張淑玉

（山西省聞喜縣水務(wù)局，043800，聞喜）

聞喜縣位于山西省西南部，運(yùn)城市北端，運(yùn)城盆地與臨汾盆地交界處，屬黃土高原區(qū)?？h境內(nèi)地形復(fù)雜，河谷、塬地、丘陵、山地并存，歷史上是一個(gè)易旱易澇地區(qū)。新中國(guó)成立以后，全縣興建了大量水利設(shè)施，增強(qiáng)了抗御自然災(zāi)害的能力。其中以土石壩為主要樞紐工程的中小型水庫(kù)共16座，總庫(kù)容 5 318.45萬(wàn) m3，興利庫(kù)容2 342.01萬(wàn) m3，灌溉面積 1.05萬(wàn) hm2，在歷年的防洪、灌溉等方面發(fā)揮了很大的作用。然而以土石壩為主要樞紐的水庫(kù)大多修建于20世紀(jì)50—70年代，興建時(shí)間早，工程標(biāo)準(zhǔn)低，建筑配套設(shè)施不健全，至今保留下來(lái)的水庫(kù)僅6座。在報(bào)廢的10座水庫(kù)中，有4座是潰壩造成的；2座是大壩存在安全隱患大，對(duì)下游威脅嚴(yán)重被拆除；2座因?yàn)闆](méi)有清水水源被放棄；2座淤積嚴(yán)重而報(bào)廢。水庫(kù)大多位于偏僻的丘陵山區(qū)，居高臨下，土石壩潰決時(shí)，水庫(kù)水量突然下泄，造成水庫(kù)水位陡落和下游水位暴漲。這種潰壩形成的潰壩波不僅可能引起庫(kù)區(qū)塌岸和其他損失，更嚴(yán)重的是會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)下游地區(qū)災(zāi)害性的后果。為了加強(qiáng)土石壩潰壩的防治，確保土石壩的安全運(yùn)行，近年在土石壩潰壩的原因與防治方面進(jìn)行了探索。

一、土石壩潰壩的基本原因

土石壩潰壩一般由洪水溢出壩頂和壩體存在質(zhì)量問(wèn)題造成管涌、結(jié)構(gòu)破壞或滑坡引起，也可能由管理人員管理不當(dāng)引起。

1.洪水漫頂

聞喜縣的晉莊水庫(kù)、坑?xùn)|水庫(kù)、上丁水庫(kù)在1977年7月29日的特大暴雨（點(diǎn)雨量達(dá)464mm，歷時(shí)2小時(shí)55分）中由洪水漫頂造成潰壩。經(jīng)分析造成洪水漫頂?shù)闹饕蛴幸韵聨c(diǎn)：一是超標(biāo)準(zhǔn)洪水入庫(kù)。 上游發(fā)生特大暴雨，導(dǎo)致超標(biāo)準(zhǔn)洪水入庫(kù)；上游水庫(kù)大壩潰決，引發(fā)的超標(biāo)準(zhǔn)洪水入庫(kù)；上游流域范圍內(nèi)水文系數(shù)增加導(dǎo)致洪水增大等因素引起潰壩事件。二是壩頂高程不夠。主要表現(xiàn)在原設(shè)計(jì)考慮不充分，設(shè)計(jì)壩頂高程不夠；壩頂在多年運(yùn)行中發(fā)生沉降，達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求；遇到惡劣的氣候，風(fēng)浪過(guò)大等因素引起潰壩事件。三是泄洪能力不足。原設(shè)計(jì)考慮不周，溢洪道或泄洪洞的泄洪能力不足；長(zhǎng)期或集中降雨造成岸坡滑坡，堵塞溢洪道或泄洪洞；上游漂浮物堵塞溢洪道或泄洪洞，泄水?dāng)嗝鏈p少等因素誘發(fā)洪水漫頂而引起潰壩事件。

2.土石壩壩體存在質(zhì)量問(wèn)題

（1）土石壩壩體滲漏的原因

滲漏可分為壩體滲漏和壩基滲漏，壩體或壩基滲流導(dǎo)致土體顆粒流失產(chǎn)生集中滲流。

壩體滲漏的主要原因有：壩體不均勻沉降產(chǎn)生橫向裂縫；壩體質(zhì)量差，存在水平薄弱層，產(chǎn)生水平透水；下游壩體沒(méi)有反濾體，或反濾體不滿(mǎn)足反濾要求；白蟻蟻路形成漏水通道；壩體質(zhì)量差，水位長(zhǎng)時(shí)間超高，水力劈裂產(chǎn)生水平裂縫。

