黃立群，冉海林，跑熱干

（1.云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650021；2.云南省瑞麗市水利局，云南 瑞麗 678600）

土壩在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中防治白蟻危害的研究

黃立群1，冉海林1，跑熱干2

（1.云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650021；2.云南省瑞麗市水利局，云南 瑞麗 678600）

以往在水庫(kù)大壩發(fā)生白蟻危害病情后，方采取工程措施進(jìn)行除險(xiǎn)加固。為把白蟻控制在危害之前，本文結(jié)合工程典型實(shí)例，根據(jù)氣候、土壤、植被等建壩外部環(huán)境條件和白蟻生存需具備的土、水、食料基本因素，考慮白蟻具有喜溫好濕、畏光避風(fēng)、蔓延等生物特性，通過(guò)填筑壩料土質(zhì)分析，研究了水庫(kù)蓄水壩體浸潤(rùn)性、壩土級(jí)配及濕度與白蟻生存之間的關(guān)系，并提出相應(yīng)對(duì)策以達(dá)到防患于未然。結(jié)果表明，壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)截?cái)喟紫佄矗黾訅误w干燥區(qū)，縮限白蟻生存空間；通過(guò)調(diào)整壩料級(jí)配，防止白蟻筑巢；合理采用護(hù)坡，切斷白蟻食源。同時(shí)，結(jié)合水庫(kù)運(yùn)行管理，采取“預(yù)防為主，綜合防治”的措施，使壩體周邊一定范圍內(nèi)成為無(wú)蟻區(qū)，防止白蟻蔓延至壩，維護(hù)水庫(kù)大壩的安全。

土壩；白蟻；設(shè)計(jì)；管理；綜合防治

1 研究背景

水庫(kù)的修建依賴于自然環(huán)境，就地取材利用天然土料筑壩，具有運(yùn)輸成本低、壩體適應(yīng)基礎(chǔ)變形良好以及施工工序少等優(yōu)點(diǎn)。云南屬低緯度地區(qū)，全省大部分為亞熱帶氣候，平均海拔2 000m，92%為山區(qū)、半山區(qū)，河流縱多，所修建的中、小型水庫(kù)大壩壩型為土石壩居多，通過(guò)對(duì)本省文山、玉溪兩地區(qū)26座水庫(kù)白蟻危害實(shí)地考察［1］，除海拔2 000m以上的水庫(kù)大壩外，普遍存在蟻害，地理環(huán)境、氣候條件和森林植被是白蟻生存的自然因素［2］。云南瑞麗地處低緯度高原區(qū)，屬南亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，溫暖、潮濕、多雨，植被多樣，是典型白蟻衍生繁殖地區(qū)；而當(dāng)?shù)赝亮县S富，在本地區(qū)修筑多為土壩；外部環(huán)境因素及土料特性使該地區(qū)土壩極易遭受白蟻危害。姐勒水庫(kù)興建于20世紀(jì)50年代，受當(dāng)時(shí)條件限制，存在工程質(zhì)量問(wèn)題，長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，其中病因之一為白蟻危害［3］；新建芒林水庫(kù)在設(shè)計(jì)理念注重技術(shù)措施縮限白蟻生存條件［4］，并重在防治。本文以兩座水庫(kù)為典型實(shí)例，研究分析土壩遭受蟻害的成因，通過(guò)設(shè)計(jì)手段采取相應(yīng)防范對(duì)策，結(jié)合水庫(kù)綜合防治，鑒此提出見(jiàn)解，以期為解決土壩受白蟻危害問(wèn)題提供參考。

2 危害分析

白蟻屬于動(dòng)物界、節(jié)肢動(dòng)物門、昆蟲綱、等翅目，是一類比較古老和低等的昆蟲，距今已有2.5億年的歷史。白蟻活動(dòng)十分隱蔽，蛀蝕范圍廣，造成經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)人類建設(shè)帶來(lái)威脅。瑞麗區(qū)內(nèi)以古生界寒武系變質(zhì)巖、上第三系（N）半膠結(jié)碎屑巖和第四系全新統(tǒng)（Qh）松散堆積層為主，強(qiáng)風(fēng)化底界深，基礎(chǔ)承載力低，適宜修建土壩。

