土石坝运用管理中存在问题及处理措施

土石坝运用管理中存在问题及处理措施摘要：土石坝因其具有就地取材，施工简单，价格低廉而应用广泛，但由于自身强度低，抗剪能力小、颗粒间空隙大等原因，极易发生裂缝、渗漏、及护坡破坏等现象。本文比较全面的介绍了土石坝日常管理中易发生主要问题的处理措施，对以后的管理工作具有一定的指导作用。关键词：土石坝、问题、处理措施土石坝是指由当地土料、石料、或混合料、经过抛填、整平、碾压等工序堆筑成的挡水坝。是目前应用最为广泛和发展最快的一种坝型。由于土石料间的联结强度底、抗剪能力小、颗粒间的孔隙大等原因，故在运用中易发生坍塌、边坡滑动、裂缝、渗漏、深陷、冰冻、震动破坏及护坡破坏等现象。为确保土石坝的正常运用，除认真做好检查、维护工作外，还应发现问题及时处理，现将处理措施介绍如下：一、裂缝处理土石坝的裂缝是较为常见的，往往大坝的滑坡、渗漏等破坏，是由幼小的裂缝发展而成的。因此，认真分析裂缝的种类、原因，以采取有效的处理措施。裂缝处理之前，首先要根据裂缝出现的部位、征兆和异常情况，确定裂缝的具体位置，再探明其大小、走向。处理土坝的裂缝，一般是在裂缝趋于稳定后进行。常用的方法有开挖回填法、灌浆法、挖填灌浆法等。1、 开挖回填法开挖回填是处理裂缝中比较彻底的方法，主要适用于深度较小的表层裂缝。一般在裂缝部位，将土料全部挖出，重新回填分层夯实，开挖的长度和尝试都应超过裂缝的长度和深度。常用的开挖回填法梯形楔入法、梯形加盖法和十字梯形法三种。开挖前应向裂缝中灌入白灰水，以掌握开挖的边界和深度，较深的缝要注意边坡稳定和安全，开挖后应保护坑口和结合面，避免日晒、风干、雨淋或冰冻，回填时要注意控制土料性质和含水量，分层夯实后干重度应比原坝体干重度稍大一些为宜。2、 灌浆法对于较深的裂缝或内部裂缝，开挖困难或开挖危及坝坡稳定时，采用灌浆法处理是比较优越的。灌浆法一般分为重力灌浆和压力灌浆两类，前者是靠浆液自重灌入裂缝，后者是靠机械压力使浆液灌入裂缝。裂缝灌浆的浆液，可采用纯粘土或粘土水泥浆，灌浆时，布孔要先稀后密，浓度要先稀后稠，压力要有控制，防止压力过大而使坝体变形或被顶起。3、 挖填灌浆结合法对于中等深度的裂缝，库水位较高不易全部开挖或开挖有困难的部位，可采用上部开挖回填、下部灌浆处理。先沿裂缝开挖2m左右深度后进行回填，并预埋灌浆管，然后对下部裂缝进行灌浆。二、渗漏处理土石坝渗漏现象是不可避免的，但对于引起土体渗透破坏或渗漏量过大的异常渗漏，必须及早发现并及时处理，心防止形成不可弥补的重大事故。土石坝的渗漏首先要检查其产生的部位、性质、现象，并对浸润线、渗漏量、渗流水质进行监测、分析、判断是否存在危险性渗漏，以便采取相应的处理措施。处理时，要遵循|上截排“的原则，即在坝的上游坝体和坝基设防渗设施，阻截渗水，在坝的下游面设排水导渗设备排出渗水。下面介绍几种常用的处理方法。1、上游截渗法上游截渗方法很多，主要包括粘土斜墙、抛土或放淤、灌浆、防渗墙、粘土铺盖等。（1） 粘土斜墙法。主要用于均质土坝坝体施工质量差，渗漏严重；斜墙坝中斜墙被渗流顶穿；坝端岸坡岩石裂隙较多、节理发育或岸坡岩石为石灰岩，存在溶洞，产生绕渗，可在上游坝坡和坝端岸坡修筑贴坡粘土斜墙。（2） 抛土或放淤法。用于粘土铺盖、粘土斜墙等局部破坏的抢护，或岸坡较平坦时堵截绕渗和接触渗漏。当水库不易放空时，可用船只装运粘土至漏水部位，由水面向下均匀倒入消遣，抛土形成一个防渗层，封堵渗漏部位。也可在坝顶用输泥管沿坝坡放淤或输送泥浆在坝面淤积而成为防渗层。（3） 灌浆法。