壩基滲漏的主要原因有：上游鋪蓋的防滲能力不足或長(zhǎng)度、厚度不夠，壩基和兩岸接合面未做截滲處理或處理不徹底，河槽和兩岸砂卵石未截?cái)嗷驂位酀{沒(méi)有做到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，地質(zhì)勘探不夠準(zhǔn)確。

（2）土石壩結(jié)構(gòu)破壞

造成壩體滑坡的原因有：大壩整體穩(wěn)定性差，強(qiáng)度指標(biāo)不夠；排水系統(tǒng)損壞，壩體浸潤(rùn)線(xiàn)過(guò)高；壩坡過(guò)陡，運(yùn)行中上游水位發(fā)生驟降事件等。壩體滑坡通常先由裂縫開(kāi)始，引起壩體的一部分失去穩(wěn)定，發(fā)生滑動(dòng)，如果不能及時(shí)搶救則發(fā)生潰壩事件。另外，當(dāng)壩基內(nèi)有軟弱夾層時(shí)，也可能發(fā)生塑性流動(dòng)，影響壩的穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在：

①壩體變形造成裂縫，使壩體失穩(wěn)：筑壩質(zhì)量差，土質(zhì)干裂，干密度低；大壩兩岸岸坡過(guò)陡或有陡坡；筑壩材料抗拉力??；原狀土未處理；長(zhǎng)時(shí)間降水使上游側(cè)壩體飽和；心墻填土質(zhì)量差等原因造成大壩發(fā)生橫向裂縫、縱向裂縫或水平裂縫等未及時(shí)搶修造成大壩失穩(wěn)。

②庫(kù)水位快速下降，大壩失穩(wěn)：溢洪道和壩體接合處產(chǎn)生滲流破壞而沖毀；人工扒口泄洪扒口過(guò)大；下泄洪水沖刷下游壩腳，引起大壩失穩(wěn)。

③在洪水荷載下安全系數(shù)不足：長(zhǎng)期降雨使得大壩上部飽和，強(qiáng)度降低，產(chǎn)生縱向裂縫減小了阻滑力；裂縫進(jìn)水，加大了推力；壩坡過(guò)陡；新老壩體接合處質(zhì)量差等原因?qū)е麓髩伟踩禂?shù)不足，繼發(fā)壩體失穩(wěn)誘發(fā)潰壩。小張水庫(kù)在2003年秋季連續(xù)降雨30余天，大壩上部飽和，下游排水不暢，大壩壩體浸潤(rùn)線(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)高，壩體強(qiáng)度降低，產(chǎn)生大壩背水坡滑坡，搶救無(wú)效發(fā)生了潰壩事件。

（3）溢洪道、涵洞、泄洪洞出現(xiàn)故障

壩體、溢洪道或泄洪洞所在的山體發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致溢洪道、涵洞、泄洪洞發(fā)生斷裂、裂縫或坍塌；放水涵洞的涵管質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或與土石壩之間無(wú)可靠的阻水圈防滲；壩體和涵管之間接合部位填筑質(zhì)量差等原因也可造成潰壩。

3.管理不當(dāng)

（1）水庫(kù)建設(shè)

聞喜縣水庫(kù)建設(shè)時(shí)期為1958—1976年，大多數(shù)水庫(kù)為邊勘探、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊”工程，工程質(zhì)量難以保證；管理設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成水庫(kù)使用后庫(kù)區(qū)塌方、水庫(kù)淤積等。

（2）重建輕管

由于資金不到位或管理技術(shù)手段落后，缺乏必要的監(jiān)測(cè)設(shè)施，水庫(kù)長(zhǎng)期得不到正常養(yǎng)護(hù)，老化失修嚴(yán)重；法律法規(guī)不完善，管理人員盲目蓄水，擅自抬高汛限水位，抬高溢洪道底板，在溢洪道上筑臨時(shí)子堰擋水；管理人員不按時(shí)做監(jiān)測(cè)和巡視，盲目運(yùn)用等原因?qū)е聺巍?/p>

