對病險水庫安全診斷與除險加固新技術(shù)分析

楊衛(wèi)平

【摘要】本文立足病險水庫安全診斷和出險加固的工程實(shí)際，介紹了集評價與管理于一體的安全診斷技術(shù)，介紹了幾種除險加固的新技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】病險水庫安全診斷除險加固新技術(shù)

前言

當(dāng)前，我國水庫數(shù)量眾多，很多都建立于二十世紀(jì)七十年代作用，由于受到諸多因素的影響，致使很多水庫建設(shè)存在自身的不足，在經(jīng)歷多年的使用，病險問題突出，極大程度上影響了其功能的使用。

1、對病險水庫安全診斷與除險加固新技術(shù)研究背景的介紹

1.1對病險水庫存在背景介紹

據(jù)水利普查顯示，我國各類水庫數(shù)量大幅度增多，規(guī)格大小不一，但是，很多中小型水庫都建于二十世紀(jì)七十年代作用，鑒于受到當(dāng)時經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、資金等索方面因素的制約，很多水庫在基本建設(shè)程序方面都存在漏洞，應(yīng)用于防洪方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不高，存在諸多質(zhì)量隱患，同時，加之工程時間長、管理和防護(hù)工作不到位等，致使水庫很難保證安全運(yùn)行，病險水庫形成，在整個水庫數(shù)量中比重較大。病險問題的存在，一定程度上使得水庫的攔蓄功能受到影響，整體調(diào)配能力被降低，不利于水庫效益的獲取，嚴(yán)重威脅居民的生存，對交通作為較大程度的不利影響。

1.2病險水庫安全診斷與除險加固新技術(shù)產(chǎn)生的背景

在國內(nèi)，政府十分重視水庫大壩的安全問題，出臺了諸多相關(guān)法律法規(guī)，以期實(shí)現(xiàn)對水庫的安全、科學(xué)的管理，制定相應(yīng)應(yīng)對規(guī)范，加強(qiáng)安全管理，組織相關(guān)工作進(jìn)行出險加固。在一定程度上提高了水庫防洪功能，對病害進(jìn)行了有力的消除。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，水庫安全診斷和初檢加固技術(shù)得到長足發(fā)展和提高，一些新技術(shù)應(yīng)時而生，推動了安全診斷和除險加固技術(shù)的提升，極大程度上保證了水庫功能的發(fā)揮。

2、對病險水庫安全診斷技術(shù)的介紹

2.1對深水聲像復(fù)合查漏技術(shù)的分析

對于水下的滲漏情況，存在諸多檢測方式，但是，一旦深度超過五十米，就會出現(xiàn)滲漏點(diǎn)分散的情況，滲漏的流速較小，這種環(huán)境下的滲漏檢測給水下檢測技術(shù)創(chuàng)造了巨大的難度。聲像復(fù)合查漏技術(shù)的應(yīng)用原理是多普勒效應(yīng)，首先借助聲納技術(shù)，檢測出聲波的能力分布結(jié)構(gòu)，找到滲漏聲源的具體方位，而后結(jié)合水流質(zhì)點(diǎn)流速方程，借助聲納，實(shí)現(xiàn)對異常區(qū)域位置的準(zhǔn)確定位，而后，利用水下攝像裝置，對入滲點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，應(yīng)用導(dǎo)管示蹤法，對滲漏源進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的檢測。綜合多種水下檢測技術(shù)，深水聲像腐惡查漏技術(shù)的精度更高，突破了深度大、流速低的環(huán)境的限制。

