浅析大坝渗漏原因及加固处理措施（赵学辉,郑红英）

发布时间：2022-02-22 15:13:52 浏览数：次

摘要：巨龙湖水库自1968年建成至今，已运行40年，大坝存在较多问题，渗漏问题尤为严重，坝后坡部分段已形成积水。本文分析了该水库大坝渗漏的主要原因，提出了渗漏的处理加固方案措施，经过比选择优，选择混凝土护坡结合土工膜防渗型式，工程实践表明，效果良好。只有采取切实可行的办法才能妥善处理大坝渗漏，以减少大坝渗漏对工程造成的危害和损失。

关键词：巨龙湖水库大坝渗漏原因加固措施混凝土护坡土工膜

一、工程概况

巨龙湖水库位于二道河左侧支流混沌河上，是一座以辽河水系养息牧河支流二道河为水源的中型引水水库。水库坝址位于阜新市彰武县后新秋镇境内，距彰武县城40km。坝址以上流域面积33.5km2，坝址以上河流长度为6.5km，河道平均坡降J=10‰，坝址距下游二道河2.5km。该水库在辽宁省水文分区中属Ⅱ水文分区。

巨龙湖水库大坝为均质土坝，大坝长1825m，坝顶宽5.5m，坝顶高程135.269m～135.757m，防浪墙顶高程为135.869m～136.357m，最大坝高5.5m，一般坝高4～4.5m，大坝上游坡坡比为1:2.5～1:3.5，干砌石护坡长1452.5m，护坡厚度0.4m，混凝土护坡372.5m。大坝下游坡坡比为1:3，无护坡，大坝下游坡坡脚处有贴坡式排水体。由于大坝没有做防渗心墙，且坝体碾压不实，大坝坝体存在严重渗漏，在下游坡可见较明显的集中渗漏出水点多处，且已见积水，因此于2007年12月对其进行除险加固设计。

二、工程运行存在的问题与原因分析

水库虽经过几次加固，但经蓄水运行后发现坝体背水坡仍存在较多的渗水点，根据观测，较为明显的渗水点有10多处，大面积的坝坡散浸，渗漏范围大致在0+000～0+300m段。另外，在排水棱体处还存在较明显的渗水。经钻探、现场水文地质试验和室内土工试验的结果表明，桩号0+000～0+300m段渗透系数1.1×10-4cm/s，属中等透水，其它段渗透系数1.7×10-6～9.9×10-6cm/s，属微透水，是造成坝体产生较明显渗漏的主要原因。

巨龙湖水库始建于1959年11月，当时由县农、林、水利局和后新秋公社施工，此次施工是在没有设计的情况下进行的，属于群众性大会战工程。施工质量难以保证，坝体施工质量差，在分层填筑时已压实的土层表面未经刨毛处理，致使上下土层结合不良；铺土层过厚，碾压不实，使坝身水平向透水性较大，因而坝身浸润线高于设计浸润线，渗水从下游坡逸出。由于排水体在施工时未按设计要求选用反滤料或铺设反滤料层间混乱，甚至被削坡的弃土或者因下游洪水倒灌带来的泥砂堵塞等原因，造成坝后排水体失效，而引起浸润线抬高，渗水从排水体上部逸出坝坡。

三、大坝加固设计方案

大坝防渗处理措施采用混凝土护坡板结合土工膜综合防渗型式，经计算，满足规范要求，能够解决大坝渗漏问题，保证坝体安全。

1.大坝结构设计

大坝坝长1825m。坝顶高程平整至135.8m，防浪墙顶高程136.4m，坝顶宽5.5m（含防浪墙0.3m）。坝顶设4个错车台，错车台处坝顶宽7.0m，长30m。坝顶路面为7cm厚沥青路面，垫层为15cm厚水泥稳定土基础和20cm厚砂砾料，路面下游侧设20cm宽路缘石。原浆砌石防浪墙拆除，新建C25钢筋混凝土防浪墙。本次设计防浪墙顶高程为136.4m，防浪墙底宽取1.2m，顶宽0.45m，高2.1m，每20m设一道伸缩缝和止水。

