小型砌石拱壩滲漏處理及質(zhì)量控制要點探討

張志彬

(昌黎縣農(nóng)業(yè)開發(fā)辦公室,河北 昌黎 066000)

小型砌石拱壩滲漏處理及質(zhì)量控制要點探討

張志彬

(昌黎縣農(nóng)業(yè)開發(fā)辦公室,河北 昌黎 066000)

小型砌石拱壩的建設(shè)地點多為山區(qū)，其滲漏問題一直是工程安全和度汛抗洪的管理重點，拱壩體滲漏處理就成為水庫除險加固的重要目標(biāo)，在施工過程中對滲漏點進(jìn)行分析，確定處理的主要目標(biāo)，按關(guān)鍵部位的施工特點進(jìn)行質(zhì)量控制，使?jié)B漏處理施工達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

拱壩；滲漏；質(zhì)量控制

1 小型砌石拱壩基本結(jié)構(gòu)

小型砌石拱壩主要由攔河壩、擋水墻和放水洞等組成。攔河壩壩型為圓弧型等半徑漿砌石單曲拱壩，混凝土心墻防滲。攔河壩基礎(chǔ)位于壩體底部及兩側(cè)與巖石結(jié)合部位，壩體分中間溢流壩段及兩側(cè)非溢流壩段，非溢流壩段上游側(cè)設(shè)防浪墻。攔河壩中部主河槽部位為溢流壩段，為無閘門控制的壩頂實用溢流堰。放水洞位于攔河壩左側(cè)和右側(cè)，為壩內(nèi)埋管，出口采用手動閘閥控制，并設(shè)啟閉機室。為處理壩體嚴(yán)重滲漏，保證大壩安全，除險加固項目主要由新建攔河壩上游防滲混凝土面板，非溢流壩段加高，溢流堰面改造，放水洞出口改造等組成。

2 處理前砌石拱壩滲漏主要因素分析

在山區(qū)，砌石拱壩是六、七十年代修建的小型水庫的主要壩型之一。由于工程沒有科學(xué)、規(guī)范的建設(shè)程序，機械化程度有限，施工技術(shù)力量薄弱，導(dǎo)致施工質(zhì)量較差。在水庫除險加固施工中，對原漿砌石拱壩的壩基、壩體、壩肩及放水涵洞四個與壩體接觸部位的易滲漏點施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，并分析其滲漏原因。壩基滲漏主要因素為山區(qū)河道匯水量大、歷時較短，加大了施工過程中的排水難度，在壩基地質(zhì)條件較差的部位，施工中清基不徹底，未見新鮮巖層，或者根本未做防滲處理，導(dǎo)致在水庫蓄水后，在上下游水位差作用下沿壩基松散覆蓋層透水，透過壩基巖石的孔隙、裂隙、斷層而形成滲漏。壩體滲漏的主要因素為在砌石施工中，砂漿抗凍等級過低，多年運行后由于凍融破壞致使砂漿脫落；又受施工條件限制，塊石的使用無統(tǒng)一的要求，規(guī)格大小不一，強度等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，砌筑工藝簡單等，導(dǎo)致壩體運行后形成不均勻沉降，形成貫穿性裂隙。放水涵管處滲漏為涵管外側(cè)與壩體接觸部位，填筑砂漿飽滿度不夠，運行過程中水沿管壁進(jìn)行滲漏。壩肩滲漏的質(zhì)量因素為未探明的巖體裂隙和對巖體破碎帶或風(fēng)化帶清理不徹底，導(dǎo)致壩體與岸坡結(jié)合質(zhì)量差，蓄水后形成滲漏。

3 滲漏處理關(guān)鍵部位質(zhì)量控制

在施工過程中，通過對建庫時導(dǎo)致砌石拱壩滲漏的質(zhì)量因素進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)計圖紙，將壩體滲漏處理主要質(zhì)量控制目標(biāo)確定為壩基礎(chǔ)巖石開挖、上游壩面混凝土防滲面板施工、放水涵管施工和壩肩灌漿施工四個部分[1-2]。

3.1 壩基巖石開挖

壩基巖石開挖清理施工，能否按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開挖至新鮮巖石是防止壩基處滲漏的關(guān)鍵。

(1)從質(zhì)量控制方面來講，項目劃分時將該單元工程劃分為重要隱蔽單元工程，施工單位在現(xiàn)場形成剖面圖、影像資料、自檢數(shù)據(jù)，監(jiān)理復(fù)核后進(jìn)行聯(lián)合小組驗收，最后報監(jiān)督機構(gòu)核備，從程序上嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，保證了工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

