淤地坝溢洪道冻胀破坏的防治措施

惠起萍

摘要：溢洪道冻胀性灾害是诱发坝灾的主要因素，因此，加强对溢洪道冻胀性灾害的预防和控制，是保障堤坝正常运行的关键。本文通过对淤地坝溢洪道冻胀性的影响因素的分析，提出相应的预防对策，以便在以后的工程中，尽可能地减少溢洪道的冻胀损伤。

关键词：淤地坝；防治措施；冻胀破坏

引言

溢洪道是一座淤地坝工程的拦洪设施，起到控制泄洪、阻止洪水漫顶的作用。主要由引水渠、宽顶堰、陡坡段和出口段组成。在淤地坝水位超出警戒线时，打开溢洪道闸门，将坝内洪水快速排放到下游，可确保大坝的安全。

1破坏形式

由于基础和边坡的冻胀作用，浆砌石和混凝土结构松散、破碎、剥落和脱离，导致溢洪道结构的损坏，发生溢洪道底板隆起、错动、断裂、挑缝脱落，侧壁挤压开裂，溢洪道整体失稳等病害，多出现于陡坎。冻胀损伤会使地基和边坡地基的密实度下降，而地表径流的入侵又会造成严重的破坏，如果不加以治理，就可能引起大坝坍塌，酿成灾害。

1.1浆砌体基底板鼓起,勾缝脱落

在基础及边坡冻胀的影响下，浆砌体底板承受着巨大的压力，产生隆起、错动、断裂等现象。同时，勾缝由于冻胀作用而剥落、脱离，进一步损坏底板。

1.2边墙压裂

由于冻胀的存在，边墙承受着较大的压力，致使边墙产生开裂。这种裂纹将逐步扩散，最后引起墙体失稳、塌陷等事故。

1.3溢洪道总体溃口

溢洪道在冻胀作用下，一旦产生严重的结构损坏，将导致整个坝体失稳，甚至引起大坝坍塌。

1.4边坡地基的密实度下降

由于冻胀会使溢洪道地基及边坡地基的密实度下降，对整体溢洪道的稳定产生不利影响。地面上的雨水一旦进入这里，就会造成更大的损失。

2溢洪道冻胀因素分析

冻胀破坏是溢洪道设计与运行中不可忽视的一项重大因素。溢洪道是一种典型的泄洪消能形式，对坝体结构的安全性有很大的影响，甚至会阻碍坝体正常运行。所以，研究溢洪道冻胀影响因素具有较强的现实意义。

2.1内部原因

从砌体质量、截面形式、混凝土等级三个方面进行内因分析。溢洪道施工过程中，砌筑质量对大坝的稳定与耐久性有很大的影响；横断面形状会对流速、流向产生影响；而混凝土的等级对溢洪道的抗冻性起着决定性作用。

2.2外部因素

2.2.1基础因素

路基土的冻胀量对路基的密实度有较大的影响，土体的物理性质对冻胀量有直接的影响。通常情况下，随着基础土粒度的细化和空隙率的增大，土体发生了较大的冻胀。另外，若边坡开挖不彻底，则会使土体在冻融作用下失稳，进而加剧冻胀损伤。

2.2.2浸水因素

浸水因素对土体的冻胀性也有一定的影响。在温度低于0℃的条件下，溢洪道及斜坡上的渗流会导致地基含水率增加，渗透滞后，引起严重的冻害。因此，在溢洪道的设计与运行中，应充分考虑浸水的影响，并采取相应的防治措施。

2.2.3温度因素

温度因素是影响冻胀程度的主要因素。溢洪道的冻结系数、布置方向、光照强度及遮荫系数是影响溢洪道蓄水效果的重要因素。如东—西段溢洪道的冻胀量在阳坡略大于阴坡，溢洪道的下段大于上段。究其原因，在于不同光照强度和时长，导致土壤内部温度分布不均，影响土壤冻胀性。此外，溢洪道在溢洪道施工时，因边坡淤积而受到很大的影响。而且，溢洪道高程也会对冻胀破坏程度产生影响。

3防治措施

采取综合防治措施，按照“适应、消除、减轻”的原则，配合经济实用的加固结构，采取工程措施，注重施工质量，可以防止产生一定程度的冻胀变形，实现防治措施的实际效益。

3.1基础处理

加强和加固基础。溢洪道采用先浸水浸陷，再进行表面翻夯，溢洪道边、槽均需同时打实，直至溢流面标高以上，才能开挖，并进行地基处理。在处理过程中，将上层防渗层和下层地基视为一个有机的整体，综合考虑各层面的防冲、防渗等功能。

