水庫(kù)主壩安全隱患分析及加固措施

郭春生

水庫(kù)主壩安全隱患分析及加固措施

郭春生

（牡丹江市河道管理處，黑龍江牡丹江157000）

國(guó)家對(duì)水利事業(yè)的高度重視，中國(guó)的水利工程建設(shè)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。由于多種因素的影響，在具體的施工中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，給水利工程帶來(lái)一定的安全隱患。因此相關(guān)的水利部門(mén)應(yīng)該采取科學(xué)合理的措施來(lái)對(duì)水庫(kù)的堤壩進(jìn)行加固和維護(hù)。文章對(duì)某水庫(kù)主壩的安全隱患和加固的措施進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的加固措施。

水庫(kù)主壩；混凝土心墻；防滲功能；安全隱患；加固措施

水庫(kù)主壩存在的安全隱患不僅對(duì)水庫(kù)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，而且也會(huì)威脅到下游區(qū)域的人民生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，采取一些切實(shí)可行的措施來(lái)解決水庫(kù)主壩的安全問(wèn)題已經(jīng)成為水利工程的施工部門(mén)亟待解決的問(wèn)題之一。所以，減少水利工程的安全隱患，對(duì)其進(jìn)行加固處理勢(shì)在必行。

1 工程概況

某水庫(kù)的總庫(kù)容量為2億m3，主要用于防洪和灌溉，另外還進(jìn)行水產(chǎn)的養(yǎng)殖，水力發(fā)電等項(xiàng)目。該水庫(kù)整個(gè)結(jié)構(gòu)是由主壩、副壩以及發(fā)電站和其他一些輔助結(jié)構(gòu)組成的綜合體系。在水庫(kù)主壩建設(shè)中普遍采用了鋼筋混凝土及黏土木板夾心墻兩種構(gòu)成的，整個(gè)霸體結(jié)構(gòu)廠460m，高48m，壩頂寬度128m。在壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了溢洪道、發(fā)電隧道雙重防洪措施。而發(fā)電隧道除了具備泄洪、發(fā)電作用外，還具有輸水、灌溉等作用，給周?chē)?jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

2 主要問(wèn)題分析

在對(duì)水庫(kù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)可以看出，土壩在最初的建設(shè)時(shí)，施工人員所用的建設(shè)材料主要是黏土模板。采用混凝土心墻、模板材料等結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，目的就是為了更好地實(shí)現(xiàn)土壩的防滲功能。但是在土壩竣工之后還出現(xiàn)了相應(yīng)的溢流現(xiàn)象。這主要和施工人員所采用的施工措施以及建筑材料的缺陷等方面有直接地關(guān)系。水庫(kù)主壩存在著一定的安全隱患，主要是長(zhǎng)期受到水流的沖刷和腐蝕。安全隱患的不斷加劇必將和周?chē)藗兊纳顜?lái)一定的困擾，同時(shí)也無(wú)法保證水庫(kù)的長(zhǎng)久運(yùn)行。究其原因主要有以下幾個(gè)方面：

2.1 主壩的心墻不符合施工標(biāo)準(zhǔn)

主壩心墻是工程結(jié)構(gòu)的主要部分，通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)的黏土心墻出現(xiàn)了不連接的現(xiàn)象。同時(shí)墻體的高度和工程的需求不符，和原設(shè)計(jì)相比差距也非常大。這種情況的出現(xiàn)使得水庫(kù)壩體自身的安全性無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在水庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的灌溉和防洪運(yùn)行中，不斷受到水流的沖刷和摩擦，久而久之就存在著一定的安全隱患［1］。

2.2 基層清理問(wèn)題

一般來(lái)說(shuō)，在壩體工程施工之前需要工作人員及時(shí)的對(duì)水庫(kù)基層施工部位進(jìn)行清除，及時(shí)的檢查基層上方存在的各種雜物、污物，確保工程的順利開(kāi)展，但是在實(shí)際施工不少施工單位為圖方便，對(duì)壩體基層清理時(shí)只進(jìn)行了簡(jiǎn)單的雜物清理，對(duì)積土和淤泥沒(méi)有進(jìn)行徹底的清理，這不僅讓基層的性質(zhì)達(dá)不到工程施工標(biāo)準(zhǔn)要求，而且還在一定程度上拖延了工程進(jìn)度，影響著工程施工質(zhì)量，因此，要注意對(duì)河床的清基程度。

2.3 泄洪發(fā)電隧洞存在的問(wèn)題

根據(jù)實(shí)際工程施工分析，水庫(kù)泄洪發(fā)電隧道問(wèn)題的出現(xiàn)主要是因?yàn)椋菏紫?，隧道?nèi)部的水流在經(jīng)過(guò)水閘陡坡的時(shí)候給隧道底部基層造成沖刷，使得基層的混凝土出現(xiàn)脫落、起皮等問(wèn)題，更有甚者出現(xiàn)鋼筋外漏現(xiàn)象，而且外露的鋼筋受到了嚴(yán)重的腐蝕。其次，由于隧道內(nèi)部長(zhǎng)期受到水流的沖刷，使得洞口的鋼板襯砌環(huán)節(jié)出現(xiàn)鋼板腐蝕，甚至還有部分出現(xiàn)了鋼板與混凝土分離的現(xiàn)象。

2.4 溢洪道的問(wèn)題

上游水庫(kù)的泄洪能力較為薄弱，一旦出現(xiàn)大量泄洪，就會(huì)波及到下游的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，使得對(duì)其生命和財(cái)產(chǎn)安全也存在著一定的威脅。存在的問(wèn)題有：