(2)水庫壩前淤積較深時，開挖難度大，降水量較大，巖石開挖干場作業(yè)不易保障，施工中利用長臂挖掘機進(jìn)行淤泥開挖，為防止淤泥塌落至工作面，分層用沙袋進(jìn)行圍擋，利用泥漿泵和潛水泵輪換進(jìn)行排水，輪班更換工人進(jìn)行施工，增加機械、設(shè)備、人員的配制，在短時間內(nèi)為巖石開挖保質(zhì)保量的完成，提供必要的施工條件。

(3)在壩基設(shè)計圖紙高程與實際施工情況出現(xiàn)差別的時候，采取以實際開挖至巖石為準(zhǔn)，有效地避免因為地質(zhì)情況不明，盲目施工給工程留下質(zhì)量隱患。

3.2 壩體上游面板施工

壩體上游面板采用抗凍、抗?jié)B混凝土，對原壩體漿砌石面進(jìn)行清縫，沖刷干凈后進(jìn)行混凝土面板澆筑。面板表層設(shè)鋼筋網(wǎng)，面板與原壩體間采用錨筋連接，錨筋與鋼筋網(wǎng)連接。為保證面板的整體性，同時確保起到拱梁傳遞力作用，面板不設(shè)橫縫，為防止裂縫及方便施工，在面板上設(shè)寬縫(見圖1)，縫內(nèi)預(yù)留插筋，待混凝土溫度應(yīng)力穩(wěn)定后，再焊接面層鋼筋及連接鋼筋，回填微膨脹二期混凝土。質(zhì)量控制重點從面板施工工藝來分析，基礎(chǔ)混凝土、壩體混凝土二部分施工內(nèi)容即是壩體滲漏處理的核心工作，也是質(zhì)量控制的重要目標(biāo)。

圖1 小型砌石拱壩示意圖

基礎(chǔ)混凝土施工(圖1中J1、J2、J3)在混凝土與巖石的結(jié)合處，在面板基礎(chǔ)底部設(shè)止水槽，深入弱風(fēng)化巖石不少于1 m，保證接縫處防滲質(zhì)量。由于基礎(chǔ)排水強度大，工作面窄小，周圍開挖淤泥堆積較高，要求混凝土澆筑時，混凝土的生產(chǎn)必須保證短時間基礎(chǔ)混凝土的澆筑強度，確?；A(chǔ)澆筑的整體性。這樣可以降低施工中的安全風(fēng)險，還可以杜絕由于混凝土冷縫的處理施工給工程帶來的質(zhì)量隱患。

壩體混凝土施工(圖1中Q1、Q2、Q3)質(zhì)量控制過程就是處理壩體滲漏的過程，主要是對形成滲漏通道的各個節(jié)點進(jìn)行管控。

施工中原壩體漿砌石清縫是個耗時、持久的工作，要求施工人員清縫必須徹底，縫深和縫寬達(dá)到規(guī)范和設(shè)計要求，并清洗干凈，對于已經(jīng)脫落的勾縫部位進(jìn)行重點清理，確?；炷梁蜐{砌石面的有利結(jié)合。

錨筋的錨固要注意施工前量測漿砌石拱壩的厚度，錨固長度在滿足設(shè)計規(guī)定的長度基礎(chǔ)上，隨實際壩體厚度而變化，鉆孔時應(yīng)注意不能穿過壩體，錨固砂漿必要時摻加化學(xué)材料加強錨固質(zhì)量和防滲性能，確保不能因鉆孔、錨固形成穿過壩體的空隙。

根據(jù)拱壩的特點，在模板使用時無法使用大塊定型模板，只能使用小模板進(jìn)行拼裝，施工中要求模板縫隙必須密實，避免澆筑過程中漏漿，混凝土出現(xiàn)蜂窩、孔洞。模板的規(guī)格導(dǎo)致混凝土施工橫縫出現(xiàn)較多，要求加強對混凝土施工縫鑿毛的質(zhì)量控制，并設(shè)置止水槽，將由施工縫原因?qū)е聣误w滲漏處理不達(dá)標(biāo)的隱患降到最低。

壩體混凝土澆筑，在兩個類似的拱壩加固工程中，通過對自拌混凝土和商品混凝土進(jìn)行比較，商品混凝土和易性較好，流動性大，更適合拱壩面板混凝土的施工，且澆筑后的混凝土質(zhì)量較好，在澆筑過程中注意不要觸動鋼筋網(wǎng)片，避免保護層厚度變大，澆筑后出現(xiàn)表面裂縫。

