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摘要：通过对黄壁庄水库副坝坝前铺盖裂缝工程的概况进行描述，分析得出了铺盖裂缝产生的原因，针对可能出现的问题，总结了坝前铺盖裂缝的常规施工方法，并对施工的利弊进行了总结分析，为快速建造包体土石方工程提供了理论基础。
关键词：水库；副坝；铺盖裂缝；施工分析
引言
黄壁庄水库是滹沱河上一座以防洪为主，融灌溉、发电、城市供水、环境供水等于一体的大（Ⅰ）型水利枢纽工程，坝顶高程为129.2m，最大坝高19.2m。副坝始建于1958年，位于右岸二级阶地上，坝型大部分为水中填土均质坝，局部为碾压式均质土坝，副坝坝前水平铺盖由天然土层和人工夯实土层共同组成，天然土层主要是壤土和砂壤土，层厚3-10m，人工铺盖厚1-3m，铺盖由坝脚向上游延伸到二级阶地前缘，一般长度400m。坝基覆盖层上部6~8m为粘性土层，以下为细砂、中砂、粗砂，下部15m~20m为砂砾卵石层。渗流控制措施采用坝前水平粘性土铺盖和坝后设置压坡平台及减压井、排水沟组合的防渗、排水、减压的水平防渗系统。水库除险加固前由于坝体施工质量差，水库建成后，坝后多次发生管涌、流砂、滑坡和沼泽化等渗透破坏现象。1999年水库除险加固后副坝增设垂直防渗墙，渗流控制措施变水平防渗为垂直防渗，铺盖裂缝得到有效控制。
1.坝前铺盖存在问题
副坝铺盖裂缝由来已久，建库后共发生11次铺盖裂缝。1961年蓄水位达115m以后，即在上游铺盖发现裂缝和塌坑多处。特别是经过63年、96年两次大洪水，铺盖发生很多裂缝。虽经过了几次处理，但始终没得到彻底改善。1964年裂缝总长6355m；1990年在桩号0+830m-4+320m范围内有较大裂缝164条，裂缝总长5220m；1992年当库水位降到109m以下时，坝前共有裂缝109条，总长2528m；“96.8”大洪水后，1997年当库水位降至109m时，共发现裂缝220余条，总长4983米。对已发现的裂缝都曾进行了开挖回填处理，接近坝脚的裂缝还进行了灌浆处理，但未能彻底控制。
2.铺盖裂缝发生的原因
2.1黄壁庄水库坝体覆盖层一般为32-49m，最厚达70m，为多层结构 ，水文地质条件复杂，其中副坝卵石层的顶部存在极强透水带，下伏基岩大理岩和硅质灰岩，岩溶发育段为岩溶极强透水带，存在坝基渗漏及渗透变形问题，在渗流作用下，砂层的砂易进入级配不良的卵石层而流失，产生渗透变形，是水库运行中发生铺盖裂缝、涌砂的主要原因。
2.2由于坝基覆盖层较深，土、砂层的厚度、紧密度和物理学性质都不均匀，铺盖受到水压荷载，产生差异沉降，铺盖表面形成微细裂缝，高压水浸入后，由于水力劈裂作用，使裂缝扩大。至于桩号1+540m ~1+960m坝前200m~300m范围的裂缝，多处是由该处原是村落旧址、墙基、地窖等清理不彻底所致。该处的陷井和塌坑可能是原有水井或厩舍回填处理不善所造成。
2.3结合副坝坝基的地层结构综合分析，总的来看，产生的裂缝主要并不是渗流破坏所致，不致影响大坝的安全运用，但由于裂缝的产生削弱了铺盖的防渗功能，同时副坝所处地层结构复杂，坝线很长，可能铺盖和坝体地基下面有个别渗漏通道或防渗薄弱地带的存在。
3.历年铺盖裂缝处理情况
3.1加固前铺盖裂缝处理情况
