六、土石坝的裂缝处理

土石坝的裂缝是最常见的病害。裂缝可能成为渗漏的途径，在渗流作用下发生管涌、渗透变形，引起大坝失事。裂缝是滑坡的前兆，可引起坝坡失稳，发展成大坝失事。因此，土石坝上一旦发现裂缝，都要弄清原因、部位及发展趋势，采取有效的措施，及时消除、补强。

土石坝产生裂缝后一定要及时处理，控制发展，避免造成重大损失。目前处理土石坝裂缝的方法如下。

1.开挖回填

开挖回填是处理裂缝比较彻底的方法，施工简单，效果好，多适用于2m以内表层裂缝和防渗斜墙的裂缝。开挖回填断面多为梯形，有的是楔入型，沿缝方向应为十字形。

开挖的长度要超出缝长至少1m，深度要超出缝深至少0.5m，开挖底部宽要大于0.5m。回填用土料要优选，对不均匀沉陷裂缝要选用塑性大的土料，对于干缩、冻胀的裂缝要选用含水量低的土料。回填土料要严格控制质量，分层夯实。开挖处理裂缝最好在枯水季节进行。

坝体表面由于冻胀或干缩而出现龟纹裂缝，可以用较简单的翻松夯实的方法处理。处理时可将裂缝区域的土料翻松，加水润湿并夯实。翻松土料的深度要超过裂缝深度。夯实后坝面要达到设计规定的标准，不足的部位要补充新土。

2.坝体充填灌浆

当开挖回填工程太大，影响水库运用时，可用坝体充填灌浆方法处理。坝体裂缝部位较深时，裂缝上部用开挖回填，下部用充填灌浆方法相结合进行。在用充填灌浆方法处理坝体裂缝时，可参照《土坝灌浆技术规范》（DL/T 5238—2010）的工艺规定进行。具体要求如下：

（1）布孔。要考虑坝体裂缝的深度和裂缝的密集情况进行，沿缝或在缝的附近布孔；在缝的转折处，缝的两端都要布孔；在缝的密集处要加密布孔。孔距一般为3～5m。布孔时要与反滤层保持一定的距离，避免串浆时影响反滤层的效果。

（2）造孔。造孔时要尽量保持垂直，用干法造孔，严禁用水循环钻进。孔深要超过缝底2～3m。一般孔深在15m以内用人工造孔，超过15m用机械冲击造孔。

（3）制浆。坝体裂缝灌浆要求流动性好，充满裂缝；析水性好，可快速固结成型；浆液收缩性小，与坝体结合好。坝体的裂缝灌浆液用黏土浆或黏土与水泥的混合浆。黏土浆取料方便，可灌性好，但析水慢，固结时间长，适于表层裂缝；黏土水泥浆析水性好，固结快，适于黏土防渗墙或坝体浸润线以下的裂缝灌浆。

（4）灌浆。灌浆方法有重力灌浆和机械灌浆两种方法。重力灌浆靠浆液本身的自重压力将浆液注入裂缝中，一般孔深在10m以内采用，较深孔用泥浆泵等机械灌浆。

施工时注意：①灌浆的孔序要由外向里，逐渐加密；②浆液的稠度要先稀后浓，逐渐加稠；③孔内灌注要分段实施，由深到浅；④当灌浆已到孔口时，要用浓浆封孔。

（5）用化学材料修补大坝面板裂缝。如浙江省某干砌石溢流坝，高20m，长73.2m，面板采用钢丝网喷浆。在1984年检查时发现坝体面板出现两条裂缝，第一条裂缝水平走向长16～17m，缝宽1～2mm；第二条长20m，缝宽1～2mm。分析坝体开裂原因，是由于干砌石体沉陷引起的。裂缝处理采用防腐化学材料，先将裂缝及两侧清理干净，用毛刷将丙烯酸酯共聚乳液嵌入裂缝内和涂在裂缝两侧砂浆面上，在其上涂刷0.5～2cm的丙乳水泥砂浆，经修补后坝面没有看到裂缝，漏水量也明显减少。

3.坝体的劈裂灌浆

在大坝防渗能力比较差、坝体裂缝多、裂缝深、用充填灌浆达不到满意效果时，可用坝体劈裂灌浆方法加固坝体。坝体劈裂灌浆是我国发展的灌浆理论和施工工艺，在土坝的加固工程中取得良好效果。依靠灌注泥浆压力，将坝体按设计要求劈开一条平行于坝轴线的裂缝。向缝内灌浆可起到两方面作用：一是通过按设计劈开的裂缝灌浆，可以形成一道防渗帷幕，减少坝体的渗漏；二是借助灌浆压力对缝壁的挤压力，增加坝体的密实度，有利于坝体的变形稳定。

坝体劈裂灌浆技术比较复杂。实施前一定要做充分的准备。如坝体土料的可灌性分析、坝体裂缝及松散体部位的确定、坝体应力应变的理论计算、灌浆压力对坝体应力的影响，灌浆压力与劈开裂缝的关系、坝体劈开裂缝的控制等要充分的分析，做好布孔和灌浆设计。要布置观测设备，随时掌握灌浆压力及对坝体的作用。

图13-2　坝体劈裂灌浆施工程序图

坝体劈裂灌浆施工简述如下：

（1）施工程序。坝体劈裂灌浆的施工程序包括布孔、钻孔、制浆、灌注、封孔等，其程序如图13-2所示。

（2）布孔。一般布置在坝轴线或在坝轴线稍上游处。已有纵缝时可沿纵缝或纵缝附近布孔。布孔排数按加固需要确定，最多3排。

（3）钻孔。孔深在25m以内可用冲击式造孔，孔深超过25m时要用回转式钻机钻孔。孔径多在25～130mm，孔深应深于隐患1～2m。

（4）制浆。主要用泥浆，特殊需要才掺入水泥。制浆用专用机械搅拌，要求能够自动过滤、自动搅拌、连续制浆。

（5）灌注。灌注时要孔口下套管，孔底注浆全孔灌注。孔底劈裂，由下而上，泥浆浓度由稀变稠，依次渐进。灌注时要按设计要求控制灌浆压力，满足灌浆量要求。

（6）终孔。灌注时坝体表面冒浆，说明泥浆已灌满。要在各次序孔无压状态下反复三次冒浆，三次灌满，才可终封。

（7）封孔。常用浓度大的泥浆封孔，方法简单，但强度低，有时效果不理想。也可用黏土泥浆加砂子封孔，强度可提高。山东省西庄宽心墙土坝采用坝体劈裂灌浆，取得良好效果。