我國現有水庫 8.8 萬多座，數量居世界之首，其中中小型水庫 8.6 萬多座，約占水庫總數的 98%，這些中小型水庫大部分建成于 20 世紀的 50~70 年代，受當時的經濟、技術等條件的限制，建設標準低、工程質量差等問題較為普遍，加上運行時間長、管理設施和手段落后、后期運行投入不足等原因，工程病險問題十分突出。 據統計，全國約有病險水庫 3.9 萬座，其中中小型病險水庫約有 3.8 萬多座，占病險水庫總數的 97%左右。 大量中小型病險水庫的存在，不僅制約水庫效益的正常發揮， 而且嚴重威脅著水庫下游人民的生命財產安全。
我國土石壩病險問題主要有壩頂高程不滿足規范要求、壩體及防滲體滲漏、壩基滲漏、繞壩滲漏、下游排水體及反濾料淤堵、上下游壩坡不穩定、壩頂寬度不夠、上下游護坡損壞等等，其中除險加固中最難解決的病險問題是基礎處理。土石壩的基礎類型有巖基和軟基（包括砂礫石基礎，細砂、軟粘土、紅土和濕陷性黃土等基礎），土石壩的基礎處理措施應根據基礎類型來確定。

1 巖基基礎處理的常用措施

（1） 壩基固結灌漿。 壩基固結灌漿的設計 ，應根據壩基工程的地質條件、壩高和灌漿試驗資料確定。固結灌漿孔的孔距、排距可采用（3～4）m，或根據地質鉆探注水試驗以后的透水率大小確定。適用范圍：對于土石壩固結灌漿范圍重點在壩體防滲區與壩基防滲帷幕的結合段一定范圍內。
（2） 壩基帷幕灌漿。 帷幕灌漿就是采用鉆孔 ，進入壩基一定深度的范圍內，通過一定的壓力將水與水泥等小顆?；旌蠞{液或高分子材料組合的化學膠凝漿液灌入施灌范圍內封堵巖體中的裂縫而形成阻水帷幕， 以減少壩基滲漏量和降低滲透壓力。 帷幕灌漿是基礎防滲處理的最常見手段，對保證水庫的安全運行起著重要作用。
對于土石壩，帷幕灌漿使用的膠凝材料主要是水泥，特殊情況時使用高分子化學溶液，水泥帷幕灌漿優點在于就地取材，材料價格較低，施工工藝和施工機具簡單，效果較好；而化學灌漿一般不用于土石壩基礎處理，因其具有一定毒性，對環境有污染。 水泥漿液中還可根據施灌地層巖石裂隙發育的程度和潛水流速大小等不同情況分別摻入早強劑、塑化劑、膨潤土、粉煤灰等不同材料，以提高灌漿效果。 我國土石壩設計規范建議采用以下幾點控制巖基灌漿質量：
①灌漿帷幕的位置應與壩身防滲體結合在一起； ②灌漿帷幕的設計標準應按灌后基巖的透水率控制，1 級、2 級壩及高壩透水率宜為（3～5）Lu，3 級及以下的壩透水率宜為（5～10）Lu；③帷幕深度應根據地質條件和防滲要求而定， 底部深入相對不透水層宜不小于 5 m；④灌漿帷幕宜采用單排灌漿孔，基巖破碎帶部位和喀斯特地區宜采用雙排或多排孔。
對于高壩，根據基巖透水情況可采用雙排。多排帷幕灌漿孔宜按梅花型布置，排距、孔距宜為（1.5～3.0）m。
帷幕厚度 T 可按 T=H/J 計算。
式中 H———最大設計水頭（m）；
J———帷幕灌漿的允許比降，對一般水泥粘土漿，可采用（3～4）
對深度較大的多排帷幕， 根據滲流計算和已有的工程實例可沿深度逐漸減薄。
由于帷幕灌漿是隱蔽性工程， 灌入的漿液在壩基中充填的情況，無法做直觀評定，施工質量也難以直觀判斷。因此，在設計灌漿之前首先需了解清楚壩基的地質情況，壩基的巖性、斷層大小走向、巖石裂隙的大小、相對不透水層的埋藏深度、滲透流速大小等。 另外，為了使灌漿設計更符合實際情況，常常在設計前，先在工地進行灌漿實驗，根據灌漿實驗取得的參數， 論證采用帷幕灌漿方法在技術上的可行性、可靠性及經濟上的合理性， 從而提出可靠的施工程序和相應的灌漿材料、工序及最佳漿液的配比、灌漿孔的布置形式、孔距、孔深、灌漿參數、灌漿壓力等。