二、潰壩防治措施和技術(shù)

1.土石壩防漫頂措施

土石壩防治洪水漫頂?shù)闹饕胧┦翘岣咚畮?kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，有以下四種方法：一是適當(dāng)增高大壩，增加調(diào)蓄能力。二是加大泄洪設(shè)施能力，增加泄量。三是加高大壩和加大溢洪能力相結(jié)合，既減少大壩增加的高度，又增加泄洪能力；既提高了水庫(kù)的防洪能力，還可以降低成本，減少投資。四是控制上游洪水。對(duì)上游進(jìn)行水土流失治理，減少入庫(kù)泥沙，保障水庫(kù)庫(kù)容；在上游修建水庫(kù)、淤地壩或?qū)σ延械乃畮?kù)、淤地壩等工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固，增加上游控制洪水的能力，以減少和控制上游洪水，減少水庫(kù)的防洪壓力。

2.土石壩滲漏的防治措施

對(duì)土石壩的滲漏處理原則是“上截下排”。上截是指在上游采取防滲措施，封堵滲漏入口，防止庫(kù)水滲入，提高壩體和壩基的防滲能力，或者延長(zhǎng)滲透途徑，降低滲透坡降，盡量減少滲透水流滲入壩體和壩基。下排是指在下游采取反濾導(dǎo)滲排水設(shè)施，使?jié)B入壩身和壩基的滲水，在不帶走土顆粒的前提下，安全通暢地排到下游，保持土體的滲透穩(wěn)定。根據(jù)土石壩滲漏的部位和特征可將防滲漏分為防壩體滲漏、防壩基和壩肩繞壩滲漏。

（1）壩體的防滲漏措施

①灌漿。對(duì)土石壩進(jìn)行防滲漏處理的灌漿方式有充填灌漿和劈裂灌漿兩種。

充填灌漿是在裂縫部位用低壓將泥漿灌入壩體內(nèi)充填裂縫和空隙，增強(qiáng)壩體的整體性，此法適用于均質(zhì)土壩和寬心墻壩。

劈裂灌漿是沿壩軸布置灌漿孔，利用一定的灌漿壓力將壩體沿軸線(xiàn)方向劈裂的同時(shí)灌注合適的泥漿，填充或堵塞與劈裂縫連通的裂縫、漏洞，待漿液析水后與壩體緊密結(jié)合形成連續(xù)的防滲帷幕。劈裂灌漿適用于壩體質(zhì)量普遍不好，壩體外部有裂縫、坍塌、浸潤(rùn)線(xiàn)溢出點(diǎn)過(guò)高、壩后有大面積散浸、壩體有明顯的滲漏或壩體內(nèi)部有較多隱患但性質(zhì)和部位又不能確定等問(wèn)題。

②黏土斜墻防滲。采用黏土、黏壤土作為防滲材料，在原壩體上游面分層填筑、人工夯實(shí)或機(jī)械碾壓成斜墻來(lái)截堵滲流、防治壩體滲漏的一種防滲漏處理方式。此防滲方式施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，適用于壩體不高、壩坡穩(wěn)定、壩體滲漏較嚴(yán)重的小型土石壩。

③土工膜防滲。土工膜防滲用于均質(zhì)壩和斜墻壩。其施工設(shè)計(jì)包括：鋪膜范圍，鋪膜厚度，土工膜的鏈接，下墊層處理，土工膜鋪設(shè)，保護(hù)層，特殊部位處理。

④套井回填黏土防滲墻。套井回填黏土防滲墻是利用沖抓式打井機(jī)在土石壩的滲漏區(qū)域內(nèi)的原有防滲體中打井，用黏土料進(jìn)行分層回填夯實(shí)形成一個(gè)連續(xù)的截水墻，截?cái)鄩紊砘驂位鶟B流。此法適用于均質(zhì)土壩和寬心墻壩的滲漏處理。

⑤振動(dòng)沉模防滲混凝土板墻。振動(dòng)防滲模板技術(shù)，是利用強(qiáng)力振動(dòng)原理將空腹模板沉入土中達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，邊振動(dòng)邊拔模板向空腹內(nèi)注滿(mǎn)混凝土漿體，形成單塊板墻，而后再繼續(xù)作業(yè)，將板墻連起來(lái)，形成連續(xù)的防滲模板。

