摘要：新风水库大坝为均质土坝，主坝自修建至今发生了几次裂缝滑坡现象。本文通过调查，认为该坝多次滑坡的原因为筑坝材料设计不当，地基清基不彻底。本文提出本水库大坝滑坡处理的方案为坝基清基并进行基础处理，滑坡体改性换填，坝体排水。这一方法值得深入探索并加以借鉴。
关键词：土坝滑坡；膨胀土；改性换填；基础处理；新风水库
1工程概况
新风水库位于湖北省枝江市仙女镇五通庙村，距枝江市区18.0km，大坝拦截鲁家港。水库坝址以上控制承雨面积0.34km2，水库总库容16.7万m3，调洪库容3.90万m3，兴利库容10.21万m3，死库容2.59万m3。水库设计灌溉面积1300亩，实际灌溉面积700亩，水库下游保护农田1700亩，保护人口800人。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水建筑物等组成。大坝为均质土坝，主坝长252.0m，最大坝高13.20m，副坝长265.0m，最大坝高3.20m。
新风水库于1974年9月动工兴建，1975年3月竣工投入使用，运行40多年来，先后发生了几次滑坡及裂缝，2016年7月至10月先后出现了较大裂缝及滑坡，其滑坡的原因及处理方法值得我们总结与探讨。
2工程异常特征描述
2016年3月底开始左、右端坝顶填筑施工，至7月1日，左、右侧坝体已从85.80m分层回填至88.30m。7月12日上午7时，右岸大坝顶部出现纵向裂缝1条（宽约1cm），并延伸至大坝下游坝坡（最大宽度2cm），坝顶、坝坡及坝脚出现多条裂缝，坝脚排水沟有明显向下游位移，最大位移0.3m，坝脚平台（高程80.00m）有多处裂缝及地面隆起，隆起高度约0.2m。脱坡体及坝脚位移已涉及大坝长度108m，桩号从0+180至0+288。2017年10月，大坝右岸再次出现脱坡，裂缝及脱坡体已至大坝坝顶中部，裂缝宽5cm左右，形成下游坝坡脱滑体从坝顶到坝脚。
3滑坡原因分析
2016年7月26~30日，对新风水库大坝进行了补充地质钻探，左坝段内平台钻孔两个，右坝段坝脚外平台钻孔两个，钻孔总进尺40.80m，常规土工试验16组，自由膨胀率试验10组。根据补充钻探资料，滑坡处坝体填筑土为膨胀土，黄褐色，可塑~软塑状态，局部含高岭石团块。受滑坡影响，填土发生扰动，结构变松，孔隙比为e =0.896~0.993，孔隙比大，压缩系数为aV1-2 = 0.343~0.483 MPa-1，属中偏高压缩性，干密度d =1.38~1.48g/cm3，干密度较小，自由膨胀率为42~54%。滑坡处坝基土为第四系上更新统宜都组粘土，黄褐色，也属膨胀土，其自由膨胀率为46~68%。从探坑揭露的情况看，上部坝基土体含水率大，处于软塑状态，且灰白色的高岭石相对集中。
根据补充钻孔资料分析，该滑坡处坝体填筑土和坝基土均属膨胀土，滑坡体下部坝体填筑土和上部坝基土因库水的长期浸泡，土体几乎处于饱和状态。膨胀土吸水膨胀，其抗剪强度大幅度降低，同时坝体加高填筑后又增加了荷载，致使坝体抗剪强度不足造成上游坝坡失稳。
4滑坡处理
由于新风水库为典型“三边”工程，缺少筑坝地勘资料。以往对新风水库坝体滑坡处理的治理采用了传统做法，降坝及放缓坝坡，但仍会出现病害。本次整治方案以补充的地勘资料为依据，在满足防洪计算坝顶高程前提下降坝减载、放缓坝坡，对滑坡体基础进行清基、排水，滑坡体进行换填。
4.1放缓坝坡的原因
（1）实践证明，多数土石坝的裂缝及滑坡均出现在坝体上部；
（2）各种计算及实践证明，坝顶及坝体上部、坝趾、坝踵附近是首先出现塑性及裂缝开展的区域。
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（3）坝体上部固结压力小，特别是类似的高塑性粘土，是长时间难以固结的土料。
