和排水设施。
　　2.2 水库大坝的主要渗漏类型及原因
　　水库大坝渗漏是水库大坝常见的病险之一,渗漏一般有:坝体渗漏,浸润线从坝坡逸出;下游坝面出现集中渗漏;坝体裂缝渗漏;坝后地面渗漏;坝基渗漏及防渗设施的非正常渗漏。接触部位渗漏、接触面渗漏是水库大坝比较普遍现象,由于清基不好而造成水库大坝接触部位的渗漏的水库大坝几乎占有95%以上。水库大坝长期的坡面渗水,将使坝面形成许多冲沟而破坏坝面的完整性,严重时有可能导致滑坡。而集中渗水的发展对土体的破坏非常快,应予足够的重视。水库大坝地基可分为岩基和土基两大类。岩基渗水通道主要有断层裂隙和喀斯特管道,其中填充物可被渗水冲蚀而扩大渗水通道,造成危害。土基可分为单层结构、双层结构和多层结构等类型。坝基出现异常渗水的主要原因有:坝基缺少防渗和反滤排水设施,原有防渗或反滤设施设置不当或因施工质量差已部分失效,从而使坝基发生管涌和流土等渗透破坏;或水库通过坝基大量渗水。不同类型坝基的渗透破坏也不相同。由均质砂土组成的单层结构坝基,渗透破坏多表现为临近坝趾或坝趾下游地基表面大面积翻水带砂,然后逐渐扩大到地基中形成集中渗水通道。双层结构坝基的渗透破坏随水头变化而异,水头较低时,可能会在下游局部地方出现泉眼,渗出清水,当水头增大到一定程度时下游地面产生隆起;水头继续增大,坝基表土被渗水顶穿,引起大量冒水翻砂。多层结构坝基异常渗水的特征决定于地基表层弱透水层的渗透系数、位置及其是否连续,若相邻两层的渗透系数相差小于5一10倍,则渗透破坏表现类似单层结构地基,否则类似多层结构地基。
　　2.3 绕坝渗漏产生主要原因
　　地质条件过差,坝岸接头防渗措施不当,施工质量不符合要求。因施工期任意在坝端上游岸坡取土或蓄水后风浪的不断淘刷,破坏了上游岸坡的天然铺盖,增大了岸坡土层的渗透系数,缩短了渗透途径,增加了渗透坡降,造成绕坝渗漏。喀斯特、生物洞穴以及植物根茎腐烂后形成的孔洞,亦会造成绕坝渗漏。
　　2.4 水库大坝裂缝
　　水库大坝坝体裂缝也是一种较为常见的病害现象,大多发生在蓄水运用期间,由于此时水位较高,对坝体构成潜在的危险。它一般是由于沉降、滑坡、震动、水力劈裂以及干缩、冻融等原因引起的,是水库大坝常见的一种破坏形式,裂缝的形状和分布各不相同,归纳起来按其走向有垂直坝轴线的横向缝、平行坝轴线的纵向缝、斜向缝、与水平面大致平行的水平缝以及没有固定走向的龟裂缝;按部位分的有表面缝和内部裂缝,按成因分的有沉降缝、滑坡缝、震动缝、水力劈裂缝、干缩缝和冻融裂缝,同时又可分为贯穿裂缝、张开裂缝和闭合裂缝。
　　2.5 水库大坝滑坡
　　滑坡是水库大坝病险危害最大的病害现象,极大地危害大坝的安全。滑坡一般以剪切滑坡、塑流滑坡、震动滑坡和冻融滑坡出现,而其中剪切滑坡发生的几率最大。滑坡的根本原因在于滑动面上土体滑动力超过了抗滑力。滑坡虽然影响较大,但是有迹可寻的,一般水库大坝滑坡前会有以下几种征兆出现:
　　l)坝顶或坝坡产生裂缝。
　　2)坝体变形异常。
　　3)孔隙水压力异常,即孔隙水压力往往会出现明显升高的现象。
　　4)浸润线、渗流量与库水位的关系异常,一般情况下,随库水位的升高,浸润线升高,渗流量加大。反之则属于异常情况。
　　3 水库大坝病害的主要处理措施
　　在实际工程中某水库区地质构造较简单,无断层通向库外,构造裂隙不发育,不会向邻谷产生渗漏。因此大坝的防渗便成为工程的防渗的关键。根据工程地质勘察建议及大坝枢纽的具体布置情况,大坝的防渗设计既要考虑坝基存在的不良地质条件,如软弱夹层、发育裂隙,又要结合大坝的总体布置,便于施工,同时还要达到节约投资的目的
　　3.1 水库大坝坝体渗漏处理措施
　　处理水库大坝渗漏原则是防渗与排水相结合,一般采用上堵下排法。所谓上堵,即在上游坝身或地基采取措施,堵截渗漏途径,防止渗入,或延长渗径,降低渗透坡降,减少渗透流量;下排即在下游做好反滤和导渗设施,将坝内渗水尽可能安全地排出坝外,以达到渗透稳定,保证工程安全运用的目的。处理方法有斜墙法、防渗墙、劈裂灌浆、导渗沟、贴坡排水等。
　　3.2 裂缝处理措施
　　裂缝的处理一般可采用封堵和填塞,不使其发展,恢复土工建筑物的整体性,防止由于裂缝引起建筑物的渗水、滑坡和应力恶化,确保建筑物的安全。对浅表性的干细缝冷冻融裂缝,可用无勃性料覆盖,隔断干湿。对铺盖裂缝可用水中抛土或表面堆土的方法。对深层裂缝处理一般有开挖回填法、灌浆法或两者相结合以及防渗墙法等4种方法。
　　3.3 滑坡的处理措施
　　滑坡处理的基本原则是进行上部减载,下部压重,并结合上堵下排的方针。具体措施:l)清理现场。2)开挖回填。3)放缓坝坡和进行坝脚压重。4)防渗和排水措施。对于由震动引起的滑坡,处理前应重新进行边坡稳定核算。土体产生冻融滑坡后,较彻底的处理办法是翻修重新填筑,将冻土和软弱土层全部清除,重新以非冻土境筑,并加强坝体排水。若无翻修的可能,可采用压坡的方法。对于因塑流引起的滑坡,处理时应将坝体中不合格的土料全部清除。对坝基存在的淤泥和高含水量的粘性土,条件许可时亦应清除,清除有困难可采用坝基排水固结措施,以提高坝基土的抗剪强度。
　　4 结束语
　　水库大坝的安全防护措施十分重要,要时刻警惕,对于其主要病害处理方法可千变万化,随着经验的不断积累和技术的不断提高,水库大坝病险的处理将更简便与彻底,时刻谨记安全重于泰山。
　　为提高病险水库大坝的工程质量,文章结合作者多年的工程经验对工程中的常见病害进行了论述,并针对这些主要问题提出了相应的主要应对措施,为今后类似工程中的设计和施工提供参考价值。