当均质土坝心墙坝施工质量不好，坝体坝基渗漏严重，特别是出现接触渗漏、坝体裂缝渗漏、绕坝渗漏，采用灌浆处理可以形成一道阴渗帷幕效果较好。根据情况可选用粘土水泥或化学材料进行灌浆处理。（4） 防渗墙法。可用于坝体、坝基、绕坝和接触渗漏处理，对于坝基透水层较深或不易放空水库的情况较为适宜。具体做法是利用专门的造孔机械以泥浆固壁法造孔，然后浇筑混凝土，形成一道直立且连续的混凝土墙。这种方法其防渗效果较为可靠，因此，在土坝及堤防工程中应用很多。（5） 粘土铺盖法。对于土石坝的粘土铺盖防渗能力不足或因天然铺盖的损坏，坝基渗漏严重，而附近有丰富的符合标准的粘土情况，可将水库放空，在原铺盖或天然铺盖上再做一层新的粘土铺盖。（6） 截水墙法。当坝体质量较好，坝基渗漏严重，岸坡有覆盖层，风化层或砂卵石层透水严重时，采用这种方法较为可靠，如粘土截水墙、混凝土截水墙、砂浆板桩截水墙等。2、下游导渗法为了增强坝体稳定性。应在不引起渗透破坏的情况下，将渗水顺畅地排出坝外。常用的下游排水导渗方法包括：导渗沟、贴坡排水、导渗砂槽、排渗沟、排水盖、减压井等。（1）导渗沟法。在坝坡面上开挖浅沟，沟内用砂、砾、卵石或碎石按反滤要求回填而成的排水导渗沟。导渗沟按其在平面图上的形状可分为I、Y和W三种形式。（2） 贴坡排水法。主要用于坝坡出现大面积较严重的渗漏，土坝的浸润线逸出点较高，坝坡湿润软化已处于不稳定状况时，采用这种措施，对于排除坝体渗水和增强坝坡稳定均有较好作用。（3） 导渗砂槽法。当散浸严重，坝坡绞缓采用导渗沟和贴坡排水不易解决时，可用导渗砂槽处理，在渗漏严重的坝坡上用钻机或相互搭接的排孔，搭接1/3孔径，一般要求孔径较大，孔深排水要求确定。在孔槽内回填透水材料，孔槽要各排水体相连，形成一条条导渗砂槽。（4） 排渗沟法。这种方法适用于坎迪斯渗漏严重造成坝后长期积水，使坎迪斯湿软，承载力降低，坝体浸润线抬高；或因坎迪斯面有较薄的弱透水层，坝后产生渗透破坏，而在上游难以防渗处理时，可在下游坝基设排渗沟。排渗沟可分为明沟和暗沟两种形式。排渗明沟应与坝轴线垂直布置若干条，两端分别与排水体和新挖平等坝轴线的排水渠相连；排渗暗沟是由透水的无砂混凝土管或其他透水材料做成，一般平行坝轴线布置，并连接排水沟将渗水排出。（5） 排水盖重法，对于较软弱的坝基，因浸湿将地面隆起，而导致坝基失稳，可采用排水盖重法进行处理。先清理相关部位的坝基，在渗水出露地段上铺设反滤层，然后在反滤层上铺筑石块，需要厚度较大的可先填上土后铺块石护面。这样既能使渗水排出，又能使覆盖层加重，以达到增加渗透稳定性的目的。三、滑坡处理土石坝滑坡是一种觉的病害，有的是突然发生的，有的是先出现裂缝后出现滑坡的，因此应该经常检查，发现问题及时处理。否则，一旦产生滑坡，应付造成巨大损失。土石坝运用中，应结合滑坡的检查分析做好经常性养护，防止或减轻外界因素对边坡稳定的不利影响，若土坝有可能滑坡时，应进行稳定校核，并及早采取预防措施；当发现滑坡征兆时，要及时分析判断，采取有效措施进行抢护，防止险情恶化；一旦产生滑坡，要采取可靠处理措施，恢复坝坡，并提高抗滑能力。1、滑坡的预防和抢护滑坡的预防和抢护是一项经常性工作，，如水位骤降可能引起上游滑坡时，应停止放水，在上游坝坡抛砂袋石块，进行压重固脚；对坝坡刚出现滑坡裂缝，在保证土坝有足够挡水断面的前提下，将滑动坡体削坡减重，以增加稳定性；由于渗漏可能引起的滑坡，首先应尽可能地合理降低库水位，减少渗漏水量，然后在上游抛土防渗，在下游开沟导渗，必要时应在下游压重固脚或修筑土料撑台等；在特殊情况下，可采取有针性的专门措施，如坝体局部翻修改建、打防滑桩等;在土坝加高时，一般应在培厚基础上加高，且必须通过分析后进行。