庞保平 曹军

【摘要】土石坝是现代建设工程中应用较为广泛的一种坝型，无论在经济上，还是在施工方面都有着绝对的优势，土石坝的取材方便，施工价格低廉，方式灵活，施工操作手段便捷，对地形以及地质条件要求不高，因此在施工过程中很受欢迎，被人们广泛应用。但即便如此它也存在着一些缺点：土石坝容易产生沉降裂缝，是施工过程中存在的严重障碍。土石坝沉降裂缝一般是指土石坝的防渗体内出现不均匀的沉降或者是开裂现象，这在土石坝施工过程中十分常见。正是由于出现沉降裂缝，使水库没有办法发挥自身所具有的效益，甚至会造成整个坝体的溃决，引起灾害的发生。本文主要对土石坝沉降裂缝的原因及防治措施做了分析。

【关键词】土石坝;沉降裂缝;原因;防治;措施 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.047

1、土石坝沉降的原因

1.1不均匀沉降

发生不均匀沉降的原因主要是由于在建设过程中：①地基原始强度不均匀，后期施工时基础处理不当，以及处理深度不够;②坝体的上部荷载受压不均匀，受力点不同;③局部塌陷，加外部荷载造成，长期受积水、渗水浸泡等原因;④在均质中除有结构物，容易沉降，由于本身結构不同，重量不同，所受到的荷载不同;⑤施工过程中局部压实度不够等因素，造成坝体结构的不良影响。

1.2容易出现沉降的部位

坝体容易出现不均匀沉降的构筑物一般有：土石坝中的廊道、交通洞、泄水建筑物、引水建筑物等多种混凝土体构筑物或浆砌石构筑物。

在坝体填筑施工过程中，容易出现沉降的施工部位有：①使用不同材料，特别是过渡段，一般过渡段处理措施不当，或者未达到处理要求，易出现不均匀沉降;②临时分块分缝的搭接处，没有按照设计要求施工，造成不均匀沉降;③坝体变坡处，由于施工措施处理不当，易出现不均匀沉降;④一般土石坝中的混凝土材料构筑物，浆砌石构筑物容易沉降，由于材质不同，受力不均匀，沉降变形量亦不同，此类问题较可以做到提前预防。

2、坝体裂缝现象

土石坝裂缝的成因有很多，但其中最常见的形成原因就是因为大坝的坝身和坝基有不均匀改变形状的现象导致的，土石坝裂缝可分为干缩和冻融裂缝、变形裂缝、滑坡缝、水力劈裂裂缝等等，变形裂缝根据其走向可分为纵向裂缝、横向裂缝、水平裂缝，土石坝裂缝所呈现的样式有许多，成因多种多样。

2.1干缩、冻融裂缝

土石坝干缩裂缝的成因大多都是由于土石坝表面水分蒸发出现收缩，但内部没有变化，从而导致内外受到的应力不同，这时候便会出现裂缝。而冻融裂缝是因为土石坝原本处于低温冷冻状态但是出现温度的急剧变化现象，导致土石坝从原来的冻裂状态过渡到解冻状态而出现内部结构不稳定的现象，造成表面疏松。土石坝施工过程中不难发现，干缩裂缝与冻融裂缝大多具有不规则的形状，而且裂缝会出现条纹量很多的现象，深度也大不相同，最深的可以达到一米。裂缝的表现形态是标准的漏洞样式，上边比较宽，而且越往深的地方，宽度也在降低。在土壤品质内部含水量大，沙粒较为细软，而且植被覆盖率相对较低的地方，是最易出现这种状态的。另外，干缩裂缝和冻融裂缝也常出现在被流水冲击过的地面、沙滩等地方，因此，在修建土石坝进行选址的时候要注意规避，同时在修建过程中，也要加强防范，从而保证工程质量。

2.2变形裂缝

变形裂缝即裂缝呈现出不规则的表现形式，这种裂缝的产生大多是由于坝体沉降的不均匀导致的，变形裂缝通常会在坝体内部分布，对于大坝正常安全的使用造成严重威胁。根据变形裂缝的不同走向，可将其分为以下几类：