2.大坝护坡设计

①上游坡

大坝上游坡坡比维持现状，平均坡比为1：3.3。进行两种方案比较：分别为20cm厚的钢筋混凝土护坡和40cm厚的干砌石护坡，根据经济、实用的原则，对拟采用干砌石护坡与现浇混凝土板护坡两种形式进行技术经济比较：

现浇混凝土板护坡：寿命长，在正常情况下，可运行50年以上；强度高，能防止动、植物穿透或其他动力的破坏，便于养护管理和节省管理费用；施工方便、工期短、适应性良好。

干砌石护坡：当地块石资源不充足，运距较远，在冬季产生冰冻破坏比较严重；年运行费用高，该工程现状护坡有372.5m混凝土板，有1452.5m干砌石，从多年来运行管理费用上看，砼板不用维修费用，而且效果一直很好，没有产生破坏，但干砌石破坏严重。本水库属平原水库，浪大、温度低，每年经过风浪淘刷和水位变化冻融破坏，造成干砌块石错位变形，年整形维修费至少需要5万元，按15年计算，运行维修费得需75万元。

通过比较，两种方案仅相差8.59万元。综合分析，决定采用混凝土护坡方案。从131.1m（死水位）高程以上拆除干砌石，重新铺设20cm厚现浇钢筋混凝土板。混凝土板坡面按3m×3m分块，块间缝宽1.5cm，缝内安装沥青木板。混凝土板内钢筋网为Φ6@250。混凝土板下铺设5cm厚素混凝土垫层、20cm厚碎石、20cm厚粗砂垫层及土工膜，并且在131.1m高程处修筑浆砌石齿墙，131.1m高程以下干砌石维持原状。上游坡坡比维持现状不变，平均坡比为1：3.3。

②下游护坡设计及排水体设计

下游坡维持现状，坡比为1：3，护坡型式采用碎石护坡和草皮护坡方案选优。因当地气候及坝体填筑料的原因，不易于草皮生长，且大坝离居民区距离不远，若草皮护坡，会经常有牲畜吃食破坏，不易于管理。相比之下，碎石护坡方案更为理想。本次设计采用15cm厚的碎石护坡。

下游坡坡脚原贴坡排水体拆除，新建排水体，位置在132.2m高程处新建贴坡式排水体，高程132.2m根据校核洪水位浸润线出逸点高程130.7m+1.5m，定为132.2m。排水体堆石粒径为18cm～30cm，反滤层采用碎石垫层30cm和粗砂垫层30cm。下游坡设四道宽为1.5m的上坝踏步，11道纵向排水沟。

四、大坝加固后渗透、稳定计算复核

渗透计算：

坝体、坝基计算参数选取

土坝渗流计算：根据巨龙湖水库大坝设计标准断面图，巨龙湖水库大坝为均质坝，土料为中细砂。背水坡脚新设有贴坡式排水体，按有限透水地基上均质土坝进行渗流计算。

渗透流量计算：公式采用《水工建筑物》（水利水电出版社），按有限深透水地基上的均质坝计算：

通过坝身和坝基的单宽渗流量为：

坝身浸润线：

由此可看出，设计断面边坡稳定系数在任何工况下均大于规范允许的安全系数，所以土坝的设计边坡是稳定的。

五、结语

通过对巨龙湖水库水库大坝防渗处理的工程实践，认为混凝土护坡结合土工膜联合防渗型式能够有效地解决大坝的渗漏问题，该方法也可用于类似于该工程条件的大坝防渗加固。实践证明，该方案不但技术上可行，而且经济效益也显著。

参考文献

[1]SL274-2001，碾压式土石坝设计规范[S]。北京：科学出版社，2004。

[2]林昭.碾压式土石坝设计。黄河水利出版社，2004。

[3]张启岳.土石坝加固技术。水利水电出版社，2000。

作者简介

赵学辉(1977-)，男，2001年毕业于沈阳农业大学，专业水利，学士学位，注册水利造价工程师，现职务：朝阳市水利建筑勘测设计院总工程师，主要从事水利工程规划、设计等工作。

郑红英(1976-),女，2001年毕业于沈阳农业大学，专业水利，学位，注册水利造价工程师，现就职于朝阳市水利建筑勘测设计院，职称工程师，主要从事水利工程规划、设计等工作。

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