中小型病險(xiǎn)水庫大壩除險(xiǎn)加固技術(shù)研究

趙修斌

（盛源鑫項(xiàng)目管理股份有限公司 710016）

中小型病險(xiǎn)水庫大壩除險(xiǎn)加固技術(shù)研究

趙修斌

（盛源鑫項(xiàng)目管理股份有限公司 710016）

我國是目前世界上擁有土石壩最多的國家之一，其中中小型水庫大壩以土石壩為主要壩型。土石壩工程在防汛抗旱等工程中起到了重要作用，推動(dòng)著人類工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但由于各種客觀條件原因的限制，使得土石壩存在嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，影響到了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此本文通過一個(gè)工程實(shí)例對(duì)中小型土石壩危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，提出了一套加固設(shè)計(jì)方案，通過工程實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證，具有一定的可靠性，希望該設(shè)計(jì)方案對(duì)同類型工程起到參考作用。

中小型病險(xiǎn)水庫；除險(xiǎn)加固；加固要點(diǎn)；防滲設(shè)計(jì)

某水庫以灌溉為主，總?cè)萘繛?143萬立方米，年平均徑流量為1453.2立方米，其水庫大壩壩址以上的控制流域?yàn)?7.3平方千米，兼顧汛期防洪和人們生活等功能。水庫建于1967年，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要作用，由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因，使得其質(zhì)量缺陷日益暴露，并危及到下游人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，在當(dāng)?shù)卣慕M織下對(duì)其雖然進(jìn)行過幾次加固，但效果扔不能然人滿意，因此被列為了該省病險(xiǎn)中型水庫名列。

1 大壩除險(xiǎn)加固必要性

經(jīng)過對(duì)該壩體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)概水庫大壩存在多重安全隱患，在壩頂多處出現(xiàn)了裂縫，同時(shí)在對(duì)防浪墻也沒有設(shè)置伸縮縫，收到周圍環(huán)境的影響，擋土墻產(chǎn)生了隆起膨脹變形，嚴(yán)重影響到安全性。經(jīng)過專家評(píng)估分析，水庫北邊的山體具有較大的滑坡可能性，且當(dāng)滑坡產(chǎn)生后將直接進(jìn)入水庫溢洪道，堵塞溢洪道，使發(fā)生洪水時(shí)嚴(yán)重影響水庫大壩的安全。由于施工質(zhì)量問題，在輸水涵洞內(nèi)表面處，混凝土表面蜂窩明顯，麻面嚴(yán)重，沖刷嚴(yán)重，特別是在洞底。各個(gè)閥門因?yàn)殇P蝕風(fēng)化老化等原因啟閉困難。在壩頂?shù)姆姥垂芬惨驗(yàn)槭艿缴衔奶岬降幕麦w的影響，對(duì)出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)的防汛工作帶來不利影響，隧洞出水節(jié)制閘也和輸水涵存在同樣問題，蜂窩、麻面、露石、孔洞等缺陷。所以根據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求，對(duì)該大壩必須進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

2 除險(xiǎn)加固方法介紹

目前長財(cái)用的除險(xiǎn)加固方法有兩種，混凝土防滲墻技術(shù)和灌漿法，二者都是對(duì)壩體進(jìn)行垂直防滲。混凝土防滲墻技術(shù)是在掏槽孔內(nèi)注漿防滲，具體是利用特殊的掏槽機(jī)械設(shè)備在壩體上進(jìn)行掏槽，是兩邊到達(dá)壩體兩岸的穩(wěn)定基巖層或防滲層，掏槽底部到達(dá)穩(wěn)定防滲基巖段，施工中為了防止塌孔，在注入混凝土之前在掏槽孔內(nèi)注滿泥漿，再當(dāng)注混凝土?xí)r將導(dǎo)管插槽孔底部進(jìn)行注入混凝土置換出泥漿，達(dá)到壩體防滲的目的[1-3]。該方法環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，在各種復(fù)雜底層中都可滿足要求。灌漿法則是向被灌地層中預(yù)先打入套管，將制備的漿液通過高壓泵注入地層中，堵塞孔隙、裂隙或溶洞，阻斷透水源，達(dá)到防治目的，該方法中的地層通常宜為砂卵石、溶洞或裂隙較大的基巖等。

3 除險(xiǎn)加固方案選擇

對(duì)本工程進(jìn)行分析，在該大壩加固方案主要采用以下兩種，抓斗法造混凝土防滲墻結(jié)合帷幕灌漿和高壓擺噴灌漿防滲墻結(jié)合帷幕灌漿。抓斗法造混凝土防滲墻結(jié)合帷幕灌漿方案采用抓斗法造混凝土防滲墻處理方法對(duì)壩體填土和壩基覆蓋層進(jìn)行防滲處理，處理長度為367m，防滲墻厚度為0.6m，墻體底部深入到穩(wěn)定基巖0.5m，壩體中軸線位于墻體悲涼1m處，進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)帷幕孔中軸線與防滲墻的中軸線重合，按一排布置，孔距2.5m，布置150孔，總長度為灌注范圍為375m，具體的灌注深度根據(jù)施工實(shí)際情況進(jìn)行確定。在方案II中采用高壓擺噴灌漿防滲墻結(jié)合帷幕灌漿進(jìn)行處理，該方案采用二管高壓擺噴灌漿防滲墻對(duì)壩體填土及壩基覆蓋層進(jìn)行防滲處理，防滲板墻位置設(shè)計(jì)與方案I相同，處理范圍也相同，進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)與方案I比較，在基巖段時(shí)采用旋噴方式，以旋噴固結(jié)體作為壩基帷幕灌漿的壓頂板。通過綜合分析，對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，方案一工藝較為先進(jìn)，投資少，因此本工程中采用方案一進(jìn)行大壩除險(xiǎn)加固處理。

