刍议水库大坝的观测及维修工作

贾高云

新乡市水库大坝观察站河南新乡453000

摘要：拦截水流、抬高水位的水工建筑物，称为水电站的挡水建筑物。它有堰、坝和闸等坝又可分为土坝、土石坝、堆石坝、浆砌石坝、混凝土坝等各种坝型。水库、水坝、河堤的安全问题很重要，出现问题如不及时解决往往会造成重大事故。文章采用适当更新措施，使各项工程设施延长使用年限，发挥最大的效益。

关键词：水库；土坝；观测；维修

一、观测工作

1、裂缝观测。土坝有各种裂缝，从位置上分：有表面裂缝、内部裂缝；从走向上分：有横向裂缝、水平裂缝、龟纹裂缝；从成因上分：有沉陷裂缝、滑坡裂缝、于缩裂缝，振动裂缝、冰冻裂缝等。当发生裂缝后，应立即观察位置，记录情况。对于平行于坝轴线的裂缝，观察其有无滑坡的迹象；对于垂直于坝轴线的裂缝，应注意是否形成贯穿上、下游的漏水通道同时应妥加保护，防止雨水流人和动物践踏。裂缝宽度可直接用钢尺测量。深度可用钻孔取样的方法观测，认真记录裂缝的位置、走向、长度、宽度和深度。

2、渗透观测。土坝的渗漏按部位分：有坝体、坝基、接触和绕坝4种；按渗漏现象分：白散浸、集中两种。坝体浸润线的变化，坝基渗水压力，绕坝渗流以及渗流量的变化等都是观测的项日为了解上坝浸润线的位置变化，掌握土坝在运用期间的渗透情况。在坝体中布置测压管时，应选定数个有代表性的断面，每个断面内的测压管不应少于3根，并应布置在横断面的中部和下游部分，应使观测结果能够说明铺盖、斜墙、排水设备的工作情况，并能绘出浸润线。

绕坝渗流是由于土坝与岸坡连接不好或岸坡过陡产生裂缝，或岸坡中有强透水间层，这样就可能发生集中渗流，造成渗流变形，影响坝体安全。绕坝渗流观测是为了了解坝头与岸坡接触处的渗流变化情况，判明这些部位的防渗与排水效果。绕坝渗流的观测也是在坝、岸连接轮廓线等处，埋设测压管，观测成果要以能绘出绕流的水位线为原则。

在渗流处于稳定状态时，其渗流量将与水头的大小保持稳定的相应变化，渗流量在同样水头情况下的显著增加和减少，都意味着渗流稳定的破坏。显著增加，有可能在坝体或坝基发生管涌或集中渗流通道；显著减少，可能是排水体堵塞的反映。一般正常情况，由于坝前的淤积，渗流量将会逐年缓降。渗流量观测为的是判断渗流是否稳定，防渗、排水是否正常。

3、变形观测。土坝坝体和坝基在荷载作用下，将会发生变形。土体变形主要由于孔隙水和空气被排出使孔隙变小而引起的，这个过程称土体固结。土体固结使土面下沉称为沉陷。又因坝体填土厚度不同，坝基土面也不是个水平面，在水压影响下，土体固结时，坝面土粒不是垂直下沉，而有水平方向的移动，称水平位移。

沉陷观测，通常是在地面和各种有代表性的断面，在不同高度位置上设立固定标点，用较精密的水准仪来观测这些标点的沉陷量。对于纵断面的沉陷量，固定标点一般布置在坝顶上，间距约为25～30m；对于坝坡变形的观测，固定标点布置在下游坡上，每隔10～20m设一个。固定标点应坚固可靠。当测出填土高处的标点下沉少，而填土低处的标点下沉多时，这说明土坝的沉陷不正常。当上部标点下沉，下部标点反而上升时，这可能是基础断层产生不均匀沉陷或发生滑坡，应及时查明原因，进行处理。土坝的固结观测是在坝体选择有代表性的地方，埋设固结管或深式标点组，测出各测点的高程变化，从而算出固结量。

土坝的水平位移，通常在坝面设置若干测点，一般用视准线法观测，测出各测点的水平位移量。坝体现象的观察，应注意有无害虫、害兽的活动痕迹。对于坝顶路面及防浪墙，应注意是否完好，有无塌陷、裂缝等情况，及时做好记录，以供维修时分析研究。

二、大坝的维修

裂缝的原因分析和处理：

1、原因分析。裂缝种类很多，开裂原因也不完全相同。当属于表面裂缝时，不论是纵向裂缝、横向裂缝，造成开裂的原因大都是坝基地质不同，物理力学性质差异很大，筑坝后压缩变形不一。

