中图分类号：TV641+TV697.32 文献标识码：B 文章编号：1000-1123（2011）08-0031-02
在小型水库、山塘的挡水建筑物中，土坝占绝大多数。由于我国多数小型水库、山塘建成于20 世纪六七十年代，功能单一，建设质量普遍欠佳，又经过数十年的运行，病害隐患较为常见。小型土坝除险加固工作具有量多面广、投资分散等特点，又事关农民群众切身利益，社会影响较大，当予以充分重视。
渗漏（包括坝体、坝基渗漏，涵管破裂渗漏，管涌等）是小型土坝较为普遍的一种病害。据浙江省农水总站2008 年的调查统计，50%以上的山塘均存在明显的渗漏现象；在浙江省近40 年来发生的1 万～10 万m3 山塘事故中，渗漏导致的事故占47%，因而成为除险加固的关键环节。
一、小型土坝的渗漏原因
1.建设质量欠佳
调查表明，由于多数小型土坝建成时间较早，在施工过程中缺乏科学的理论及技术指导，缺乏施工机械，在坝基处理、坝体填筑乃至筑坝原材料等方面，多未有明确的质量指标要求，构成土坝渗漏的初始诱因。
由于没有进行很好的勘探设计，坝体防渗结构不明确、坝基未进行防渗处理的现象较为普遍。相当部分小型土坝没有明确的防渗体，缺乏有效的排水反滤设施，“前堵”“后排”均不完善，加之坝体单薄，渗漏在所难免。
2.输水设施隐患多
坝下埋管是小型土坝普遍采用的一种输水形式。一方面，相当多的土坝埋管本身质量较差，如浙江省1 万～10万山塘调查中就发现石砌涵管（涵洞）、炼瓦管、陶土管、篾笼管、木涵管等，占涵管总数的40%以上（见图1），上述涵管强度较低，易发生破裂，导致漏水、坝体沉陷并最终酿成事故；另一方面，涵管与坝体接触不佳或管身置于软土上，导致管周渗水，也是造成小型土坝安全事故的主要原因之一。
图1 浙江省1 万～10 万m3 山塘输水涵管按材料分类（2008 年）
3.白蚁危害导致渗漏
白蚁滋生，蚁道贯穿大坝上下游，在库内水位上升期易发生集中渗漏。
4.运行期管理薄弱
由于缺乏有效管理，相当多的小型土坝迎背水坡杂树、杂草丛生的现象普遍。有的在下游坝脚设猪圈、开水塘，有的在坝上种庄稼、建坟墓，成为山塘安全事故的重要诱因。
二、小型土坝渗漏的常见形式
1.背水坡散渗
当坝体渗水量超过允许范围或渗流逸出点太高时，就会导致散渗现象。散渗将导致坝坡湿润或沼泽化，如有的小型土坝散渗水一直流至坝后公路上，渗水总量相当大。过高的浸润面增加了滑坡的可能性。
2.背水坡集中渗漏
由于洞穴、涵管破裂等现象的存在，水库蓄水后，水流通过渗漏通道在坝体下游出现成股水流，称为集中渗漏。
3.坝体坝基接触部位渗漏
小型土坝由于施工期清基不彻底，常在坝体坝基间存在薄弱带，容易成为渗漏的捷径，从而发生接触冲刷甚至垮坝失事。
4.坝后地面及坝基渗漏
在运行期，一些小型土坝坝后地面及坝基会出现泡泉、土层隆起、膨胀等渗漏现象，主要是因多数小型土坝未经专门的坝基防渗处理。
三、防渗加固中若干问题的探讨
1.防渗体形式的选择
小型土坝主要采用垂直防渗体系。防渗体形式主要有黏土斜墙防渗、土工膜防渗、冲抓套井回填、充填或劈裂灌浆等。防渗体主要设置在上游坝面或坝轴线位置。在已知原坝体防渗形式的情况下，建议加固采用的防渗体形式与原防渗体相同或类似，即如原防渗体在上游坝面，则新防渗体可考虑采用黏土斜墙、土工膜等；如原防渗体在中间，则新防渗体可考虑采用套井回填、坝体灌浆等；如原土坝为均质土坝，则新防渗体可灵活布置。