2.2對粗粒料取樣與鉆孔可視化技術(shù)的介紹

為了進(jìn)行土石壩后期隱患和填筑治理的診斷，鉆探和取樣試驗(yàn)十分關(guān)鍵，是常用的方法。對于大壩厚度較深的土層以及較為粗糙的填料，膠結(jié)性較差，給鉆孔和成孔帶來難度，尤其是進(jìn)行取樣的過程中，很容易破原有的結(jié)構(gòu)，很難如實(shí)反映大壩的實(shí)際填筑狀態(tài)。因此，粗粒取樣和鉆孔可視化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。一種直徑130毫米好110毫米的雙管內(nèi)筒式錘擊取樣器被研究出來，能夠?qū)?厘米以下的小粒徑的砂層等進(jìn)行有效錘擊，而后裝入取樣筒內(nèi)，產(chǎn)生的擾動性不大，能夠全面保證芯樣的原有構(gòu)造。這種取樣器的外管通常由蓋頭、接頭等構(gòu)造組成，內(nèi)管呈現(xiàn)圓筒形，主要是由鐵皮板制作而成。鉆頭的材質(zhì)為合金，底部形狀為尖靴形，進(jìn)行了淬火的處理，目的是保證強(qiáng)度和硬度。通過改造之后的鉆頭能夠更加容易地進(jìn)入巖層，較為容易地進(jìn)入內(nèi)筒之內(nèi)。這種方式的取樣裝置使得獲取率得以提升，借助可視化設(shè)備，能夠較大幅度提升勘探的精確度，能夠?qū)崿F(xiàn)巖心較長時間范圍內(nèi)的存儲。

2.3對水庫安全智能評價與管理一體化系統(tǒng)的介紹

在我國，水利從業(yè)人員技術(shù)水平不高，能力不強(qiáng)，尤其是信息技術(shù)方面，更加缺乏綜合性的業(yè)務(wù)能力，造成很多平臺在建成之后，很難實(shí)現(xiàn)共存和兼容，因此，研發(fā)了水庫安全智能評價與管理一體化綜合服務(wù)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠綜合進(jìn)行監(jiān)測、調(diào)度、維修等諸多內(nèi)容，同時，形成相應(yīng)的安全評價文件，為診斷及整改提供可行的數(shù)據(jù)。

3、對除險加固新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的介紹

3.1采用灌漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)對堆石壩變形的有效控制

對于堆石壩而言，主要的病害類型就是孔隙率較大、出現(xiàn)嚴(yán)重的變形和超標(biāo)。對于這種情況，主要的技術(shù)要點(diǎn)就是對堆石壩進(jìn)行變形的有效控制，主要的應(yīng)對舉措就是采用灌漿技術(shù)，控制灌漿，實(shí)現(xiàn)對砌石空間的有效填充，膠結(jié)性提高，達(dá)到對變形的有效控制。針對不同位置的灌漿，其指標(biāo)和要求不盡相同，因此，需要有效控制漿液，進(jìn)行室內(nèi)漿液試驗(yàn)，制定不同位置漿液的不同材料和配比。為了有效避免成孔難、效率低、漿液流失的問題，要綜合進(jìn)行漿液試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)，保證漿液的配比能夠滿足設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，有效發(fā)揮灌漿填充的作用。針對鉆孔中出現(xiàn)的卡鉆等現(xiàn)象，形成了多種堆石體高效成孔的成套技術(shù)，有效解決了鉆孔過程中出現(xiàn)的諸多問題，屬于關(guān)鍵性的成孔技術(shù)。最終確定的控制灌漿漿液指標(biāo)為：28d結(jié)石體強(qiáng)度大于5.0MPa，塑性粘度控制在0.15-0.25Pa·s。對于漿料，主要是由粉煤灰、水泥以及一些外加劑組成，保證配比控制在250：75：120-200。圖1展示了灌漿孔的主要結(jié)構(gòu)圖，設(shè)置8排的側(cè)砌石體在上游，其中2排為封閉式的灌漿孔，孔距和排距分別為1.5米和1.0米，設(shè)置2排垂直灌漿孔在下游側(cè)堆石體內(nèi)，孔距和排距都設(shè)計為1.0米。

3.2針對面板堆石壩采取墊層灌漿加密技術(shù)