2 軟基基礎處理的常用措施

2.1 砂礫石壩基處理的常用措施

常見的砂礫石壩基， 其河床段上部多為近代沖積的透水礫石層， 具有明顯的成層結構特性。 砂礫石壩基常見的問題是滲透穩定問題， 解決的主要方法是做好防滲和排水。 防滲方式包括垂直防滲和水平防滲， 其中常見的垂直防滲包括設置軟粘土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等，水平防滲主要為上游水平防滲鋪蓋；排水措施主要包括水平排水層、排水溝、減壓井、透水蓋重等。 這些措施可以單獨使用也可以綜合使用。
各種垂直防滲措施能比較可靠而有效地截斷壩基滲透水流，解決壩基滲透穩定問題，宜優先采用。
（1） 粘性土截水墻。 當壩基砂礫石層不太深厚時，截水槽是最常用而又穩妥可靠的防滲措施。一般布置在大壩防滲體的底部（均質壩則多設在靠上游 1/3~1/2 壩頂寬處），橫貫整個河床并延伸到兩岸。 槽身開挖斷面呈梯形，切斷砂礫石層直達巖基，巖面經處理后回填粘性土料， 槽下游側按級配要求鋪設反濾料，槽底寬應根據回填土料的容許滲流坡降、與巖基接觸面抗滲流沖刷的容許坡降以及施工條件確定。截水槽上部與壩的防滲體連成整體，下部與巖基緊密結合，形成一個完整的防滲體系。截水槽的最大開挖深度一般不超過 20 m。
（2） 混凝土防滲墻。 混凝土防滲墻是指在大壩基礎用沖擊鉆或抓斗造孔，形成完整的孔槽，在槽孔中澆注混凝土， 最后形成一道連續的混凝土防滲墻體， 根據施工方法的不同分為樁柱式和槽板式兩種成墻方式。 深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較有效和經濟的防滲措施， 混凝土防滲墻具有工程量小、受地層條件制約較少、施工技術較易掌握、造價較低、運行可靠等優點。
設計原則：①適用于壩高 60 m 以內，壩身質量差，滲漏范圍普遍的均質壩、心墻壩和斜墻壩；②防滲墻應與壩體防滲體連成整體；③防滲墻應布置在壩體防滲體內，一般沿壩軸線偏上游布置；④防滲墻底應支承在堅實的基巖上，而且要嵌入不透水或相對不透水巖面以下（0.5～1.0）m，對風化較深和斷層破碎帶可根據壩高和斷層破碎情況加深； ⑤防滲墻的抗壓強度、抗滲性能及彈性模量應滿足規范要求；⑥沖擊鉆造孔的設計墻厚一般取 0.8 m，抓斗造孔一般取 0.6 m。 對需設置鋼筋籠的防滲墻，槽寬不能小于 0.5 m。
（3） 帷幕灌漿。 近年來在砂礫石沖積層采用水泥粘土灌漿建造防滲帷幕已取得了成功的經驗。
（4） 高噴灌漿。 高噴灌漿是利用置于地層的能量高度集中的射流，通過沖切、劈裂、剪切、擠壓、充填、滲變、摻攪、升揚、置換、固化等綜合作用，強制性地破壞原地層， 將地層顆粒在一定范圍內重新排列組合，在其周邊形成天然反濾層，使漿液的擴散限制在一定有限范圍內， 同時射流帶入的固化劑與地層顆粒就地攪拌，形成所需性狀的防滲結體。噴射形式一般為旋轉噴射、定向噴射、擺動噴射三種。目前，我國在砂礫石基礎進行高噴灌漿已取得了一定的成功經驗。
高噴灌漿具有可灌性好、可控性好、連接可靠、機動靈活、適應地層廣、處理深度較大、對施工場所要求不太高等優點，但當防滲深度較大時，由于鉆孔偏斜旋噴墻下部容易開岔， 高壓旋噴灌漿防滲性能不如混凝土防滲墻。
設計原則：①適用于最大工作深度不超過 40 m的軟弱土層、砂層、砂礫石層地基滲漏的處理，也可用于含量不多的大粒徑卵石層和漂石層地基的滲漏處理，在卵石、漂石層過厚、含量較多的地層不宜采用；②灌漿孔軸線一般沿壩軸線偏上游布置；有條件放空的水庫，灌漿孔位也可以布置在上游壩腳部位；③凝結的防滲板墻應與壩體防滲體連成整體， 伸入壩體防滲體內的長度不小于 1/10 的水頭；防滲板墻的下端，應落到相對不透水層的巖面。
（5） 防滲鋪蓋。 用粘性土料修筑鋪蓋與壩身防滲體相連接，并向上游延伸至要求的長度，也是土石壩砂礫石基礎常用的防滲措施。 鋪蓋的作用是延長滲徑， 從而使壩基滲漏損失和滲流坡降減小至容許范圍以內。當壩基覆蓋層深厚，缺乏采用垂直防滲措施的條件或其造價昂貴難以實現時， 適于采用鋪蓋防滲。 當上游有天然鋪蓋或壩前淤積物較厚可以利用時更值得考慮。 鋪蓋不能像垂直防滲措施那樣可以完全截阻滲流，其防滲效果有一定的限度，故多在中、小工程中使用，對高壩多和其他完全防滲措施配合使用。
鋪蓋的防滲性能取決于其長度、厚度和透水性，一般是通過計算和實驗研究來合理確定各項參數。鋪蓋土料的滲透系數至少應比地基砂礫石的相應值小 100 倍以上，最好達 1 000 倍。 鋪蓋長度超過 6～8倍水頭以后，防滲效果增長緩慢。鋪蓋前緣的最小厚度不宜小于（0.5～1.0）m，末端與心墻或斜墻連接處的厚度按容許坡降確定。 由于天然沖積層大多數不是很均勻的， 單純依靠鋪蓋難以完全達到預期的效果，因而常和下游壩基的排水減壓措施同時使用，以便有效地控制滲流，保證壩的穩定。
設計原則： ①水庫具有放空條件， 當地有做防滲鋪蓋的土料資源；②粘土鋪蓋的長度應滿足滲流穩定的要求，根據地基允許的平均水力坡降確定，一般大于 5～10 倍的水頭；③粘土鋪蓋的厚度應保證不致因受滲透壓力而破壞，一般鋪蓋前端厚度不小于（0.5～1.0）m；與壩體相接處為 1/6～1/10 水頭，一般不小于 3 m；④對于砂料含量少、層間系數不合乎反濾要求、透水性較大的地基，必須先鋪筑濾水過渡層，再回填鋪蓋土料；⑤鋪蓋土料應選用相對不透水土料，其滲透系數應比地基砂礫石層小 100 倍以上，并在等于或略高于最優含水量的情況下壓實。（6） 下游排水減壓措施。 設置排水的目的是為了防排結合，控制滲流。排水有水平排水和豎直排水兩種形式。壩后反濾蓋重由透水材料作成，用以平衡壩基揚壓力，其長度和高度根據計算確定，通常從壩腳處向下游延伸，與壩基土層之間按要求設置反濾層。
對于成層結構的砂礫石地基， 單純采用水平防滲措施，常常不能有效地降低滲透壓力，特別是當下游壩基有較不透水的土層覆蓋時， 在其下臥的砂礫石層中可能產生較大的揚壓力，導致管涌、流土以及下游沼澤化。這種情況即使采用垂直防滲措施，若果防滲效果不徹底，也會有類似的情況發生。 此時，可采用排水溝或減壓井。當下游側表土比較薄時，可開挖排水溝深入下部透水層，溝底及邊坡設反濾層，表面用塊石護砌或做成暗管式。 當表土較厚或壩基深部有強透水層時，則采用減壓井較為有效。 減壓井是深入壩基透水層中的連續并排的井群， 井徑一般大于15 cm。 井貫入強透水層中不應少于其厚度的 25%，一般采用 50%～70%，但 100%效果最好。 出口高程宜盡量降低，但應高于排水溝地面。 井周設置反濾層。 減壓井的缺點是增加了壩基滲水量。 減壓井與其他防滲排水措施共同使用時，應統一考慮，權衡利弊。

