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摘要：土坝是水库用以拦截水流、抬高水位常用的一种坝体，对水库的安全起着重要的作用。文章就如何延长坝体寿命的技术措施进行阐述。
关键词：水库土坝观测维修
Abstract: Volumetric flow, to intercept is reservoir water level up a common dam, and the reservoir safety plays an important role. The paper is about how to prolong the service life of the dam body technical measures in this paper.
Key Words: reservoir volumetric, observation, maintenance
中图分类号：TV697.3 文献标识码：A文章编号：
在汛期水库高水位时,由于土坝质量或管理运用不当等原因,在土坝的背水坡或下游坝址处往往出现洞眼漏水现象。若坝身土壤未被带出,则漏出来的水较清,若漏洞周围的土体松散,土粒被漏水带出,则漏出的水比较浑浊。浑水漏洞往往是由清水漏洞发展恶化而成,对土坝安全威胁很大,如果不及时抢堵,就会迅速发展而导致溃口垮坝。因此,大力加强水库工程的检查、养护、观测以及对水库工程的控制运用具有重要的意义。
一观测工作
1 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。
土坝发生固结、沉陷和水平位移都是客观现象。如发生异常情况，可能引起土坝产生裂缝、滑坡等破坏现象。为了保证土坝的安全和稳定，要进行变形观测。
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。
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l0~20m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。如发现上述痕迹后，应进一步追查有无鼠穴、獾洞、白蚁窝等隐患。同时，注意观察坝体有无滑坡、塌陷、坍坑、表面冲蚀及坡脚凸起等现象。对于护坡块石，应注意有无翻起、松动、塌陷、垫层流失、架空或风化变质等损坏现象。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。
2 裂缝观测
土坝有各种裂缝，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；从位置上分有表面裂缝、内部裂缝等。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。最后应绘制出裂缝分布图，以供分析和采取措施之用。
3 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目。
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，可在坝体中埋设测压管，进行浸润线观测。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。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。
水库蓄水后，不仅坝体会发生渗流现象，坝基同样也会产生渗流。土坝坝基渗水压力的观测，为的是了解坝基渗透层和相对不透水层中渗流沿程的压力分布情况，借以分析坝的防渗和排水设备的作用，估算坝基中实际的水力坡降，推测潜水是否可能形成管涌、流土、接触冲刷等破坏作用。坝基渗水压力的观测，也是在坝基埋设测压管进行观测，其位置根据地基土层、排水的设施、形式以及可能发生渗透变形的部位而定。
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，都意昧着渗流稳定的破坏。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。
渗流量的观测，在坝体排水设备的下游，用量水堰或量水容器测量渗透流量。注意渗透流量是否有异常变化，渗水是否浑浊或有无其他色泽，结合有关观测成果，分析判断其土坝的影响。
渗透流量的变化，可采用三角形量水堰测量，其方法如下。
用3~5mm厚的钢板或3cm厚的木板制成三角形量水堰，如图1所示。
量水堰堰口是一个倒置的等腰三角形，其顶角一般为90o，缺口要做成锐缘，倾斜面为45o利用木板制作时，要注意堰口应镶铁皮，保持锐缘整齐，才能量水准确。在安装使用时要注意：
(1) 堰底、两侧无漏水。
(2) 堰板直立，两侧水平。
(3) 水尺零点与堰口齐平，刻度精确到lmm。
(4) 堰口距岸边距离T和堰槛高度P要大于最大过水深度。
(5)最小过堰水深不小于5cm，25cm以内较准确。
图1三角形量水堰图（单位：cm）
(二)土坝的维修
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。尤其坝体跨越山脊，坝体固结沉陷时容易引起裂缝：坝内剐性体(坝头挡土墙、坝内埋设管道、刚性心墙等)，其压缩性远小于地基土料；分段分期施工，進度不平衡，填筑层高差过大，接合面坡度太陡；施工碾压不实，坝体干容重太低或压实度不同；水库水位骤降，迎水坡产生较大孔隙水压力，容易产生纵向裂缝，甚至滑坡等。
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2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。
图3开挖回填处理裂缝（单位：cm）
1.裂缝，2.沟槽
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，可采用粘土水泥浆，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。
如果没有灌浆机，可采用重力灌浆的方法，即利用浆液的自重作为灌注的压力。浆桶，的位置应比灌浆的地点高l0m以上，使粘土泥浆灌人裂缝。
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劇滑动土体的滑坡。
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。
关键词：水库土坝观测维修
Abstract: Volumetric flow, to intercept is reservoir water level up a common dam, and the reservoir safety plays an important role. The paper is about how to prolong the service life of the dam body technical measures in this paper.