1）進(jìn)水渠邊墻高度不滿要求，且出現(xiàn)裂縫，堰上跨溢洪道拱橋出現(xiàn)不同程度的裂縫，存在安全隱患，如出現(xiàn)倒塌，嚴(yán)重影響水庫(kù)正常溢洪。

2）溢洪道基礎(chǔ)抗沖性能極差，泄槽陡坡段覆蓋層與基巖接觸帶的粉土受地下水的浸泡軟化，形成相對(duì)軟弱的結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生不均勻沉陷；泄槽邊墻及底板均出現(xiàn)裂縫；陡坡段和消力池水流流態(tài)很差，消能效果不好。

3）消力池鋼筋混凝土面層混凝土剝落，鋼筋外露；消力底板發(fā)生不均勻沉降，邊墻及底板出現(xiàn)裂縫；地下水從底板裂縫處滲出；消力池底厚度不滿抗沖要求［2］。

2.5 管理策略不合理

在水庫(kù)工程中，管理機(jī)制問(wèn)題十分突出，具體表現(xiàn)出管理人員輕浮了事，管理制度不合理、制度落實(shí)不夠、管理地下。這種現(xiàn)象的存在導(dǎo)致工程設(shè)備在運(yùn)行和維護(hù)方面權(quán)責(zé)不清，各種參與管理和建設(shè)的人員相互推卸責(zé)任，導(dǎo)致眾多的工作問(wèn)題得不到有效的解決，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅影響了工作質(zhì)量和效率，更達(dá)不到社會(huì)主義現(xiàn)代化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，給水庫(kù)管理埋下先天隱患。

3 加固設(shè)計(jì)方法

3.1 主壩的加固措施

主壩是水庫(kù)的重要組成部分，但是主壩有著諸多方面的不足，比如缺少連續(xù)的防滲體、黏土木板心墻太薄，沒(méi)有達(dá)到相關(guān)的施工規(guī)范等，使得主壩裂縫、滲漏等現(xiàn)象在處理的時(shí)候必須要提前增設(shè)一定的防滲墻，利用防身強(qiáng)來(lái)加強(qiáng)主體結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)達(dá)到處理滲漏的目的。但是在具體的工程施工當(dāng)中，由于在風(fēng)化巖層造孔比較困難，最終采用了塑性混凝土防滲墻的方案［3］。因此在處理的時(shí)候我們要盡可能的避免因?yàn)楣こ淌┕ざ斐稍瓉?lái)基層結(jié)構(gòu)的破壞，尤其是對(duì)風(fēng)化巖較小的環(huán)節(jié)，更是要高度重視巖底的整體性要求，要極可能的采用塑性較小的混凝土防滲墻進(jìn)行處理，并且對(duì)混凝土灌注孔的位置要提前加以確定和布置，要保證每一個(gè)孔洞之間的距離要在2 m，而灌入巖層內(nèi)部的混凝土砂漿必須要深入巖層5 m方可。防滲墻設(shè)計(jì)水頭在38 m以上，根據(jù)國(guó)內(nèi)已建的類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，塑性混凝土防滲墻允許滲透坡降為60～80，考慮到防滲墻深度和現(xiàn)有的施工機(jī)械性能，在參照近年來(lái)國(guó)內(nèi)已建的類(lèi)似工程防滲墻施工標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作。

3.2 防滲墻結(jié)構(gòu)計(jì)算

在對(duì)防滲墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候要利用相關(guān)的模型來(lái)進(jìn)行假定。本工程中運(yùn)用的假定方式就是文克爾的計(jì)算模型來(lái)進(jìn)行。通過(guò)這種假定可知，在防滲墻搜到一定程度的荷載力之后會(huì)將作用力支撐在壩體結(jié)構(gòu)上，這樣就會(huì)使得防滲墻和壩體結(jié)構(gòu)之間存在著一種協(xié)調(diào)性，各種不同的反應(yīng)力和各個(gè)變位之間存在著一定的關(guān)系。因此壩體本身的反力會(huì)受到深度和地層變化的影響。

4 總 結(jié)

通過(guò)以上的論述，對(duì)于水庫(kù)的主壩采取加固措施是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作，但是在具體的施工過(guò)程中受到了技術(shù)或者是材料的嚴(yán)重限制，使得對(duì)于水庫(kù)的施工質(zhì)量受到了較大的影響。在此過(guò)程中存在著安全隱患會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成直接的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)水庫(kù)的正常運(yùn)行帶來(lái)一定程度上的威脅。因此，要求相關(guān)的工作人員對(duì)水庫(kù)的各方面因素進(jìn)行檢驗(yàn)，如果出現(xiàn)了安全問(wèn)題要及時(shí)采取切實(shí)可行的措施來(lái)進(jìn)行處理，同時(shí)采取相關(guān)的加固措施。消除水庫(kù)主壩的安全隱患，保證其正常運(yùn)行。

［1］陳嵬.淺析中小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題［J］.科技致富向?qū)В?011（33）：386.

［2］曹修森.病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固幾點(diǎn)建議［J］.科技致富向?qū)В?010（05）：178.

［3］喬鳴，范金穎.初探水利工程堤壩防滲加固技術(shù)［J］.農(nóng)民致富之友，2014（01）：124.

TV698.23

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1007-7596（2015）07-0099-02

2014-10-31

郭春生（1972-），男，黑龍江樺南人，高級(jí)工程師。