李建鋒

（海陽(yáng)市水利局，山東 海陽(yáng) 265100）

土壩是我國(guó)最常見(jiàn)的水庫(kù)壩體，因其就地取材、施工簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，廣泛應(yīng)用于中低壩型。但由于土石結(jié)構(gòu)是分散結(jié)構(gòu)體，各種裂縫普遍存在于土壩壩體，有些裂縫對(duì)水庫(kù)的安全運(yùn)行造成很大危害，因此需引起人們的高度重視。

1 土石壩裂縫的危害

1）貫通型的裂縫會(huì)造成防滲體防滲功能降低或喪失，大量的滲漏造成水資源的損失；

2）在漏水的同時(shí)，組成壩體的土料不斷被攜帶走，裂隙迅速擴(kuò)大，造成垮壩等重大工程事故。有資料表明，有許多中小型水庫(kù)的失事由于裂縫滲漏引起的占40%左右；

3）有些裂縫進(jìn)水后，會(huì)造成壩體水力劈裂，致使大壩出現(xiàn)滑坡、垮壩等險(xiǎn)情；

4）裂縫產(chǎn)生后，在水位驟降、地震等不利荷載作用下會(huì)造成滑坡。

2 裂縫的分類(lèi)及成因

土壩壩體裂縫沒(méi)有統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，一般習(xí)慣按照裂縫方向或成因進(jìn)行分類(lèi)。

2.1 按照裂縫方向分類(lèi)

1）亂縫：也稱(chēng)為龜裂縫，是由于土的性質(zhì)所決定的。裂縫一般深度不超過(guò)1m，寬度不超過(guò)1cm。土體在失水、吸水過(guò)程中，若失水超過(guò)一定的界限，就會(huì)形成裂縫；或經(jīng)凍融循環(huán)收縮并形成裂縫。這一類(lèi)裂縫沒(méi)有固定的方向，因此也稱(chēng)為亂縫。干縮裂縫的位置一般是壩體質(zhì)量存在缺陷的部位，雨水會(huì)沿著這些裂縫進(jìn)入到壩體中，形成有威脅的裂縫誘因；再者雨水進(jìn)入這些裂縫會(huì)形成沖溝，在有護(hù)砌坡面下形成的沖溝，因其不易發(fā)現(xiàn)，威脅更大。有些壩采用黏土斜墻防滲，干縮裂縫會(huì)深入到粘土防滲體中，造成防滲體失效，形成嚴(yán)重的滲透破壞。

2）橫向裂縫：裂縫較深，有些可能深達(dá)壩體中下部，嚴(yán)重的可穿過(guò)心墻。表面上縫寬最大可達(dá)10cm左右，有些裂縫上下錯(cuò)開(kāi)。

橫向裂縫一般是因?yàn)椴痪鶆虺两狄鸬?。土壩?huì)產(chǎn)生固結(jié)沉降，在同一座壩體上，壩的厚度、高度、土的構(gòu)成、基礎(chǔ)條件等不同，壩體相鄰壩段沉降量不同，就會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫。容易出現(xiàn)橫向裂縫的部位有：兩側(cè)壩肩，河床較深、壩體較高的壩段與兩側(cè)臺(tái)地壩段結(jié)合處，放水洞以及填筑施工時(shí)分段的部位等。

橫向裂縫是非常危險(xiǎn)的裂縫。在高水位時(shí)，形成集中漏水通道。在發(fā)生漏水后，漏水量和裂縫會(huì)迅速增大，造成垮壩等災(zāi)難性后果。

3）縱向裂縫：該裂縫一般垂直向下，向壩體內(nèi)部發(fā)展。寬度從初期的幾毫米到十幾厘米不等?？v向裂多出現(xiàn)在心墻壩型中。成因是壩殼材料固結(jié)快，而防滲體固結(jié)慢造成的。水庫(kù)建成后初次蓄水，上游壩殼遇水后濕陷也會(huì)引起這種變化。

容易出現(xiàn)縱向裂縫的部位有：壩坡較陡的土石壩壩頂、材料變化的部位（如粘土心墻和砂殼結(jié)合處）。

4）水平裂縫：這是一種內(nèi)部裂縫，水平發(fā)展，有的會(huì)穿過(guò)心墻。水平裂縫發(fā)生在較薄的心墻中，它主要由于地基高差相差懸殊或壩基的不均勻沉降較大，或者是由于“砂殼拱”的作用在壩內(nèi)心墻引起裂縫。一般在壩體表面很難發(fā)現(xiàn)，危害性很大。該裂縫的特征是在壩后有明顯的漏水現(xiàn)象。

2.2 按照裂縫成因分類(lèi)

按照裂縫的成因，有干縮裂縫（亂縫）、沉降裂縫、滑坡裂縫、施工裂縫等。沉降裂縫是由于壩體本身或壩基不均勻沉降而引起的，滑坡裂縫是由于壩坡產(chǎn)生滑動(dòng)的裂縫。這些裂縫發(fā)生的部位和上述裂縫相同。這兩種分類(lèi)方法是相通的，如對(duì)于某一條具體的裂縫來(lái)說(shuō)，按照方向分橫向裂縫，按照成因分是沉降裂縫。

2.3 其他裂縫

還有一些容易形成裂縫的部位，需要引起注意。一是溢洪道導(dǎo)流墻和壩體結(jié)合的部位；二是沿放水洞涵管的部位；三是折線(xiàn)形壩體的拐角處或圓弧處。這些部位存在材料突變的接觸面，在施工時(shí)質(zhì)量不易控制，或應(yīng)力狀態(tài)不好，在例行檢查時(shí)要特別注意。