①纵向沉陷裂缝。对于粘土心墙坝，往往仅重视心墙的填筑，而忽视了两侧砂壳和砂壤土过渡部分的填筑质量，如心墙坝填筑过高，两侧砂壳过低，且―般不重视砂壳压实，甚至有的根本没有压实措施，而造成运用初期砂壳的沉陷远远大于心墙的沉陷，致使坝体因受剪而产生纵向裂缝。有些大坝由于分期加高和压实欠佳，造成贴坡接触不良，也会引起坝体在贴坡处出现纵向裂缝。

②纵向滑坡裂缝。山区或丘陵地区，在压缩性较小的地基上建造上石混合坝，由于坝坡陡，筑坝压实不够，蓄水后发生骤降库水位，导致产生纵向滑坡裂缝；在软粘土地基上筑坝，由于坝基压缩性高，先期沉陷快，强度低等，加上事先准备工作和分析研究小够，施工时又没有控制好上土速度和填土质量，导致产生坝体纵向滑坡，出现纵向裂缝。

③横向沉陷裂缝。一般出现在大坝与两岸土坡结合不良、压实不密的坝段，或由于岸坡过陡，致使坝身填土高差悬殊，坝身压缩变形不同，造成裂缝。横向裂缝的危害性较大，当裂缝深到水位以下时，可能产生集中渗漏．导致险情内此，需要对横向裂缝严加注意。

④干缩裂缝。这种裂缝主要是填土由湿变干的体积收缩，施工时由厂坝面暴晒，没有层面保护，或分期施工时交接面没有处理好而引起的。筑坝土料越粘，含水量越高，则越易出现裂缝。这种裂缝一般产生于面层，呈无规则的龟裂。

2、裂缝的处理。一般采用开挖回填和灌注黄泥浆两种方法，或者两种方法结合使用。对于因边坡不稳定或软粘土地基强度低而引起的裂缝，可采用放缓边坡及增加坝坡盖重的方法处理。

开挖回填是处理裂缝比较彻底的方法，适用于深度不大的浅层裂缝及防渗部位的裂缝。具体的方法是：沿着裂缝方向开挖梯形沟槽，如图4所示。为了开挖时便于检查裂缝走向，开挖前可将裂缝灌入少量石灰水。开挖的底部宽度约为50cm，开挖深度要比原裂缝深50cm左右，然后用原筑坝土料按原来密度分层回填夯实。必要时，可增挖垂直于裂缝的沟槽，以使结合良好。当裂缝很深，开挖困难或危及坝坡稳定时，可采用灌注粘土浆。灌注浸润线以下的裂缝，采用粘土水泥浆，以便加速凝固，提高强度。水泥的渗入量一般为干料的10%～30%。具体做法是：首先选择较宽的裂缝，在较深的部位预埋0.5～1英寸钢管(或打通的粗竹管)，平均缝距2～3m埋一根管子灌注，其余缝段用土夯实封闭，以防漏浆。

当使用灌浆机时，为了保证施工安全和灌浆质量，应因地制宜合理地控制灌注压力，不能过大或过小，压力较大，加大泥浆扩散半径，减少灌浆孔数，且在较大压力下，浆液析水较快，能够获得较大的泥浆密度，但压力过大，对坝体稳定将会造成不利影响。采用最大压力应小于灌浆部位以上的土体重量。灌浆压力的大小，一般通过试验确定。灌浆的浆液由粘土、水泥加水混合而成，其浓度应由稀逐渐变稠。有的工程采用干料的配比(按重量)为1∶0.25～1∶0.3(粘土∶水泥)，干料和水的比例是1∶4～1∶2。有些工程水泥用量更小，应视具体情况而定。由于滑坡而造成的裂缝，既不可用灌浆法处理，也不可任意开挖基础附近的坝体，以免破坏自然极限平衡条件而加剧滑动土体的滑坡。

三、结语

处理因坝身碾压不实，浸润线过高而造成背水坡滑动的滑坡裂缝时，在有条件放空水库的情况下，应以上游防渗为主，辅以下游压坡、导渗和放缓坝坡的方法处理；当不能放空水库时，则应首先进行坝体排渗，以降低坝体浸润线的高度，如在滑坡下部做反滤暗沟，在坝脚加设反滤层；其次，在滑坡体脚采用筑土料撑台或压重固脚措施，以阻止向下滑动。然后根据滑坡体的大小进行压坡、贴坡等彻底处理。

参考文献：

[1]巩向伟.水库大坝安全监测系统及自动化[J].水利规划与设计，2010，（02）.

[2]马福恒.浙江省大中型水库大坝安全监测系统现状调研[J].水电能源科学，2013，（05）.

[3]董世伟.浅议水库大坝安全监测[J].现代物业，2013，（11）.

[4]方卫华.国内外水库安全管理与大坝安全监测现状与展望[J].水利水文自动化，2012，（08）.