⑥導(dǎo)滲處理。用于壩身滲漏處理的導(dǎo)滲措施有導(dǎo)滲溝和貼坡培厚導(dǎo)滲等。

（2）壩基和壩肩繞壩滲漏的防滲漏措施

①高壓噴射灌漿。高壓噴射灌漿適用于軟弱土層、沙層、沙礫石層，也可用于較大粒徑的卵石層、漂卵石層的壩基防滲加固。

②壩基和壩肩基巖帷幕灌漿。當(dāng)基巖漏水量大，影響壩體和壩基的安全時(shí)，應(yīng)進(jìn)行基巖帷幕灌漿。

③黏土截水槽。在土石壩上游坡腳以?xún)?nèi)用開(kāi)槽回填黏土的方法將地基透水層和接觸滲漏層截?cái)嘁赃_(dá)到防滲的目的。

④壩基壓滲導(dǎo)滲。當(dāng)壩基發(fā)生翻沙冒水、管涌或流土現(xiàn)象時(shí)，則不宜開(kāi)溝導(dǎo)滲，宜采用壓滲措施，即在滲水出露地段適當(dāng)范圍內(nèi)，先鋪設(shè)反濾墊層，然后填石料或土料壓蓋。

3.提高土石壩的穩(wěn)定性措施

（1）滑坡的防治措施

常見(jiàn)的滑坡處理方法有開(kāi)挖回填、放緩壩坡、增設(shè)防滑體、多種土料摻和和增加防滲設(shè)施等。

①開(kāi)挖回填。無(wú)論是壩體滑動(dòng)還是深入基礎(chǔ)的深層滑動(dòng)都需要將松散體的松散部分全部挖除，再用合格土料回填夯實(shí)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求的抗剪強(qiáng)度。在背水坡開(kāi)挖回填時(shí)，要翻筑和維修好壩趾的排水設(shè)施，使其保持排水暢通，并起到壓腳抗滑的作用。

②放緩壩坡。對(duì)于因壩坡過(guò)陡、壩體單薄而引起的滑坡應(yīng)結(jié)合滑坡體的整治放緩壩坡，一般可采用在滑坡體上部與裂縫上側(cè)陡坡部分進(jìn)行削坡。加厚時(shí)應(yīng)將原壩坡面挖成階梯，用與原壩體相同的土料分層回填夯實(shí)，同時(shí)還應(yīng)建新的排水體與原有排水棱體接通。

③增設(shè)防滑體。在弄清滑坡的滑動(dòng)位置和范圍后，在滑坡體坡腳增設(shè)防滑體。增設(shè)防滑體的方式一般有三種：拋石壓腳、砌石固腳和鎮(zhèn)壓臺(tái)。

④多種土料摻和。對(duì)原筑壩土料物理學(xué)指標(biāo)較差而當(dāng)?shù)赜秩狈m宜的筑壩土料時(shí)，采用多種土料摻和或用含石土來(lái)提高土料的物理學(xué)指標(biāo)。

⑤增設(shè)防滲設(shè)施。在高水位下，由于壩體滲漏引起的下游壩體滑坡，均應(yīng)根據(jù)具體情況，在整治滑坡的同時(shí)采取“前堵后排”的防滲導(dǎo)滲設(shè)施。

（2）土石壩處理塌陷的措施

①翻土夯實(shí)。在條件許可的情況下，即沒(méi)有管涌、滲水或漏洞等險(xiǎn)情的情況下均可以采用此法。具體做法是：先將塌坑內(nèi)的松土翻出，然后按原壩體部位要求的土料回填。

②堵塞封堵。發(fā)生在臨水坡的水下坍塌，凡是不具備降低水位或水不太深的情況下可采用此法。使用草袋、麻袋或編織袋裝黏土直接在水下填實(shí)塌坑。必要時(shí)可再拋投黏性土，加以封堵和幫寬，以免塌坑處形成滲透通道。