2.1 壩料原因危害水庫(kù)土壩多為土棲白蟻，土棲白蟻群體生活離不開(kāi)土壤，它在土壤里筑巢，在地下及地面修路，構(gòu)筑泥被、泥線和分飛孔等都需要土壤。白蟻通過(guò)口器搬運(yùn)土粒一般小于1mm，否則搬運(yùn)不動(dòng)，它喜歡土質(zhì)細(xì)嫩、含水適中的黏性土，所以顆粒小的土料筑壩容易發(fā)生蟻害，而顆粒較大的風(fēng)化巖料、礫石土料填壩，則很少或基本不會(huì)受到白蟻危害。在當(dāng)?shù)靥烊唤ㄖ牧现?，土料極為豐富，多采用第四系殘坡積層（Qedl）黏土、砂壤土、含礫石砂土和全風(fēng)化巖料做均質(zhì)壩料，壩料的滲透系數(shù)3.06×10-4～1.8×10-7cm/s，范圍比較大，具有浸潤(rùn)性和阻水性，白蟻離不開(kāi)水，喜歡在接近水源處筑巢，巢穴在常水位浸潤(rùn)線的上方，去上游迎水壩坡吸水，在下游背水壩坡取食。圖1為當(dāng)?shù)貎勺畮?kù)均質(zhì)壩料級(jí)配曲線，包線中小于1mm顆粒占?jí)稳系?0%以上，0.1～1mm顆粒約占?jí)稳系?/4，并且是均質(zhì)壩料的主要組成部分。土棲白蟻宜營(yíng)巢于0.1～1 mm土顆粒中，隨著巢齡增長(zhǎng)和蟻群發(fā)展，壩體中蟻巢壘疊密布，筑巢附近發(fā)展有許多副巢，主、副巢之間有蟻道聯(lián)通，蟻道在壩體中縱橫交錯(cuò)，四通八達(dá)，均質(zhì)壩體成為滋生白蟻的營(yíng)地。

圖1 壩料級(jí)配曲線（單位：mm）

2.2 環(huán)境因素當(dāng)?shù)赝梁裆蕉?、土壤肥沃、雨水充沛，壩體兩岸植被較好，茂林草叢中食料豐富，水分充足，適宜白蟻繁殖；白蟻取食各種植物的根莖和樹(shù)皮，并特別喜食干枯植物，它常在地下1～2m深處筑巢，還通過(guò)樹(shù)的根部在地下修筑蟻路，蔓延危害附近的壩體。

2.3 危害實(shí)例瑞麗區(qū)內(nèi)姐勒水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電和供水的綜合利用水利工程。主、副壩壩型為均質(zhì)壩，壩高分別為40、34m，壩頂高程820.1m。水庫(kù)建成至今55年以來(lái)，對(duì)減輕下游洪水災(zāi)害、提供城鎮(zhèn)用水、發(fā)電和灌溉發(fā)揮了作用。水庫(kù)于1958年動(dòng)工興建，1964年基本建成，受當(dāng)時(shí)歷史條件限制，壩體與壩基接觸帶未采取工程措施，透水性強(qiáng)，壩土碾壓不均勻、不密實(shí)，浸潤(rùn)線高。以主壩為例，當(dāng)接近正常蓄水位815.6m時(shí)，下游壩坡中下部出現(xiàn)潮濕，且有部分區(qū)域滲水；靠近左壩肩在高程799.315 m處下游壩坡及左岸山坡高涵出口（高程807.315 m）產(chǎn)生滲漏且涌砂，滲漏量約為0.61 L/s；接近右壩肩高程800.45m處下游壩坡以及高程802m處下游岸坡產(chǎn)生滲漏，滲漏量為0.63～0.72 L/s，經(jīng)勘查，大壩滲漏與白蟻危害密切相關(guān)。當(dāng)時(shí)，主要通過(guò)白蟻活動(dòng)外露特征、追挖和采集標(biāo)本進(jìn)行鑒定蟻害程度，壩體及左右兩岸全風(fēng)化花崗巖中白蟻活動(dòng)頻繁，蟻穴多為貫通式，高水位時(shí)期大壩下游管涌滲水處，涌砂時(shí)均帶有白蟻流出，白蟻對(duì)壩體已產(chǎn)生不同程度的危害，1993年水庫(kù)除險(xiǎn)加固時(shí)，曾清除蟻穴達(dá)112窩。隨著科技發(fā)展，現(xiàn)可以采用地質(zhì)雷達(dá)法結(jié)合淺層地震反射法以及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證勘察手段［7］。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)白蟻的活動(dòng)特性，在壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取必要的措施與方法，減少白蟻生存條件，避免白蟻的危害。

