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        中小型水庫病險(xiǎn)原因及其加固技術(shù)

        2010-01-01 10:20:02程運(yùn)業(yè)
        關(guān)鍵詞:病險(xiǎn)塊石粘土

        程運(yùn)業(yè)

        (安徽水利開發(fā)股份有限公司,安徽 蚌埠233000)

        1 前言

        我國(guó)大部分水庫修建于20世紀(jì)50~70年代,其中中小型水庫占絕大多數(shù),主要分布在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū),以農(nóng)業(yè)灌溉為主;部分的水庫還兼有水力發(fā)電、供水、防洪、旅游等作用。但由于受當(dāng)時(shí)施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制,加之經(jīng)過近50多年的運(yùn)行,部分水庫存在庫壩區(qū)滲漏、壩體裂縫、庫岸失穩(wěn)、淤積嚴(yán)重等問題,甚至發(fā)生了大壩潰決事故,給社會(huì)及經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失。因此,我們水利從業(yè)人員需要從科學(xué)技術(shù)的角度分析中小型水庫病險(xiǎn)原因,并探討采取如何的加固措施,這對(duì)今后加強(qiáng)水利建設(shè)是十分必要的。

        2 中小型水庫出現(xiàn)病險(xiǎn)的主要原因

        2.1 水庫庫壩區(qū)滲漏

        壩址選擇不合理。例如,在石灰?guī)r地區(qū)沒有在庫區(qū)內(nèi)壩址附近有隔水巖層的地方建壩,而選擇其他地理位置不好的地方。

        壩基基礎(chǔ)處理不當(dāng)。許多壩基,特別是一些土石混合壩,在清基時(shí)不徹底;回填土料,并且存在粘土防治層厚度過薄,起不到理想的效果。

        壩肩處理不當(dāng)。在建國(guó)后不久修建的中小型水庫,大多是沒有經(jīng)過周密的施工設(shè)計(jì),存在搶時(shí)間,趕進(jìn)度,從而忽視質(zhì)量,有的甚至將左右兩壩肩的覆蓋土取來進(jìn)行筑壩,從而導(dǎo)致兩壩肩覆土變薄,甚至沒有覆蓋層,全部巖石裸露。在水的長(zhǎng)期侵蝕作用下,巖石沿節(jié)理裂隙溶蝕,久而久之就發(fā)育成滲水通道而滲漏,或剩下的薄層覆蓋土被水壓穿而出現(xiàn)漏水。

        2.2 壩體裂縫

        溫度因素影響。在北方地區(qū),冬夏溫差較大,受熱脹冷縮作用,壩面護(hù)坡塊石經(jīng)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)。尤其是冬季,冰面與壩體相接處,由于冰推動(dòng)作用,使處于不穩(wěn)定的護(hù)坡塊石運(yùn)動(dòng)加劇,形成隆起、堆積,冰面融化后,隆起堆積起來的護(hù)坡塊石又自由滑落下來,難以恢復(fù)原狀,長(zhǎng)此以住,護(hù)坡遭到破壞。

        施工質(zhì)量問題。壩體斷面不安全,填筑質(zhì)量差,壩肩與岸坡接茬不良,在施工中清基不徹底。土壩塊石護(hù)坡在施工過程中,常常由于塊石砌筑不緊密墊層不實(shí),經(jīng)長(zhǎng)期自然沉落和冰脹、水沖等綜合作用,使護(hù)坡體局部坍陷、下滑,個(gè)別塊石從護(hù)坡體中擠出在外,造成整個(gè)壩坡凸凹不平,產(chǎn)生裂縫。

        2.3 庫岸失穩(wěn)

        浪蝕作用。中小型水庫多位于山間峽谷,風(fēng)速小,水庫彎道多,吹程較小,故風(fēng)浪作用一般較小。一般出現(xiàn)塌岸的中型水庫多屬于平原水庫,如河南官?gòu)d水庫等,一般頻繁出現(xiàn)的風(fēng)浪坡高為40~60cm,有時(shí)可達(dá)100cm以上,浪蝕作用大。

        浸泡與重力作用。水庫蓄水后,庫岸長(zhǎng)期在水的浸泡作用下,巖土產(chǎn)生了物理化學(xué)、孔隙靜水壓力和動(dòng)水壓力等效應(yīng),并引發(fā)的中小型滑坡、崩塌和泥石流等,對(duì)水庫的安全運(yùn)用和水土保持以及庫岸邊人民生命財(cái)產(chǎn)的安全都構(gòu)成了較大的威脅。

        2.4 水庫淤積

        部分中小型水庫存在淤積嚴(yán)重的現(xiàn)象。由于水庫上游水土流失嚴(yán)重及水庫本身缺少排沙底洞等原因,導(dǎo)致淤積嚴(yán)重,使得一些水庫己無效益,防洪和興利矛盾十分突出。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)可知,70~85%的水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,主要原因是洪水分析成果不準(zhǔn),防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,泄洪能力不足。

        3 病險(xiǎn)水庫的加固處理措施

        3.1 柔性及剛性防滲技術(shù)

        柔性防滲技術(shù),即對(duì)大面積滲漏、沒有集中滲漏通道的庫壩區(qū),并且坡度在小于24°的大壩,首先要對(duì)集中漏水通道進(jìn)行處理,例如開挖回填混凝土塞,自流灌水泥漿、水泥砂漿等封堵滲;同時(shí)注意周邊固結(jié)措施要得當(dāng),且需要用混凝土截水墻截到隔水巖層或不透水部位上,共同組成防滲體。