4 防滲加固技術(shù)要點(diǎn)

（1）確定灌漿帷幕厚度

根據(jù)壩體地基基巖段巖石性質(zhì)的不同，選擇帷幕的布置方式（選用單排或雙排帷幕），當(dāng)采用單排帷幕時(shí)，帷幕寬度一般可采用孔距的 0.7-0.8倍進(jìn)行計(jì)算?；蛘卟捎霉絋=H/J進(jìn)行計(jì)算，式中H為最大設(shè)計(jì)水頭，m，T帷幕的允許比降。

（2）防滲處理后滲流計(jì)算

在防滲處理后滲流計(jì)算中通常采用理正軟件實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)定各參數(shù)進(jìn)行結(jié)果計(jì)算，從計(jì)算出的結(jié)果中我們可以看到設(shè)計(jì)水位下壩體浸潤線及其下游出逸點(diǎn)的位置還有壩體及壩基內(nèi)的流網(wǎng)圖。通過在“各點(diǎn)比降計(jì)算值圖”中查找得不同土層之間的滲透比降均小于 0.5，壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸比降也均小于0.45，因此本工程中所采用的施工方案起到了除險(xiǎn)加固作用[4]。

（3）上游塊石護(hù)坡設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有上下游壩坡不變的前提下對(duì)護(hù)坡進(jìn)行處理，土石壩護(hù)坡一般從坡底到坡頂全斷面護(hù)坡，坡體的下部采用拋石護(hù)坡，上部采用塊石護(hù)坡，活潑主要作用在于保護(hù)壩體，使其不受暴雨風(fēng)浪等外界力量的破壞，保證大壩的安全。干砌石護(hù)坡施工時(shí)為了避免因雨水沖刷而使石頭下陷，要求石料以下礫石墊層鋪設(shè)必須平整，同時(shí)也要保證在石塊鋪設(shè)時(shí)沒有較大的縫隙，保證石塊的穩(wěn)定。

（4）下游壩面排水設(shè)計(jì)

在下游壩面設(shè)置縱橫向的排水溝用來排出落在把面上的水。根據(jù)一般施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)規(guī)范要求，沿著大壩軸線方向，每50到100米布置一條橫向的排水溝，排水溝斷面尺寸一般為 0.3m×0.3m，施工材料選用混凝土或者漿砌石，邊坡上的縱向排水溝斷面寬一般為0.3到0.4m，深一般為0.2-0.3m，常布于馬道內(nèi)側(cè)。在壩坡與岸坡連接處還應(yīng)設(shè)置雨水截水溝，攔截雨水，避免雨水沖刷對(duì)壩體造成破壞。雨水截水溝的施工材料與排水溝相同，其尺寸大小根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤炅康拇笮砭唧w確定。

（5）大壩白蟻防治

白蟻是大壩非常危險(xiǎn)的危險(xiǎn)源，特別是在大壩的兩端和山體的交匯處以及壩內(nèi)壩外坡水位以上適合白蟻群居的地方都會(huì)遭到白蟻的危害，對(duì)此，在施工現(xiàn)場(chǎng)一般采用如下方法進(jìn)行防治：第一，對(duì)于兩岸壩面，主要通過預(yù)防和誘殺進(jìn)行處理，同時(shí)輔以壩身灌漿來進(jìn)行綜合防治；第二，分析大壩產(chǎn)生自蟻的原因，采取相應(yīng)的治本措施，應(yīng)用物理化學(xué)的手段進(jìn)行防治；第三，加固大壩自蟻預(yù)防主要對(duì)象還是大壩下游坡面和大壩與山體結(jié)合的部位，在此處應(yīng)該加強(qiáng)防范。

5 結(jié)論

我國人口眾多，擁有的水庫也是最多的，因此水庫安全與民生息息相關(guān)，研究水庫安全具有重要意義。在我國土石壩是應(yīng)用最多的一種壩型，由于技術(shù)材料等眾多因素的影響，許多土石壩存在不同程度的缺陷，本文通過具體的工程實(shí)例，分析了除險(xiǎn)危險(xiǎn)的原因，對(duì)病險(xiǎn)水庫進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行了驗(yàn)證，最后對(duì)護(hù)坡防護(hù)以及白蟻的防治進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)說明，保證壩體安全。

近十幾年來，通過對(duì) 100多座病險(xiǎn)水庫的加固工程實(shí)踐，對(duì)各類加固技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，有關(guān)專家現(xiàn)在提出了堆石壩變形控制灌漿技術(shù)、面板堆石壩墊層灌漿加密技術(shù)、瀝青混凝土心墻壩防滲體重構(gòu)技術(shù)、大流量滲漏通道堵漏技術(shù)等，并在工程實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，隨著研究的不斷深入，更新更有效的技術(shù)也將會(huì)在不久的將來出現(xiàn)。

[1]嚴(yán)祖文.病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)研究綜述[J].中國科技信息，2009 (16）39-41.

[2]程圣國.小型土石壩病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)研究[J].小水電，2005 (06）43-44.

[3]謝天宇.病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固[J].中國水利，2008 (24) : 20-21

[4]胡江.蘇懷智.基于生命質(zhì)量指數(shù)的病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固效應(yīng)評(píng)價(jià)方法[J].水利學(xué)報(bào).2012 ( 7):852-868.

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