3.1 除險(xiǎn)加固工程姐勒水庫(kù)是一座病險(xiǎn)工程，滲漏情況：①壩土與壩基接觸帶透水性強(qiáng)，透水率q左=62.3～813 Lu，為中等—強(qiáng)透水帶，q右=0.8～31.5 Lu，為中等-弱透水帶；②兩岸接合部位，岸坡為松散殘坡積粗砂土，壩體填筑結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，當(dāng)庫(kù)水位接近正常蓄水位815.6m時(shí)，實(shí)際水力坡降J≥0.3，產(chǎn)生滲漏破壞，壩基強(qiáng)風(fēng)化花崗巖裂隙發(fā)育，有黃泥充填；③回填壩料為含礫砂土夾粗砂土（級(jí)配曲線見(jiàn)圖1），填筑質(zhì)量不均勻，壩高20.8m以下壩體碾壓相對(duì)密實(shí)，透水性較小，之上碾壓不密實(shí)、不均勻，并且透水性強(qiáng)，形成上部透水下部相對(duì)隔水的雙層構(gòu)造，高水位期庫(kù)水自上部滲入從相對(duì)隔水層頂界滲出，使下游壩坡潮濕，當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí)，壩內(nèi)浸潤(rùn)線下降緩慢，維持高位狀態(tài)。壩體滲漏潮濕、小顆粒壩料以及草皮護(hù)坡為白蟻提供了較好的生存空間。因此，水庫(kù)除險(xiǎn)加固時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)，調(diào)整壩體結(jié)構(gòu)，增加相應(yīng)措施，消除險(xiǎn)情，限制白蟻衍生繁殖。設(shè)計(jì)方式：一是在壩體及壩基建造混凝土防滲墻，防止?jié)B透破壞，并阻隔白蟻向上游水源吸水，降低下游壩體浸潤(rùn)線，增加壩體干燥區(qū)，減少白蟻的活動(dòng)范圍；二是在下游壩坡培厚部分采用大粒徑風(fēng)化巖料填筑，避免白蟻筑巢的可能性；三是原壩面草皮護(hù)坡改為混凝土護(hù)坡，切斷白蟻在壩上的植物食源。圖2為姐勒水庫(kù)主壩結(jié)構(gòu)斷面圖。

圖2 姐勒水庫(kù)主壩結(jié)構(gòu)斷面（單位：m）

3.2 新建工程芒林水庫(kù)為新建工程，壩址上第三系覆蓋，下伏古生界寒武系地層，由老至新分為：下古生界寒武系、上第三系（N）、第四系（Q）。大壩開(kāi)挖時(shí)表層第四系松散土層清除，基礎(chǔ)置于上第三系密實(shí)砂質(zhì)黏土混碎塊石層或寒武系強(qiáng)風(fēng)化基巖，由于基礎(chǔ)承載力低，僅為0.24～0.3MPa，強(qiáng)風(fēng)化深度達(dá)25m，地質(zhì)條件適宜修建土壩，并且壩址附近土料豐富，而石料匱乏，因此選擇均質(zhì)壩型。該壩料黏粒含量偏高為22%～33.5%，滲透系數(shù)較?。?.8～8.0）×10-7cm/s，經(jīng)計(jì)算，k/（μ·v）值為0.129（k為壩體滲透系數(shù)；μ為給水度；v為水位降落速度），庫(kù)水位降落屬緩降型，為減小壩體濕度，在壩內(nèi)設(shè)置昂式排水體降低浸潤(rùn)線，其結(jié)構(gòu)型式是與壩土、壩基接觸部分設(shè)置砂層，砂層之間設(shè)碎石層，同時(shí)也起到反濾過(guò)渡保護(hù)作用。上昂排水體每層厚1.5m，水平部分與下游壩腳排水棱體聯(lián)通，使壩內(nèi)滲水順暢排出。昂式排水體阻隔白蟻向上游水源吸水，在其下游壩體部分形成干燥區(qū)，減小白蟻的生存條件，壩坡采用混凝土護(hù)坡，阻止白蟻入土筑巢，部分景觀需要，采用草皮護(hù)坡時(shí)須設(shè)置一層預(yù)防層。圖3為芒林水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)斷面圖。