Key Words: reservoir volumetric, observation, maintenance
中图分类号：TV697.3 文献标识码：A文章编号：
在汛期水库高水位时,由于土坝质量或管理运用不当等原因,在土坝的背水坡或下游坝址处往往出现洞眼漏水现象。若坝身土壤未被带出,则漏出来的水较清,若漏洞周围的土体松散,土粒被漏水带出,则漏出的水比较浑浊。浑水漏洞往往是由清水漏洞发展恶化而成,对土坝安全威胁很大,如果不及时抢堵,就会迅速发展而导致溃口垮坝。因此,大力加强水库工程的检查、养护、观测以及对水库工程的控制运用具有重要的意义。
一观测工作
1 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。
土坝发生固结、沉陷和水平位移都是客观现象。如发生异常情况，可能引起土坝产生裂缝、滑坡等破坏现象。为了保证土坝的安全和稳定，要进行变形观测。
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。
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l0~20m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。如发现上述痕迹后，应进一步追查有无鼠穴、獾洞、白蚁窝等隐患。同时，注意观察坝体有无滑坡、塌陷、坍坑、表面冲蚀及坡脚凸起等现象。对于护坡块石，应注意有无翻起、松动、塌陷、垫层流失、架空或风化变质等损坏现象。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。
2 裂缝观测
土坝有各种裂缝，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；从位置上分有表面裂缝、内部裂缝等。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。最后应绘制出裂缝分布图，以供分析和采取措施之用。
3 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目。
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，可在坝体中埋设测压管，进行浸润线观测。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。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。
水库蓄水后，不仅坝体会发生渗流现象，坝基同样也会产生渗流。土坝坝基渗水压力的观测，为的是了解坝基渗透层和相对不透水层中渗流沿程的压力分布情况，借以分析坝的防渗和排水设备的作用，估算坝基中实际的水力坡降，推测潜水是否可能形成管涌、流土、接触冲刷等破坏作用。坝基渗水压力的观测，也是在坝基埋设测压管进行观测，其位置根据地基土层、排水的设施、形式以及可能发生渗透变形的部位而定。
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，都意昧着渗流稳定的破坏。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。
渗流量的观测，在坝体排水设备的下游，用量水堰或量水容器测量渗透流量。注意渗透流量是否有异常变化，渗水是否浑浊或有无其他色泽，结合有关观测成果，分析判断其土坝的影响。
渗透流量的变化，可采用三角形量水堰测量，其方法如下。
用3~5mm厚的钢板或3cm厚的木板制成三角形量水堰，如图1所示。
量水堰堰口是一个倒置的等腰三角形，其顶角一般为90o，缺口要做成锐缘，倾斜面为45o利用木板制作时，要注意堰口应镶铁皮，保持锐缘整齐，才能量水准确。在安装使用时要注意：
(1) 堰底、两侧无漏水。
(2) 堰板直立，两侧水平。
(3) 水尺零点与堰口齐平，刻度精确到lmm。
(4) 堰口距岸边距离T和堰槛高度P要大于最大过水深度。
(5)最小过堰水深不小于5cm，25cm以内较准确。
图1三角形量水堰图（单位：cm）
(二)土坝的维修
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。尤其坝体跨越山脊，坝体固结沉陷时容易引起裂缝：坝内剐性体(坝头挡土墙、坝内埋设管道、刚性心墙等)，其压缩性远小于地基土料；分段分期施工，進度不平衡，填筑层高差过大，接合面坡度太陡；施工碾压不实，坝体干容重太低或压实度不同；水库水位骤降，迎水坡产生较大孔隙水压力，容易产生纵向裂缝，甚至滑坡等。
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2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。
图3开挖回填处理裂缝（单位：cm）
1.裂缝，2.沟槽
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，可采用粘土水泥浆，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。
如果没有灌浆机，可采用重力灌浆的方法，即利用浆液的自重作为灌注的压力。浆桶，的位置应比灌浆的地点高l0m以上，使粘土泥浆灌人裂缝。
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劇滑动土体的滑坡。
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。