（4）此类粘性土坝料一方面长期固结效果未必明显，另一方面，有研究表明其长期抗剪强度由于 流变等因素有较明显降低的趋势。
（5）坝越高，其上部的地震惯性力越大，地震放大系数越大。
4.2设计方案
将下游脱坡坝体土方全部改性换填，坝基设石灰桩，坝身及坝面设导渗沟，坝脚设反滤棱体。
（1）坝体土体改良填筑设计
具体做法，将下滑段滑坡体全部挖除，两侧挖至未滑动的完整部分，并做成宽、高均为2.0m的台阶，以利于新老坝体结合。自下而上分层填筑碾压密实，采用自重为13.5t以上的压路机静碾及振动碾压，碾压质量控制密度不小于0.96，或者相对密度不小于0.80。
由于坝体填筑土与坝基土均为膨胀土，属特殊土，属于高液限粘土，具有吸水膨胀、失水收缩双重特性，性质不稳定，容易发生变形，且吸水后强度急剧衰减，干缩后裂隙发育较快，对土坝危害极大，常使土坝产生竖向及水平变形，造成位移、开裂、倾斜破坏等，很容易形成网状裂缝。经试验测得该段沿线的膨胀土自由膨胀率在自由膨胀率为46~68%，属于弱膨胀土。本次经项目初步策划，决定采用石灰对该土质进行改良，经改良后进行坝身填料。设计采用掺加5%剂量石灰进行改性处理，石灰选用二级以上生石灰。经石灰改性后的膨胀土，性质发生了很大变化，土体天然含水量大大降低，液限和塑性指数也都降低，强度明显增加，胀缩总率基本接近零，能够达到规范要求的均质土坝填料标准。?
（2）坝基处理措施
经过现场查勘，地基为具有膨胀性的原状灰白色高岭土。本次地基处理采用石灰桩处理，桩径0.3m，桩孔间距1.0m，桩深3.0~5.0m，具体根据挖桩深度进行调整。
（3）坝体排水设计
坡内排水：为使换填部分坝体内渗水在降水后能迅速排泄，本次设计横向导渗沟沿纵向每10.0m设一道，全长12m，纵坡采用1%，与坡面排水沟连接。填石盲沟采用矩形，在渗沟底部和中间用较大碎石或卵石填筑，在两侧和上部，按一定比例分层，顶部及两侧作封闭层，用土工布铺成，底部为20cm厚现浇C20砼。
为排出坝体下游渗水，本次设计采用排水棱体作为换填部分坝体渗水排出的通道，为0+207桩号为起点，终点为桩号0+275m，全长68m。断面设计为顶宽为2.0m，净高2.0m，内坡1:1，外坡1:1.2，采用三层反滤体，棱体采用干砌块石砌筑，棱体下设30cm厚碎石、20cm卵石层，20cm砂石层。
5结语
新风水库除险整治工程已于2018年9月动工，现已整治完成。通过该病险工程的整治 设计，值得总结和借鉴的方面如下：
（1）勘测设计方面。土石坝滑坡的产生有其共性， 产生原因主要取决于地基情况，填筑材料，其次是坝坡尺寸；设计时应尽可能选用土料级配好、抗剪强度大的优质土料，在坝型、断面、坝体结构等方面要采取相应措施，以保证坝坡的稳定性，对土料含粉粘粒量较高时，最好不要采用均质坝坝型。
（2）施工方面。为防止滑坡，首先要按设计要求的土料筑坝，严格控制土料的含水量和干容重，防止出现干容重和抗剪强度低的软弱夹层；重视坝基处理；雨季施工要采取防雨措施。
（3）运行管理方面。土石坝滑坡是一个从量变到质变的发展过程，应加强检查观测，以便及时发现滑坡的征兆，采取有效的防治措施，以减免损失。
参考文献：
[1]牛运光，病险水库加固实例［M］.北京:中国水利水电出版社,第一版,2002。
[2]张天宝，土坡稳定分析和土工建筑物的边坡设计［M］.成都科技大学出版社，1 987.9，第一版。
论文作者:杜庆燕
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/13
标签：滑坡论文; 水库论文; 坝基论文; 大坝论文; 裂缝论文; 土坝论文; 新风论文; 《防护工程》2019年第2期论文;