2.2.1纵向裂缝

纵向裂缝通常在大坝顶部和斜坡上被发现，其大致方向与大坝轴线相同。由于大坝中的受力分布不均，不同分支的力量分布也不尽相同，因此变形程度也都不同，尤其对于大坝顶端的位置来说，相比于其他位置会产生最大程度的位移，从而导致坝顶的裂缝宽度最大。

2.2.2横向裂缝

横向裂缝的方向通常与大坝的轴线呈90°夹角，但与上述的纵向裂缝方向有所不同。另外，横向裂缝的位置通常出现于地势较低的大坝与平地接合处。大坝的高度随大坝与地面相接的部分而变化，所以大坝基础的建造方式也随之相应改变。当大坝的地基处于强压状态下时，大坝会沿着轴线方向移动，从而发生横向裂缝。横向裂缝的范围以及深度通常很大，是对大坝的质量与安全造成影响的关键因素。

2.2.3水平裂缝

坝体的内侧是水平裂缝的多发区域，并且常见于土石坝构造中，对土石坝功效的正常发挥造成严重威胁。水平裂缝在特殊的土坝结构中也很常见。例如，在坝体内部和进水口的底部，会出现由于塑性应力造成的裂缝。

2.3滑坡缝

在大坝建设过程中，土堤要承受一定的压力，一旦大坝建成，就可以通过施工手动来拆除土堤，但土堤如果移位过大，则很容易发生滑坡积水。滑坡缝通常会在大坝的滑坡上部，它的开裂形状为弧形。所以如果滑坡顶部有小裂缝出现，施工人员应该提起重视并解决，不然将可能产生更加严重的后果。

2.4水力劈裂缝

大坝用于蓄水以补偿河水流量的变化，因此当水体流动的时候会对大坝的坝体造成一定的冲击，当水体的冲击力度过大时便会在坝体形成水力劈裂缝。如果不及时采取足够的保护措施，裂缝最终会进一步渗入水体，并使裂缝逐渐扩大，造成漏水，带来安全风险。拱桥是水工建筑中最常见的，但它们也是最容易出现水力裂缝的桥梁之一。此外，大坝的灌浆和斜墙的建设也非常容易受到水力压裂的影响。

3、坝体渗漏

渗漏现象是在土石坝施工工程中十分常见的一种危害安全隐患的形式之一，土石坝一旦出现渗漏现象，便会使水库发生瘫痪，对水库的安全性带来严重威胁，与此同时，它还会危及相关人员生命安全。因此，对土石坝建设进行科学、有效的防渗流、防泄漏控制工作，是一个具有重大意义的活动。

由于坝体施工质量问题或者大坝的防渗体有裂缝等原因造成大坝出现集中渗漏，从而形成管涌、大面积渗水的现象，而出现这种情况的位置大多是下游的坝坡和坝脚的位置。导致大坝渗漏的原因有很多，其中最常见的是：大坝建设过程中的施工质量差，包括压力渗漏的影响和由于土层太厚导致的坡壁连接不佳;坝体太薄或所选土壤透水性太强;回填土的高度不足以容纳背滤排水体;背滤单元的质量不佳;背滤层安装不当;过渡层没有安装在回填土中;回填土的位置不均匀导致水平或横向裂缝，造成大量水进入回填土。此外，埋在大坝下的涵洞和管道外壁的回填以及施工土的粘合部分质量欠佳，没有在大坝上安装拦截环，也会造成坝体的渗漏。

3.1容易出现渗漏的部位

土石坝渗漏一般容易发生的位置在坝体上下游坡面搭接的部位，由于搭接不当，原有地质不良等因素，致使绕渗;坝体中存在上下游贯穿的砼体构筑物时，接缝处理不得当，就会顺着构筑物表面出现渗漏现象;坝体在施工过程中，设置的施工缝，在处理时没有达到规定的要求，就会导致缝隙渗漏。