2.2 細 砂 、軟粘土 、紅土和濕陷性黃土等基礎處理的常用措施

對于細砂、軟粘土、紅土和濕陷性黃土等特殊基礎，多采用壓重、沙井等處理措施。

3 工程實例

韶山市中塘水庫大壩壩基存在滲漏， 設計采用帷幕灌漿作防滲加固處理。 大壩帷幕灌漿孔布置在壩頂中心線上，孔距 2.50 m。灌漿帷幕伸入兩岸至水庫正常蓄水位與水庫蓄水前兩岸的地下水位相交處。 設計大壩基礎帷幕灌漿孔為 48 孔，壩體內鉆土孔長度 476.09 m，基巖鉆孔長度 372.98 m；灌漿長度355.70m。 檢查孔按帷幕孔的 10%計，共 5 孔，壩體內鉆土孔長度 47.6 m，基巖鉆孔長度 35.6 m。灌漿孔布置在帷幕軸線上，一般地段均勻布置，在吸漿量大的部位稍作變更。 灌漿深度的確定，一序孔為先導孔，鉆入基巖層作壓水試驗，當吸水率小于或等于10 Lu 時，再鉆一段。在壩身處鉆孔時必須下套管， 采用循環式自上而下分段灌漿。灌漿段長度采用帷幕全長，灌漿長度在 6 m 以下的采用全段一次灌漿法，6 m以上的采用自下而上分段灌漿法。 灌漿壓力控制在0.5 MPa 以內。

4 結 語

針對中小型病險水庫大壩（土石壩）壩基所出現的各種問題，我們要根據其基礎類型，結合實際情況分析出現的原因，然后提出行之有效的解決措施及方案，嚴格要求施工程序，確保其病情、險情得到解決。