        剛性防滲,即混凝土防滲。適宜覆土較薄、坡度在25~45°之間的巖石基面的岸坡滲漏區(qū);其關(guān)鍵是根據(jù)所受水頭選好混凝土標(biāo)號(hào)、鋪蓋的厚度和確定水灰比。施工的時(shí)候應(yīng)打掉巖基面的尖角,清除面上的泥垢、油污等雜質(zhì)和強(qiáng)風(fēng)化的破碎巖石,用水洗凈后再)墊上2~3 cm厚的水泥砂漿,最后澆筑上混凝土。混凝土澆筑要振搗密實(shí),養(yǎng)護(hù)2ld。對(duì)大面積的混凝土防滲鋪蓋要作分塊處理,每塊尺寸以4m×5m為宜,塊間分縫處作好止水處理。

        3.2 高壓噴射灌漿防滲加固技術(shù)

        高壓噴射灌漿技術(shù)的基本原理是利用射流作用切割摻攪地層,改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成,同時(shí)灌入水泥漿或混合漿形成凝結(jié)體,借以達(dá)到加固地基和防滲的目的。該技術(shù)技術(shù)是利用工程鉆機(jī)造孔至設(shè)計(jì)處理的深度后,然后把帶有噴頭的灌漿管放進(jìn)下土層的預(yù)定位置,采用高壓把漿液或水從噴嘴中噴射出來,形成噴射流沖擊破壞土層,土粒從土體上剝落下來后,一部分細(xì)小土粒隨著漿液冒出地面,其余部分與灌入的漿液混合摻攪,在土體中形成凝結(jié)體。

        高壓噴射灌漿技術(shù)主要用于壩基加固,優(yōu)點(diǎn)是不需對(duì)地基進(jìn)行開挖,即可在地基某一深度建造符合設(shè)計(jì)要求的防滲體。其形式分為旋噴、擺噴和定噴。

        3.3 劈裂灌漿防滲加固技術(shù)

        土壩劈裂灌漿技術(shù)是我國(guó)首創(chuàng)研究成功的處理病險(xiǎn)堤壩經(jīng)濟(jì)而有效的一項(xiàng)新技術(shù)。在此以前處理堤壩隱患大都采用構(gòu)筑混凝土防滲墻,存在工程造價(jià)高、施工復(fù)雜技術(shù)問題。劈裂灌漿技術(shù)工作原理是在壩體中心縱向軸線上,以漿料為能量載體,施加一定的灌漿壓力,有控制性地劈裂壩體,灌入粘土漿料。通過漿料與壩體的互壓固結(jié)作用,在壩體內(nèi)形成密實(shí)、豎直、連續(xù)的粘土防滲墻,讓裂縫、洞穴及水平夾層等隱患均得到充填、擠壓和密實(shí),從而提高壩體防滲性能,達(dá)到防滲加固目的。此外,泥漿在排水固結(jié)時(shí),析出的水?dāng)U散、濕陷、密實(shí)壩體,也改善了土壩內(nèi)部應(yīng)力狀況,加固了土壩的變形穩(wěn)定問題。這種防滲加固技術(shù)措施,簡(jiǎn)單易行便于施工,且可就地取材造價(jià)低廉。

        3.4 混凝土截水墻及粘土鋪蓋技術(shù)

        混凝土截水墻技術(shù)。對(duì)未設(shè)壩前防滲鋪蓋的壩體及左右岸坡,由于清除現(xiàn)有淤泥工程量大,投資大,而有的因庫水不能放干而無法清除,故只有設(shè)置混凝土截水墻或其它防滲帳幕。混凝土截水墻應(yīng)截到不透水巖層上,或截到不透水部位,與其它防滲體連為整體。粘土鋪技術(shù)適用于粘土料場(chǎng)豐富的水庫。對(duì)于已建成土壩的壩基滲漏,特別是當(dāng)不透水層比較深的情況下,一般做垂直防滲墻(或截水槽)比較困難,則采用粘土鋪蓋。粘土鋪蓋長(zhǎng)度一般不小于3~5倍壩前水深,鋪蓋厚度一般在上游段不小于0.5 m,與壩體相接處不小于1~2 m。

        4 總結(jié)

        中小型水庫是我國(guó)水利設(shè)施中不可缺少的組成部分,但由于歷史條件限制,部分水庫存在多種復(fù)雜的問題,在分析病險(xiǎn)原因的基礎(chǔ)上,根據(jù)各個(gè)水庫的實(shí)際情況對(duì)部分水利設(shè)施進(jìn)行加固處理,對(duì)水庫的安全運(yùn)行起到重要的作用。總之,加強(qiáng)對(duì)中小型水庫的日常養(yǎng)護(hù)維修工作,確實(shí)保證水庫的安全運(yùn)行。

        [1]白永年,中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)[M],北京:中國(guó)水利水電出版社,2001年。

        [2]賈智明,甘肅省小型水庫潰壩事故分析及防止措施[J],甘肅水利水電技術(shù),2004第3期。

        [3]蹇安賢,巖溶地區(qū)中小型水庫庫壩區(qū)滲漏處理措施[J],貴州水利,2004第1期。

        [4]高鐘璞,大壩基礎(chǔ)防滲墻[M],北京:中國(guó)電力出版社,2000年。

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