对已发现的裂缝绝大部分采用传统的开挖回填、灌浆方法。1964年副坝铺盖裂缝除进行一般处理外，还每隔30m挖一个3.0m深的截渗槽，将空缝截断以防串流冲刷，在进行回填夯实灌浆处理；1990年对于靠近坝脚的44条横缝，处理方法除按一般缝处理外，在横缝位于坝脚处增设一道截水土塞，然后回填亞粘土，分层夯实。并在局部范围采用土工膜防渗以做探索性试验及裂缝自愈方法试验，所不同的是截渗土塞仅设在垂直坝轴裂缝的靠近坝脚处，而不再沿缝设置；灌浆材料仅采用粘土浆，而不再掺加水泥。 1992年其裂缝处理工程的主要项目有常规裂缝处理、铺松土促进自然愈合试验、裂缝充填灌浆以及增设裂缝观测设施、大探坑的开挖和回填等。1997年裂缝处理主要采用开挖、回填、灌浆、覆盖和加截水土塞的方法处理，对其他边缘缝，仍采用铺松土自愈措施。由于铺盖和坝体地基下面有个别渗漏通道或防渗薄弱地带的存在，致使始终未得到彻底改善。
历年铺盖裂缝主要情况汇总于表1。
历年发现裂缝统计表
3.2 除险加固后铺盖裂缝状况
针对副坝渗透破坏问题，经多方案综合技术比较，1999年除险加固采用“坝顶组合垂直防渗方案”对副坝进行加固处理，即在防浪墙位置做防渗墙，墙体材料采用普通混凝土，标号为C10W8，墙顶高程为125.5m。垂直贯穿坝体和坝基覆盖层进入基岩一定深度，并对基岩浅层存在溶洞和破碎带发育的部位进行灌浆处理，改副坝水平防渗为垂直防渗，以消除铺盖裂缝、坝顶裂缝对坝体自身安全的威胁，以解决副坝存在的安全隐患。
2011年根据副坝铺盖裂缝情况进行检查的指示精神，在库水位112m时，对重点裂缝区域及原发生过的入坝脚裂缝、探坑等位置与30个铺盖裂缝沉降标点进行了测量，对副坝铺盖裂缝十个区进行了拉网式检查，对裂缝重点区域进行了重点检查，经检查，发现Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅴ~Ⅷ区坝脚及铺盖无明显裂缝，原有裂缝已基本弥合其它区原有裂缝没有明显开裂，均为微沉陷痕迹，但对坝体不构成威胁，可见副坝垂直防渗墙的防渗效果比较明显。
4 结语
4.1副坝铺盖产生裂缝的原因既有内因，也有外因，由于一些内外因素在现状运行条件和防渗形式下是不可更改的，入坝裂缝是铺盖裂缝的延续，且多数为张性缝，存在空缝多，如果继续发展或处理不及时，会严重影响坝体安全。
除险加固后副坝垂直防渗效果明显，目前副坝坝前铺盖裂缝已基本弥合，渗流稳定。
4.2抛土自愈方案节省投资，在处理铺盖裂缝时做过自愈试验，取得一定效果，但存在以下问题：①每次水位变化时已充填自愈的裂缝还将开裂。特别是大洪水高水位时裂缝宽度变化更大，因此，抛土自愈的方法既是冒着风险处理裂缝的方法，还是要多次反复实施的方法。②抛到铺盖表面的土料还会作为外荷载增加铺盖的沉降，加剧裂缝的发展。③当近坝的铺盖裂缝发生贯穿性渗流时，势必会增加入坝裂缝的条数和宽度，对坝体安全带来不利影响。
参考文献：
[1] 雷红军.高土石坝粘性土大剪切变形条件下渗透特性研究[D]. 清华大学 2010
[2] 李新才,李继兴.达开水电站复合土工膜心墙堆石坝设计[J]. 水利水电施工. 2009(03)
[3] 努尔艾合买提,侍克斌,魏东.库水位骤降情况下斜墙式土工膜防渗结构的稳定计算[J]. 水利科技与经济. 2008(12)