圖3 芒林水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)斷面（單位：m）

4 管理及對(duì)策

4.1 土壩產(chǎn)生白蟻的途徑在壩體設(shè)計(jì)中采取結(jié)構(gòu)型式以減少白蟻?zhàn)躺?，水?kù)在運(yùn)行管理的同時(shí)也要注重對(duì)白蟻的預(yù)防治理，把白蟻控制在危害之前。為了做好白蟻的預(yù)防工作，要知道壩體產(chǎn)生白蟻的途徑，然后采取相應(yīng)對(duì)策。壩中產(chǎn)生白蟻的主要途徑有：①蔓延危害，兩壩肩多與山體連接，上游壩坡的浪渣漂浮物也是白蟻的食料，如果兩岸山坡有蟻害，很容易招引白蟻蔓延到壩上；②白蟻紛飛途徑，春末夏初是白蟻紛飛盛期，也是水庫(kù)抗旱防汛期，壩上路燈、探測(cè)燈是招引白蟻有翅成蟲飛向大壩的主要因素，有翅成蟲飛落在壩上便鉆入土中繁殖后代，也是壩上產(chǎn)生白蟻的主要原因；③管理不善招惹白蟻，如在壩上堆曬木柴，在壩邊蓋房舍，在大壩兩岸坡種植白蟻喜食的樹(shù)木，壩坡上雜草叢生等，都人為地招致白蟻?？傊?，土壩產(chǎn)生白蟻來(lái)源多，壩體又具備白蟻生活所需要的條件，并且白蟻蔓延發(fā)展很快，所以要做好白蟻的防治工作。

4.2 預(yù)防為主綜合治理姐勒水庫(kù)建庫(kù)55年，壩體曾受到過(guò)白蟻的危害，出現(xiàn)滲漏、涌砂，1993年進(jìn)行病險(xiǎn)處理時(shí)，清除了白蟻巢穴，根據(jù)除險(xiǎn)加固后的監(jiān)測(cè)資料以及現(xiàn)場(chǎng)勘查，大壩區(qū)病險(xiǎn)處理后至今未發(fā)生新的壩面潮濕、管涌滲漏以及白蟻危害現(xiàn)象，并每3～5年對(duì)大壩進(jìn)行一次白蟻防治工作。通過(guò)監(jiān)查，發(fā)現(xiàn)大壩周邊存在筑巢白蟻后，確定白蟻防治范圍，采取防治措施：（1）大壩輪廓以外100m范圍的蟻穴開(kāi)挖后進(jìn)行藥殺；（2）在主、副壩上分別布置25、20個(gè)誘殺坑，坑深為0.3～0.5m，坑內(nèi)放置誘餌，誘來(lái)白蟻接觸藥粉后，回巢穴內(nèi)傳染達(dá)到誘殺的作用；（3）大壩和兩岸山體接觸部位設(shè)置隔離溝，溝的斷面尺寸為0.5m×0.5m，溝內(nèi)噴灑藥液，讓藥液滲至0.3～0.5m，形成一道隔離層，防止白蟻從兩岸山坡蔓延到壩內(nèi)產(chǎn)生危害。

新建的芒林水庫(kù)大壩基本沒(méi)有白蟻入侵，但壩址的地理環(huán)境和本地氣候?yàn)榘紫伾鎰?chuàng)造良好地繁殖條件。為了防患于未然，將白蟻危害消滅在萌芽中，預(yù)防是較好地選擇。首先在大壩周邊100m范圍內(nèi)進(jìn)行清巢處理，消滅原始蟻巢，并及時(shí)殺藥回填，使大壩周邊防治范圍變成無(wú)蟻區(qū)；其次在已完工的壩體周邊設(shè)置誘殺坑，誘殺坑的間距5～10m，把周邊白蟻引誘到坑內(nèi)，讓其感染中毒，通過(guò)白蟻之間的相互傳染，達(dá)到滅殺目的；其三在壩體與周邊連接部位，設(shè)置三藥二土的隔離帶，阻止山體及周邊白蟻蔓延至壩上。圖4是芒林水庫(kù)白蟻誘殺坑的布置圖。

圖4 芒林水庫(kù)白蟻誘殺坑布置（單位：m）

同時(shí)采取利于環(huán)保的物理措施。每年5—6月是白蟻紛飛的季節(jié)，利用白蟻的趨光性，誘殺長(zhǎng)翅繁殖蟻。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況布置1～2排黑光燈，燈距50～100 m，燈下裝有水盆，水中放入少許柴油或煤油，讓長(zhǎng)翅繁殖蟻撲燈掉入盆中淹死。利用黑光燈誘殺長(zhǎng)翅繁殖蟻，可減少新的白蟻群體產(chǎn)生，是一項(xiàng)簡(jiǎn)單易行的預(yù)防措施。