2、滑坡的处理当滑坡已形成且终止后，应视具体情况，进行永久性处理。处理原则是上部减载，下部压重。根据滑坡原因、滑坡状况结合已采取的预防措施，通过稳定分析，确定加固处理方案。（1） 因坝体碾压不实，浸润线过高而造成的背水坡滑坡，应采取上游防渗、下游压坡、导渗、放缓坝坡等措施。防治措施主要包括粘土斜墙、混凝土防渗墙、抛土或放淤等。下游压坡则是在滑坡体下部修筑压坡体固脚。先清除原护坡，铺设反滤料，在其上用砂石修压坡体，缺少砂石料时，也可用土料分层压实，压坡体的坝脚另做排水体。（2） 因坝基存在淤泥层、湿陷性黄土层或均匀细砂层引起的滑坡，可在下游坝脚采用先挖除后用透水料回填的方法，先在坝脚外修筑固脚齿墙，然后挖除坝脚到齿墙间的泥、砂层、施工时要求分段开挖回填，并在其上面做压重台，如采用土料压重台，应在压重台与透水料结合面上设双向滤层并延伸至新筑坝脚以外。这种方法集排水导渗、压重固脚得放缓边坡为一体，直到阻止滑坡的作用。（3） 因排水体堵塞而引起的下游滑坡，应先分段恢复排水功能，并筑压重台固脚。恢复排水功能有困难时，可在排水棱体上设贴坡排水，施工中要注意滤料选择和铺设，防止再次淤塞，同时，要根据土坡稳定的需要，在坝脚修筑压坡体、压坡台等固脚设施。因渗漏引起的下游滑坡，处理时要上游防渗，下游修戗台，增设垂直排水系统，与水平排水体相连。对于裂缝已形成，其深度较大时，可修建砂石或土料戗台。滑坡处理时，一定要严格控制施工质量，开挖回填符合上轻下重原则；一般滑坡主裂缝不宜采用灌浆方法处理；滑坡处理之前，要防止雨水渗入裂缝之内，必要时加以覆盖，进行保护。四、护坡修理护坡保护，是土石坝管理的重要组成部分。由于设计不当、施工质量差或管理不善等方面的原因，在暴雨、波浪、冰凌和其他外力作用下往往产生破坏现象，轻者影响工程美观、增加维修费用、降低工程效益，重者威胁大坝安全。因此，要认真分析护坡破坏原因，采取正确的处理措施。护坡破坏的修理，按其工作性质，可分为临时性紧急抢护和永久性加固修理。前者是指护坡遭到风浪或冰冻破坏时，为防止破坏范围扩大和子公司恶化，而进行的临时保护措施；后者则是经过进一步的分析、研究护坡破坏原因后，而进行的永久性加固措施。1、临时性紧急抢护砂袋压盖法。适用于风浪不大，护坡局部松动脱落，垫层未被淘刷的情况。可用砂袋压盖护坡破坏部位。三手病范围应超过破坏区0.5-1.0，厚度不少于两层，并纵横互叠。若垫层或坝体已被淘刷，压盖前，要先填0.3-0.5厚的卵石或碎石，再进行压盖。（2） 抛石压盖法。用于风浪较大，局部护坡已有冲掉、坍塌的情况。一般应先抛0.3-0.5厚的卵石或碎石层，然后抛石，石块大小应视抛石体稳定情况而定。一般块越大越好。（3） 石笼压盖法。适用于风浪很大，护坡破坏严重的情况。块石可就装笼（如竹笼、铁丝笼），然后用机械或人力移至破坏部位，如破坏面积较大，可并列数个块石笼，笼间用钢丝扎牢并堵塞紧凑，以增强整体性和防护能力。临时性防浪、防冰抢护措施较多，可参考防汛与抢险有关内容。2、永久性加固修理常用的方法有填补翻修、干砌石缝粘结、混凝土盖重、框架加固和沥青混凝土护面加固等。（1） 填补翻修法。对于护坡原材料质量差、施工质量差而引起的局部脱落、塌陷、崩塌和滑动等现象，可采用填补翻修法。如干砌石、浆砌石、混凝土、堆石、沥青油渣和草皮护坡等，就行清除破坏部位和抢护用的压盖物，然后依次按设计要求修复反滤层、护坡。（2） 干砌石缝粘结法。当护坡石块尺寸小，或施工质量差，不能抵御风浪冲刷时，可用水泥砂浆、水泥粘土砂浆、石灰水泥砂浆、细石混凝土、沥青混凝土等填缝，将护坡