[4] 张祥,王瑞骏,李炎隆.土工膜心墙围堰渗流及边坡稳定分析[J]. 水资源与水工程学报. 2008(04)
[5] 姜海波.库盘大面积土工膜防渗结构在运行中的抗裂研究[D]. 新疆农业大学 2009
关键词：水库；副坝；铺盖裂缝；施工分析
引言
黄壁庄水库是滹沱河上一座以防洪为主，融灌溉、发电、城市供水、环境供水等于一体的大（Ⅰ）型水利枢纽工程，坝顶高程为129.2m，最大坝高19.2m。副坝始建于1958年，位于右岸二级阶地上，坝型大部分为水中填土均质坝，局部为碾压式均质土坝，副坝坝前水平铺盖由天然土层和人工夯实土层共同组成，天然土层主要是壤土和砂壤土，层厚3-10m，人工铺盖厚1-3m，铺盖由坝脚向上游延伸到二级阶地前缘，一般长度400m。坝基覆盖层上部6~8m为粘性土层，以下为细砂、中砂、粗砂，下部15m~20m为砂砾卵石层。渗流控制措施采用坝前水平粘性土铺盖和坝后设置压坡平台及减压井、排水沟组合的防渗、排水、减压的水平防渗系统。水库除险加固前由于坝体施工质量差，水库建成后，坝后多次发生管涌、流砂、滑坡和沼泽化等渗透破坏现象。1999年水库除险加固后副坝增设垂直防渗墙，渗流控制措施变水平防渗为垂直防渗，铺盖裂缝得到有效控制。
1.坝前铺盖存在问题
副坝铺盖裂缝由来已久，建库后共发生11次铺盖裂缝。1961年蓄水位达115m以后，即在上游铺盖发现裂缝和塌坑多处。特别是经过63年、96年两次大洪水，铺盖发生很多裂缝。虽经过了几次处理，但始终没得到彻底改善。1964年裂缝总长6355m；1990年在桩号0+830m-4+320m范围内有较大裂缝164条，裂缝总长5220m；1992年当库水位降到109m以下时，坝前共有裂缝109条，总长2528m；“96.8”大洪水后，1997年当库水位降至109m时，共发现裂缝220余条，总长4983米。对已发现的裂缝都曾进行了开挖回填处理，接近坝脚的裂缝还进行了灌浆处理，但未能彻底控制。
2.铺盖裂缝发生的原因
2.1黄壁庄水库坝体覆盖层一般为32-49m，最厚达70m，为多层结构 ，水文地质条件复杂，其中副坝卵石层的顶部存在极强透水带，下伏基岩大理岩和硅质灰岩，岩溶发育段为岩溶极强透水带，存在坝基渗漏及渗透变形问题，在渗流作用下，砂层的砂易进入级配不良的卵石层而流失，产生渗透变形，是水库运行中发生铺盖裂缝、涌砂的主要原因。
2.2由于坝基覆盖层较深，土、砂层的厚度、紧密度和物理学性质都不均匀，铺盖受到水压荷载，产生差异沉降，铺盖表面形成微细裂缝，高压水浸入后，由于水力劈裂作用，使裂缝扩大。至于桩号1+540m ~1+960m坝前200m~300m范围的裂缝，多处是由该处原是村落旧址、墙基、地窖等清理不彻底所致。该处的陷井和塌坑可能是原有水井或厩舍回填处理不善所造成。
2.3结合副坝坝基的地层结构综合分析，总的来看，产生的裂缝主要并不是渗流破坏所致，不致影响大坝的安全运用，但由于裂缝的产生削弱了铺盖的防渗功能，同时副坝所处地层结构复杂，坝线很长，可能铺盖和坝体地基下面有个别渗漏通道或防渗薄弱地带的存在。
3.历年铺盖裂缝处理情况
3.1加固前铺盖裂缝处理情况
