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摘要：本文是作者结合自己多年的工作经验，对土坝水库用以拦截水流、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: this article is the author, based on his years of experience, the main reservoir water level, water up to intercept a common dam, the reservoir safety play an important role. The article is about how to prolong the service life of the dam body technical measures in this paper.
Keywords: reservoir Banks of earth observation, maintenance
中圖分类号：TV697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q 一般为90°，缺口要做成锐缘，倾斜面为45°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，进度不平衡，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。
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剧滑动土体的滑坡。
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。然后根据土坝滑坡体的大小进行压坡、贴坡等彻底处理。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：水库土坝，观测，维修
Abstract: this article is the author, based on his years of experience, the main reservoir water level, water up to intercept a common dam, the reservoir safety play an important role. The article is about how to prolong the service life of the dam body technical measures in this paper.
Keywords: reservoir Banks of earth observation, maintenance
中圖分类号：TV697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q 一般为90°，缺口要做成锐缘，倾斜面为45°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，进度不平衡，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。
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剧滑动土体的滑坡。
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。然后根据土坝滑坡体的大小进行压坡、贴坡等彻底处理。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。