③填筑濾料。塌坑發(fā)生在背水坡，伴隨發(fā)生管涌、滲水或漏洞，形成跌窩，除盡快對(duì)壩的迎水坡滲漏通道進(jìn)行堵截外，對(duì)塌坑可采取此法。具體做法：先將塌坑內(nèi)松土或軟弱土清除，然后在背水坡塌坑處，按導(dǎo)滲要求，鋪設(shè)反濾層，進(jìn)行填筑。

④填筑塌坑注意事項(xiàng)。在翻筑時(shí)，應(yīng)按土質(zhì)留足坡度，以免塌陷擴(kuò)大，并要便于填筑。在填筑時(shí)應(yīng)查明原因，采取不同方法。在填筑的過(guò)程中，必須密切注意上游水情，以免發(fā)生重大事故。

三、聞喜縣土石壩的防震加固措施

聞喜縣所處位置屬于山西省地震亞區(qū)、懷來(lái)西安地震帶的南部，地震對(duì)土石壩影響比較大，其地震基本烈度為Ⅶ度。地震對(duì)土石壩造成的危害通常有：滑坡、裂縫、液化等。關(guān)于滑坡和裂縫的加固與一般工程破壞的加固類(lèi)同；對(duì)于液化的加固，一般對(duì)表層和深度不大的液化層可挖除并換填非液化土。當(dāng)挖除困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，則必須采取加固措施，使其達(dá)到與設(shè)計(jì)烈度相適應(yīng)的密度。具體有以下幾種加固措施：一是表面夯實(shí)法。對(duì)厚度不大的飽和松砂地基，可采用重錘夯實(shí)。二是表層振動(dòng)壓層法。對(duì)厚度不大的飽和松砂地基，也可采用履帶式拖拉機(jī)或振動(dòng)碾壓振密。三是振沖法。這是一種地基加固的技術(shù)，使用于加固松散的、均勻的飽和砂土壩體和壩基，原理是使砂土先期振動(dòng)液化，以提高土石壩抗震能力，保障整個(gè)壩體的抗震穩(wěn)定性。四是振沖置換樁法。振沖成孔后，向孔里回填砂或碎石等。該法用于軟弱土層和中細(xì)砂層，對(duì)壩基加固十分有效，已在一些水庫(kù)加固壩基中應(yīng)用。五是拋石和填土壓重。對(duì)于上游壩體的加固，可采用壩腳處拋石壓重，在壩坡上采取振沖加固或振動(dòng)碾壓加固。

實(shí)行科學(xué)化管理，首先是提高管理人員素質(zhì)，針對(duì)管理人員素質(zhì)普遍偏低的現(xiàn)狀，聞喜縣水務(wù)局分批分期有計(jì)劃地進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)。其次是制定切實(shí)可行的管理方法。一是管理措施正規(guī)化。2008年3月聞喜縣水務(wù)局將轄區(qū)內(nèi)的6座小型水庫(kù)全部收回水務(wù)局統(tǒng)一管理，并在管理人員內(nèi)部層層落實(shí)目標(biāo)責(zé)任制，實(shí)行定崗、定人、定責(zé)、定獎(jiǎng)罰。二是管理方法科學(xué)化。2008年對(duì)中型水庫(kù)呂莊水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，對(duì)5座小型水庫(kù)進(jìn)行了大壩安全鑒定工作，為除險(xiǎn)加固和維修保養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)。重新制定工程運(yùn)行和管理方案，加強(qiáng)對(duì)隱患部位發(fā)展變化的檢查觀(guān)測(cè)。三是管理內(nèi)容規(guī)范化。根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)定，建立健全大壩、溢洪道、放水涵洞觀(guān)測(cè)制度、檢查制度、運(yùn)行操作規(guī)程、養(yǎng)護(hù)制度的工程管理規(guī)定，明確工程管理的具體內(nèi)容和具體方法。通過(guò)科學(xué)化管理，聞喜縣的土石壩工程效益得到提高，水庫(kù)的庫(kù)容庫(kù)貌有了很大的改觀(guān)。

[1]水利部水利建設(shè)與管理總站編寫(xiě).小型水庫(kù)管理[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[2]孫明權(quán)，沈長(zhǎng)松.水工建筑物[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2006.

[3]張淑玉.小型水庫(kù)大壩安全鑒定初探[J].山西水利，2009（10）.