对已发现的裂缝绝大部分采用传统的开挖回填、灌浆方法。1964年副坝铺盖裂缝除进行一般处理外，还每隔30m挖一个3.0m深的截渗槽，将空缝截断以防串流冲刷，在进行回填夯实灌浆处理；1990年对于靠近坝脚的44条横缝，处理方法除按一般缝处理外，在横缝位于坝脚处增设一道截水土塞，然后回填亞粘土，分层夯实。并在局部范围采用土工膜防渗以做探索性试验及裂缝自愈方法试验，所不同的是截渗土塞仅设在垂直坝轴裂缝的靠近坝脚处，而不再沿缝设置；灌浆材料仅采用粘土浆，而不再掺加水泥。 1992年其裂缝处理工程的主要项目有常规裂缝处理、铺松土促进自然愈合试验、裂缝充填灌浆以及增设裂缝观测设施、大探坑的开挖和回填等。1997年裂缝处理主要采用开挖、回填、灌浆、覆盖和加截水土塞的方法处理，对其他边缘缝，仍采用铺松土自愈措施。由于铺盖和坝体地基下面有个别渗漏通道或防渗薄弱地带的存在，致使始终未得到彻底改善。
历年铺盖裂缝主要情况汇总于表1。
历年发现裂缝统计表
3.2 除险加固后铺盖裂缝状况
针对副坝渗透破坏问题，经多方案综合技术比较，1999年除险加固采用“坝顶组合垂直防渗方案”对副坝进行加固处理，即在防浪墙位置做防渗墙，墙体材料采用普通混凝土，标号为C10W8，墙顶高程为125.5m。垂直贯穿坝体和坝基覆盖层进入基岩一定深度，并对基岩浅层存在溶洞和破碎带发育的部位进行灌浆处理，改副坝水平防渗为垂直防渗，以消除铺盖裂缝、坝顶裂缝对坝体自身安全的威胁，以解决副坝存在的安全隐患。
2011年根据副坝铺盖裂缝情况进行检查的指示精神，在库水位112m时，对重点裂缝区域及原发生过的入坝脚裂缝、探坑等位置与30个铺盖裂缝沉降标点进行了测量，对副坝铺盖裂缝十个区进行了拉网式检查，对裂缝重点区域进行了重点检查，经检查，发现Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅴ~Ⅷ区坝脚及铺盖无明显裂缝，原有裂缝已基本弥合其它区原有裂缝没有明显开裂，均为微沉陷痕迹，但对坝体不构成威胁，可见副坝垂直防渗墙的防渗效果比较明显。
4 结语
4.1副坝铺盖产生裂缝的原因既有内因，也有外因，由于一些内外因素在现状运行条件和防渗形式下是不可更改的，入坝裂缝是铺盖裂缝的延续，且多数为张性缝，存在空缝多，如果继续发展或处理不及时，会严重影响坝体安全。
除险加固后副坝垂直防渗效果明显，目前副坝坝前铺盖裂缝已基本弥合，渗流稳定。
4.2抛土自愈方案节省投资，在处理铺盖裂缝时做过自愈试验，取得一定效果，但存在以下问题：①每次水位变化时已充填自愈的裂缝还将开裂。特别是大洪水高水位时裂缝宽度变化更大，因此，抛土自愈的方法既是冒着风险处理裂缝的方法，还是要多次反复实施的方法。②抛到铺盖表面的土料还会作为外荷载增加铺盖的沉降，加剧裂缝的发展。③当近坝的铺盖裂缝发生贯穿性渗流时，势必会增加入坝裂缝的条数和宽度，对坝体安全带来不利影响。
参考文献：
[1] 雷红军.高土石坝粘性土大剪切变形条件下渗透特性研究[D]. 清华大学 2010
[2] 李新才,李继兴.达开水电站复合土工膜心墙堆石坝设计[J]. 水利水电施工. 2009(03)
[3] 努尔艾合买提,侍克斌,魏东.库水位骤降情况下斜墙式土工膜防渗结构的稳定计算[J]. 水利科技与经济. 2008(12)
[4] 张祥,王瑞骏,李炎隆.土工膜心墙围堰渗流及边坡稳定分析[J]. 水资源与水工程学报. 2008(04)
[5] 姜海波.库盘大面积土工膜防渗结构在运行中的抗裂研究[D]. 新疆农业大学 2009