3.2漏水

坝体内部出现渗水且时间过长，也未得到及时有效的处理，便会形成渗水通道，时间越长流量越大，会恶化成漏水，最终形成管涌。

3.3整体防渗

土石坝工程的建设，都会有属于坝体自身的整体防渗系统，但在建设过程中，由于坝体整体的防渗系统达不到防渗需求时，便会在蓄水后坝体出现较大的渗漏。

4、土石坝沉降与裂缝的处理措施

依据上述问题的分析，在对大坝进行施工建设和使用的时候，难免会出现多种类型的沉降、裂缝，各种现象的出现使大坝的质量和安全性受到严重威胁。为避免这些危害的存在，就需要对大坝的坝基和坝体进行定期的检查。现阶段常用的检查方式为井探、槽探、坑探等。在对大坝进行监测的时候，要注意具体问题具体分析，因地制宜的选择最合适的监测方法。当坝体出现非滑坡缝以外的其他裂缝以及沉降现象的时候，可以采用对坝体进行回填与灌浆的方式来弥补。但是，坝体裂缝过于严重的情况下，并不适用回填的方式，这就需要监测人员采取其他方式进行解决。

4.1缝口封堵法

缝口封堵技术多用于处理坝体裂缝不深且裂纹不均匀的情况。一般操作流程为：第一，选用偏干一些的细砂土填充于坝体裂缝中，然后将砂土夯实。第二，将水加入夯实的砂土中，并压实。如果坝体的裂缝过小则需要先将裂缝扩大再处理，或者确定裂缝不会对坝体产生危害的前提下，可以不去处理裂缝。

4.2开挖回填法

开挖回填法大多用于具备一定宽度但是并不深的裂缝中，往往可以取得较好的处理结果。其操作流程一般是：首先在裂縫的位置挖出梯形的洞口，基坑的深度大约比裂缝的深度深0.7米，在施工过程中，有必要确定是否可以使用新旧土壤，并在回填前对基坑周围进行湿润，回填时候用的土也必须有一定的湿润程度，在回填的时候每隔0.2米就夯实一次，直到土壤比原来的裂缝高为止。这可以避免阴雨天侵蚀回填的土壤。并且挖洞口的同时要挖流水道，然后在回填的时候一起施工，进行夯实。

4.3封堵灌浆法

灌浆法有分自流灌浆法和压力灌浆法。分自流灌浆法用在狭窄裂缝和浅裂缝中，一般会在裂缝位置挖高和宽都是20厘米的沟槽，往沟槽中灌水并埋土，按照适当的比例将其灌满。压力灌浆法用在不容易挖沟槽而且深度大的裂缝中。通常情况下会将裂缝进行分析来划分合适的缝口，然后在各个缝口中灌浆，如果是比较小的裂缝便直接进行灌浆于整个裂缝的工程。为使灌浆的效果最好，要在灌浆开始之前，进行反复的实验，以选择最佳的压力值。无论选用何种方式进行灌浆都要选用标准的灌浆液，并确保施工过程合理合法，然后在灌浆结束后涂抹防水材料，以保证施工效果。

结束语：

土石坝工程建设，在我国有着悠久的历史，施工经验也比较成熟。它在新能源，工、农业以及人们的日常生活等多个邻域起到了非常重要的作用，所以土石坝的安全性、适用性和耐久性是保证其正常运行的根本。无论是在大坝项目的决策、建设、运行等哪个方面进行研讨时，都应围绕土石坝的质量保证体系进行。归根结底就是要保证土石坝在规定的设计使用年限内，坝体不出现沉降及裂缝等不良问题，保证土石坝正常运行的基本要求。

参考文献：

[1]叶晓晶.土石坝裂缝成因分析及对策[J].科技风，2018（11）.

[2]刘群卫.中小水库土坝防渗施工技术分析[J].民营科技，2011（05）.

[3]陈统新.水库土石坝工程渗漏的探讨[J].四川建材，2012，33（4）.

[4]郭运，邓芃.水利工程土石坝防渗处理技术措施[J].四川建材，2015，（2）.