在除險(xiǎn)加固工程中，進(jìn)行基巖帷幕灌漿或高噴灌漿施工時(shí)，在壩頂容易因劈裂出現(xiàn)裂縫，這一般是由于基巖帷幕灌漿時(shí)封孔不嚴(yán)、封孔位置不對(duì)造成的。若裂縫不能自行閉合，則要認(rèn)真查明原因，改進(jìn)施工方法，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理。

3 裂縫的處理方法

3.1 裂縫處理一般原則

1）所有的裂縫必須進(jìn)行預(yù)處理：在進(jìn)行日常巡查過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)壩體有裂縫，要立即進(jìn)行標(biāo)記，并設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形觀測(cè)，在汛期要尤其注意觀測(cè)。在汛期或雨雪天氣之前，要進(jìn)行覆蓋，以防止雨水進(jìn)入裂縫中，造成水力劈裂、壩體含水量過(guò)高等問(wèn)題發(fā)生；2）盡量避開(kāi)在高水位和汛期多雨時(shí)段對(duì)裂縫進(jìn)行處理；3）所有滑坡裂縫均不能采用灌漿的方法進(jìn)行處理。漿液一旦進(jìn)入到裂縫中，滑動(dòng)面將會(huì)被潤(rùn)滑，摩阻力減小，可能會(huì)引起滑坡；4）處理后的裂縫要進(jìn)行觀測(cè)。

3.2 裂縫深度檢測(cè)

裂縫的深度是決定處理方案的重要參數(shù)，因此，要測(cè)量裂縫的深度。測(cè)量裂縫一般在施工過(guò)程中，將拌合好石灰水過(guò)濾后，間斷地灌入到裂縫中，石灰水要稀，以便于石灰進(jìn)入到裂縫的深處。過(guò)24h后，沿著裂縫開(kāi)挖，一直到石灰形成的白線(xiàn)消失的位置，這就是裂縫的深度。此方法較為實(shí)用，白線(xiàn)在土中較為明顯。

3.3 開(kāi)挖回填

一些較淺的裂縫如干縮裂縫，在探明深度的基礎(chǔ)上，可以將裂縫部位開(kāi)挖，然后按照壓實(shí)度要求進(jìn)行分層夯實(shí)?；靥顣r(shí)要使用原來(lái)開(kāi)挖出來(lái)的土，以保證和原來(lái)的壩體緊密結(jié)合，并要預(yù)留出沉降的高度。

3.4 灌漿處理

對(duì)于較深的裂縫，開(kāi)挖回填的方法工程量很大，對(duì)原壩體的破壞也較大，這樣就需要用灌漿的方法進(jìn)行處理。在灌漿時(shí)，灌漿孔偏離裂縫位置約50cm左右，在鉆孔過(guò)程中若出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，要首先充填灌漿。在灌漿過(guò)程中，要嚴(yán)格控制灌漿壓力和一次的灌漿量，并進(jìn)行變位的嚴(yán)格實(shí)時(shí)觀測(cè)，在灌漿結(jié)束后也要定時(shí)觀測(cè)。但在選擇方案時(shí)，要特別注意由滑坡造成的裂縫不能采用灌漿法進(jìn)行處理。

3.5 滑坡裂縫的處理

通過(guò)勘察判斷為滑坡裂縫的，裂縫形狀一般呈箕型，要按常規(guī)方法對(duì)滑坡體進(jìn)行處理。方法有放空水庫(kù)挖除回填，坡腳壓重、翻松重新壓實(shí)等。一般不采用灌漿方法，處理結(jié)束后如需要采用灌漿法對(duì)滑坡裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的，需要非常慎重，要對(duì)灌漿材料、灌漿壓力及工藝過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化。

4 防護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)壩體裂縫的影響

在近幾年的水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，有些土壩迎水坡采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，壩頂硬化也采用混凝土材料或?yàn)r青材料。對(duì)于壩面護(hù)坡而言，混凝土材料整體性好，抗沖性能好；但是，現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡也有其缺點(diǎn)，它不能隨著坡面的變形而發(fā)生形變，例如壩坡出現(xiàn)裂縫、面積較小的塌陷時(shí)，由于混凝土板掩蓋，表面無(wú)法發(fā)現(xiàn)，容易造成危險(xiǎn)。壩頂也是這樣。在實(shí)際的運(yùn)行管理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，壩頂出現(xiàn)裂縫的幾率很大，在混凝土路面出現(xiàn)裂縫的部位，往往不和壩頂裂縫重合，這些被掩蓋的壩頂裂縫是比較危險(xiǎn)的，雨水灌進(jìn)裂縫，在靜水壓力產(chǎn)生的劈裂作用下，裂縫有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)，壩體整體性被破壞，在高水位、地震等不利荷載組合的情況下，容易出現(xiàn)滑坡等重大險(xiǎn)情。此外，在土壩前坡常采用草皮護(hù)坡的方法也是不可取的，因?yàn)椴萜?huì)掩蓋較小的裂縫和塌陷，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。因此，建議在護(hù)坡設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用塊石護(hù)坡或預(yù)制混凝土塊護(hù)坡，塊體護(hù)坡的變形協(xié)調(diào)性較好。

總之，土石壩裂縫是水庫(kù)運(yùn)行的重大隱患，危害極大。由于裂縫隱蔽性強(qiáng)，要加強(qiáng)責(zé)任心，提高重視程度，積累經(jīng)驗(yàn)，在日常的巡視中及早發(fā)現(xiàn)裂縫，及早處理，以保證水庫(kù)安全正常運(yùn)行。