4.3 治理效果白蟻活動(dòng)隱蔽，潛伏期長(zhǎng)，不易察覺(jué)［6］，根據(jù)其生活習(xí)性，常用看、誘、問(wèn)、查尋找白蟻的活動(dòng)跡象，判斷白蟻對(duì)壩體的侵害程度。芒林水庫(kù)在未對(duì)大壩周邊100m范圍內(nèi)進(jìn)行清巢處理前，下游景觀部分草皮沒(méi)有發(fā)現(xiàn)白蟻活動(dòng)跡象，但在大壩兩岸發(fā)現(xiàn)白蟻活動(dòng)跡象，經(jīng)過(guò)10個(gè)月的密切觀測(cè)，下游草皮發(fā)現(xiàn)白蟻運(yùn)土堆積現(xiàn)象，雨后有新的泥土堆積并明顯增大，干燥時(shí)沒(méi)有變化，繼續(xù)觀測(cè)堆積明顯變大，直徑約20 cm，并出現(xiàn)兩個(gè)2～3 cm的小蟻包。經(jīng)兩岸逐點(diǎn)挖除蟻巢和蟻后，對(duì)大壩周邊設(shè)置隔離帶和誘殺坑，預(yù)防治理后，通過(guò)觀測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的白蟻活動(dòng)跡象及蟻包。

5 結(jié)語(yǔ)

白蟻是世界性害蟲之一，越是濕熱的地方，白蟻分布越多，危害也越突出，其危害性被稱為“慢性地震”。本地區(qū)氣候濕熱、土壤適宜、植被豐富等特定的地理環(huán)境，適宜白蟻衍生繁殖，并且區(qū)域內(nèi)巖層強(qiáng)風(fēng)化底界較深，基礎(chǔ)承載力偏低，而當(dāng)?shù)靥烊唤ú耐亮县S富，適宜修建土壩。通過(guò)對(duì)壩料土質(zhì)、壩的浸潤(rùn)性以及壩體周邊因素與白蟻習(xí)性相關(guān)分析研究，認(rèn)為水庫(kù)土壩具有適應(yīng)白蟻生存的必要條件，因此提出在壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)采取相應(yīng)對(duì)策，遏制白蟻生存繁衍。同時(shí)，結(jié)合水庫(kù)運(yùn)行管理，采取“預(yù)防為主，綜合防治”的措施，將白蟻控制在危害之前，維護(hù)水庫(kù)大壩的安全。

［1］ 李棟，趙元，石錦祥，等 .云南文山、玉溪（州、區(qū)）大壩白蟻害調(diào)查研究［J］.白蟻科技，2000，17（1）：9-14.

［2］ 劉繼輝，毛冬龍.白蟻防治實(shí)用技術(shù)［M］.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

［3］ 云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.姐勒水庫(kù)安全評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.昆明：云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2013.

［4］ 云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.芒林水庫(kù)初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.昆明：云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2008.

［5］ SL274-2001，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［6］ 監(jiān)測(cè)-控制裝置防治水庫(kù)堤壩白蟻技術(shù)規(guī)程（草案）［S］.

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Research of preventing termite damage during design and operation of the earth dam

HUANG Liqun1，RAN Hailin1，PAO Regan2
（1.Yunnan Water Conservancy and Hydroelectric Survey Design and Research Institute，Kunm ing 650021，China；2.Yunnan RuiliWater Conservancy Bureau，Ruili 678600，China）

Previously，the engineering measures of danger elimination and consolidation were taken only af?ter the termite damage illness of the reservoir dam happened.In order to control the damage of termite ef?fectively，the corresponding treatments are studied by typical project cases，in which the external environ?ment conditions，such as climate，soil and vegetation，the basic survival factors of termite，such as soil，water and food，the biological characteristics of termite，such as thermophilic，hygrophilous，photophobia，shelter and spread are considered.Through the analysis of the relation between the properties of soil，the wettability of dam，the graduation and humidity of soil and the survival of termite，the corresponding treat?ments are proposed to prevent the damage of term ite.The results show that，the water source of term ite can be blocked by optimizing design of dam，the living space of term ite can be reduced by increasing the dry area of dam，the nesting of term ite can be prevent by adjustment of gradation of soil，and the food source of term ite can be cut off by the proper design of slope protection.Meanwhile，by combining the op?eration management of reservoir with the policy of“Prevention first，Comprehensive prevention and con?trol”，no ants area can be formed within a certain range of dam to prevent the spread of termite to the dam.The results have practical significance for the safety of dam.

Earth da m；Term ites；Design；Management；Comprehensive prevention and control

TV641

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.2015.04.008

11672-3031（2015）04-0290-08

（責(zé)任編輯：李 琳）

2014-12-08

黃立群（1962-），女，甘肅蘭州人，高級(jí)工程師，主要從事水工建筑物設(shè)計(jì)研究。E-mail：726746188@qq.com