3.1.1回避法

溢洪道施工路线的布置要尽量避开冻胀土、滑坡和地下水浅埋区。这主要是由于水域存在着较大的安全隐患，对溢洪道影响较大。比如，冬季冻胀的土壤会产生冻胀，引起地表的隆起；滑坡体易诱发滑坡；地下水位较低区域，易遭受洪水冲击。在设计排水沟时，必须综合考虑各方面的影响，选取安全稳定的排水沟，使得溢洪道的安全风险降低。

3.1.2防水、隔水

在垫层不渗透的情况下，为方便连通地下水，在土层中每隔10~20 m设置一口盲井。这种方法能有效地阻止地下水渗漏。为了保证溢洪道的运行性能，可以在堰体下设置纵、横向排水系统。此外，在坡地溢洪道上，可在其两侧设计道路排水及隔水设施，保证泄洪安全。这种方法能避免渗漏对溢洪道的影响。

3.1.3换基处理

路基中冻胀的土壤可以采用中、粗砂和砾石等非冻胀性物质进行置换。溢洪道厚度应结合排洪坝基础土体的冻胀性等级、含水量和遮蔽度等因素进行综合分析。总体而言，溢洪道上部及阳坡，置换层厚度一般不大，但在下坡处却需要较厚的置换层。具体置换深度应根据相关规范设计。

3.1.4基土夯实措施

采用机械碾压法，在0.25~0.30 m的土层上进行覆盖；人工压实，厚度为0.15~0.20 m，压实度在1.6t/

以上。为了确保溢洪道的安全，溢洪道顶部的宽度要保持一定的稳定性，并且边坡的坡度要符合下列条件：边坡的坡比不能超过1:1，而过水的部分不能低于1:0.5；风化岩斜坡坡度不小于1:0.2~0.5。

3.2主体质量及检修

3.2.1选材与构造型式

淤地坝工程溢洪道设计与施工时，应选用钢筋混凝土、预应力混凝土等抗冻融、耐久性能优良的材料。同时，建议采取宽浅式溢洪道和陡坡式溢洪道等措施，以增强溢洪道的抗冻胀性能。此外，要根据不同地区的气候、地质情况，采取不同的防冰技术。

3.2.2避免纵向构造

为使溢洪道的纵缝无法与溢洪道的正常水位重合，应将纵缝设置在与坝顶的交点处。根据规范，横向膨胀缝的间距为8~12 m。膨胀段的处理要紧实、可靠，接缝宽度要合适、一致。清除缝隙中的土后，用喷砂机清洗，将沥青油毡和麻布封缝，橡皮胶带进行止水处理。胶带应放在合适的地方，并以适当的方式摆放。

3.2.3溢洪道的检修与维护

为防止淤地坝工程的溢洪道发生冻胀性病害，溢洪道的日常维修与维修显得尤为重要。首先要清除溢洪道中的杂物，保证泄洪道的通畅。其次，对洪道面的开裂及破损处进行修复，阻止洪水渗入建筑物内；而且，应加强泄洪道的泄流，保证泄洪道的畅通，防止因洪水引起的冻胀破坏。最后，对溢洪道结构稳定与安全进行定期检测，及时发现、解决隐患。采取上述措施，对淤地坝溢洪道的冻胀性病害进行防治，降低了病害的发生率。

3.2.4 溢洪道的在线监测

为实现对淤地坝工程的溢洪道冻胀性病害的及时检测与治理，可利用在线监测技术对其进行实时监测。具体而言，在溢洪道上安装温度传感器和应变仪等测量装置，达成对坝体温度和变形的监测目的。如果出现任何异常情况，可以立即采取应对措施。

结语

溢洪道冻胀灾害是一项十分复杂的工程问题，涉及到多方面的因素。本文不仅分析了传统的加固措施，而且还引入新技术手段，优化冻胀灾害的治理方式。例如，在溢洪道建设过程中，通过引入新材料，可以提高溢洪道防冻能力；通过智能技术实现实时监控与预警；通过生态恢复手段改良基础土壤。

参考文献

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作者简介：

惠起萍，1976.6.2，女，汉族，陕西延安市安塞区人，大学本科。主要研究方向：水利水电工程。