壩體微膨脹二期混凝土要求寬縫鑿毛要徹底，達(dá)到設(shè)計要求，要在設(shè)計要求的時間后進(jìn)行澆筑，并注意微膨脹混凝土拌合質(zhì)量。

外觀質(zhì)量是評定工程質(zhì)量等級的主要條件，由于混凝土面板施工中使用小型模板，導(dǎo)致棱角較多，易出現(xiàn)麻面。在進(jìn)行混凝土面板處理中，不建議利用化學(xué)工程膠將整個外露面進(jìn)行刷抹，這樣外觀評定失去了工程本身的真實性，其次有些工程膠不能達(dá)到預(yù)期效果，給外觀質(zhì)量造成更大的影響。

3.3 放水涵管施工

放水涵管的施工分為老涵管加固處理和新建涵管，老涵管加固處理應(yīng)注意涵管內(nèi)襯鋼管與原涵管間灌漿處理，新建涵管應(yīng)注意涵管與砌石壩之間空隙封堵的質(zhì)量控制。

3.4 壩肩灌漿施工

壩肩灌漿施工主要采取帷幕灌漿的形式進(jìn)行，灌漿機械一般較簡單，制漿站一般布置在壩肩一側(cè)，漿液通過輸漿管送到漿液攪拌機，經(jīng)稀釋到要求水灰比后即可進(jìn)行灌漿。灌漿一般采用自上而下的灌漿法，分段進(jìn)行施工。施工中按灌漿試驗確定的或監(jiān)理批準(zhǔn)的水灰比施灌，漿液由稀到濃逐級變換。灌漿壓力按施工圖或監(jiān)理指示執(zhí)行。灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)立即會同監(jiān)理人員及時進(jìn)行驗收，驗收合格后進(jìn)行封孔。對于單位時間注入量大、灌漿難以結(jié)束的孔，采用降壓、加濃、間歇灌注等措施。灌漿中，發(fā)現(xiàn)漏、冒漿時，視情況采取嵌縫、表面封堵降壓等措施，這兩種情況的出現(xiàn)一般灌漿后防滲效果都不理想，應(yīng)分析原因，對壩肩滲漏處理重新確定合理的施工方案進(jìn)行施工。

4 建 議4.1 壩基施工

壩體基礎(chǔ)開挖會出現(xiàn)已經(jīng)加固過的混凝土基礎(chǔ)，但在設(shè)計圖紙中為巖石開挖，施工中應(yīng)以不擾動牢固的基礎(chǔ)為原則，處理后進(jìn)行上部的施工；避免基礎(chǔ)擾動清理后引發(fā)更多的質(zhì)量與安全問題。

4.2 壩體施工

壩體滲漏處理后防滲效果不達(dá)標(biāo)，說明沒有達(dá)到工程施工的質(zhì)量目標(biāo)。出現(xiàn)這種問題的原因多為混凝土冷縫處理不徹底、回填微膨脹二期混凝土不密實，形成滲漏。避免質(zhì)量問題的出現(xiàn)可從模板的選擇及在應(yīng)力計算合理的情況下優(yōu)化設(shè)計盡量減少寬縫的數(shù)量。應(yīng)加強施工縫混凝土的鑿毛和混凝土施工質(zhì)量，對于自檢認(rèn)為不合格的混凝土缺陷，要及時進(jìn)行處理，對缺陷部位進(jìn)行鑿除或利用化學(xué)漿液對施工縫進(jìn)行灌縫處理，減少質(zhì)量問題的發(fā)生。

4.3 壩肩施工

在壩肩的灌漿施工中，若灌漿后防滲效果不理想，應(yīng)及時分析地質(zhì)情況，重新制定可行的施工方案，可采取對巖體表面采用噴射混凝土進(jìn)行加固處理，或徹底對破碎帶進(jìn)行開挖，保證壩肩滲漏處理質(zhì)量。

5 結(jié) 語

小型漿砌石拱壩滲漏處理為水庫除險加固的一種類型，在加固前要針對拱壩的結(jié)構(gòu)和特點，對未處理前的壩體主要滲漏因素進(jìn)行分析，才能在施工中對壩基、壩體、放水涵管及壩肩的工程質(zhì)量進(jìn)行有效控制，才能保證工程順利實施，解決壩體滲漏的問題。

[1] 吳彥斌.承德市小型水庫除險加固處理措施探討[J].中國水運,2013，13(6)：196-197.

[2] 潘勇，徐生有.小型砌石拱壩壩體漏水處理方案探討[J].小水電,2010(1)：15-17.

張志彬(1963-)，男，工程師，主要研究方向為農(nóng)業(yè)開發(fā)項目管理。E-mail:yangjiadong@163.com

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2096-0506(2015)02-0053-03