背水面的排水设施，主要有贴坡排水和棱体排水两种类型。考虑到小型土坝通常地处山区地段，坝体坝基勘探不便，缺乏渗流计算的基础数据，浸润线难以求得，推荐采用贴坡排水，并尽量增加贴坡高度（通常要求达到坝体高度的1/2）。如某坝虽采用黏土斜墙防渗，下游坝脚采用棱体排水，运行一年后仍发现背水坡近1/2 坝高处有明显渗水溢出，渗漏处理效果较差，见图2。
图2 某小型土坝渗漏情况
2.输水设施形式的选择
小型土坝主要采用隧洞输水、涵管输水和虹吸管输水三种形式。受地形条件和造价限制，隧洞采用较少。从安全方面考虑，显然虹吸管方案较优，但虹吸管输水在使用中容易漏水漏气，输水效果难以保证，且要求附近有电源接入，管理困难。目前主要的输水方式仍以坝下涵管为主。
坝下埋管应当采用钢筋混凝土管或钢管，且埋设于基岩之上。不少山塘坝基采用管下打设木桩、固化土等，但效果尚未得到验证。推荐在坝肩岩体中开挖埋设新涵管，避免涵管不均匀沉降或管周渗水。
3.原放水设施的封堵
多数小型土坝原放水设施采用涵管，若非原挖原填，则必须对原涵管进行封堵处理。目前封堵措施主要有以下两种方式：
（1）套井封堵处理
利用冲抓钻在坝顶部位沿涵管轴线部位造孔，当到达坝下涵管位置时，用机械击碎涵管，人工下井清渣；对于原涵管挖除部位，用水泥土回填夯实，其余部位使用符合质量的新黏性土回填夯实。
（2）进口段全面挖除回填处理
首先在上游坝脚开挖涵管进口段，彻底挖除原涵管材料，而后对余下的涵管进口段用混凝土封堵，用黏土回填夯实已开挖的坝体部分，修复坝体。
实践表明，上述两种处理方式效果均较好。
4.坝基防渗处理
坝基、坝肩存在渗漏现象的小型土坝必须进行坝基防渗处理。坝基防渗通常采用帷幕灌浆。如：坝体采用套井回填，坝基采用帷幕灌浆，则可先进行套井回填施工，后进行帷幕灌浆。灌浆通常采用自上而下分段灌浆方式。考虑坝体自身压重较大，为方便施工，加快进度，也可考虑采用自下而上分段灌浆。灌浆段应深入坝体0.5～1.0 m。
5.施工质量控制
严格控制施工质量是保证防渗效果的关键。小型土坝除险加固工程由于施工管理力量相对薄弱，施工质量控制通常是难点。如图2 中土坝采用黏土斜墙防渗，但完工后背水坡渗漏明显，经检查发现施工过程中仅在上游坝面铺设较薄一层黏土。有的土坝在上下游护坡干砌石、混凝土预制块铺设中，并未按设计要求铺设碎石（石渣）垫层，受库水冲刷后极易掏空护坡体。位于坝中位置的套井回填、灌浆属于隐蔽工程，质量控制也相当关键。有的施工单位在套井回填过程中，直接用坝体挖出的土回填，孔底又未进行很好的清基，导致防渗效果不佳。
四、结语
防渗处理通常是小型土坝除险加固工程中最为关键的部分，在投资、质量上均起控制作用。根据原有土坝的实际情况，选用合理可靠的防渗加固方案，加强施工质量控制，是确保防渗效果的必然要求。随着工程建设的进一步推进，必将有更新、更优的技术措施不断涌现，应当及时加以总结推广，提高工程建设与管理水平。
参考文献：
[1] 张茂堂.云南省小型病险水库土坝渗漏成因及防渗处理[J]. 中国水利，2008（12）.
[2] 汪海滨，叶舟，朱涵，等.套井回填与帷幕灌浆在十八浒水库除险加固工程中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报，2009（1）.
作者简介：陈斌，副教授，研究所副所长。