對于面板堆石壩，在進(jìn)行施工的進(jìn)行中，比較容易出現(xiàn)面板與墊層之間的脫空現(xiàn)象，同時，在使用過程中，面板的漏水現(xiàn)象也會致使墊層被滲透，使得墊層的材料受到破壞，同時，這種壩體又不能進(jìn)行完全意義上的放空水庫，因此，一旦墊層在大壩投入使用后出現(xiàn)問題，就只能借助高水頭荷載作用進(jìn)行維修。在這種情況下，擠壓型鉆頭鉆孔技術(shù)得以出現(xiàn)，能夠有效進(jìn)行壩頂平行面斜孔的施工，應(yīng)用擠壓限量灌漿技術(shù)。這種技術(shù)能夠在水庫完全運(yùn)行下進(jìn)行墊層的加密操作，不會對混凝土面板造成位置的移動。

3.3針對瀝青混凝土心墻壩進(jìn)行了防滲體重構(gòu)技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)對黏土物料不足的問題，出現(xiàn)了瀝青混凝土心墻壩，但是，很多這種墻體，在進(jìn)行蓄水之后，出現(xiàn)不同情況的滲漏問題。這種墻在結(jié)構(gòu)上不夠穩(wěn)固，比較單薄，如果出現(xiàn)破壞，很難進(jìn)行直接修補(bǔ)，主要是依靠當(dāng)前的技術(shù)，很難有效確定缺陷滲漏的位置。如果檢測出現(xiàn)滲漏問題，需要對防滲體進(jìn)行重新構(gòu)建，在心墻上游側(cè)過渡料填筑區(qū)，應(yīng)用灌漿技術(shù)，對防滲體進(jìn)行重構(gòu)。鑒于壩體空隙比較大，漿液比較容易出現(xiàn)擴(kuò)散的問題，使得漏獎現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，很難有效控制灌漿料的擴(kuò)散問題，因此，集中研發(fā)了多種灌漿工藝成套設(shè)備。

其中使用比較廣泛的是一種新型的鋼制套閥管灌漿配套設(shè)備，能夠承壓3MPa，鉆孔深度在50米以上，能夠有效解決漏獎、跑漿等問題，工作效率較高，材料耗費(fèi)較低。

3.4對大流量滲漏通道堵漏技術(shù)的分析

對于水庫大壩，一旦在運(yùn)行中出現(xiàn)大流量集中的滲漏問題，就會產(chǎn)生較大的危害，如果十分嚴(yán)重，會導(dǎo)致大壩和水庫的坍塌。針對這種情況，可以采取大埋深滲漏通道散粒料氣動拋投技術(shù)。在具體實(shí)施中，新津縣帷幕灌漿，對集中漏巷道進(jìn)行勘測，一旦遇到，需要使用大口徑的鉆孔向漏水的巷道進(jìn)行粒料的堵塞，將滲漏量和流速控制在合理的范圍，而后進(jìn)行灌漿防滲處理。一旦遇到大流量壩基的深部出現(xiàn)滲漏，需要先進(jìn)行擴(kuò)充式模袋灌注體的投放，形成支撐，而后進(jìn)行初步封堵，主要借助氣動拋投散粒料來實(shí)現(xiàn)，將中流轉(zhuǎn)變成滲流，最終實(shí)現(xiàn)封堵灌漿的目的。

結(jié)束語

隨著水利行業(yè)的不斷發(fā)展，病險水庫大壩安全診斷與除險加固技術(shù)得到長遠(yuǎn)發(fā)展，積累了大量的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，形成系統(tǒng)、全面以及綜合性的技術(shù)體系。但是，鑒于病害影響因素眾多，類型復(fù)雜，很多病害還沒有研究透徹，需要進(jìn)行關(guān)鍵性問題的探討，需要建立完善的評估技術(shù)，發(fā)揮信息技術(shù)的作用，應(yīng)用新技術(shù)，使用新材料和新設(shè)備，推動水庫大壩安全診斷與除險加固技術(shù)的進(jìn)步。

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