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隨著我國社會的發(fā)展步伐加快,水利工程行業(yè)獲得進一步發(fā)展,水庫是水利設(shè)施的組成部分,承擔(dān)著防洪、發(fā)電、城市供水與旅游等任務(wù),是促進所在地經(jīng)濟發(fā)展的一項重要舉措。水庫修筑一般是就地取材,大壩采用粘土填筑,構(gòu)筑物則是采用水泥混凝土澆筑,由于受地質(zhì)條件限制和施工不當(dāng)?shù)仍蛴绊?,水庫壩體或多或少會發(fā)生滲漏現(xiàn)象,尤其是使用過程中突然增加的滲漏點,如不及時進行分析、處理,有可能造成壩體垮坍,嚴(yán)重影響水庫的使用安全和壽命,對整個水利設(shè)施安全造成很大威脅,同時,對投資者也會造成很大經(jīng)濟損失。土壩心墻是一個基礎(chǔ)防滲方法,其優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)可靠、效果好、施工簡單等,能夠降低壩體滲漏量,現(xiàn)在廣泛應(yīng)用在水庫土壩防滲處理中。
某市現(xiàn)在有水庫24座,其中中型1座,小型23座。該市的24座水庫中22座是病險水庫,占總水庫比例是91.6%。大部分水庫修建在山區(qū)與半山區(qū),對所在地經(jīng)濟發(fā)展與人們生活改善等發(fā)揮了重要作用,是糧食生產(chǎn)不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施。在24座水庫中有3座是90年代后建成的,其余都是上世紀(jì)50年代到70年代修建,當(dāng)時修建均是全民投工投勞而建,機械化程度較少,由于各種原因,有的水庫建成就是病險水庫,再經(jīng)過五六十年使用,很多設(shè)施不斷老化,維修與養(yǎng)護管理不到位,和當(dāng)時建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低,陸續(xù)出現(xiàn)水庫土壩、輸水和泄洪設(shè)施滲漏,有些還比較嚴(yán)重,水庫帶病運行,已經(jīng)成為險庫,其中土壩和壩基滲漏最為突出。由于受資金所限,只有根據(jù)病險重輕程度,先后進行除險加固。
縱觀該市壩體滲漏,分析其原因主要有這幾個方面:(1)由于當(dāng)時技術(shù)限制和人們筑壩意識低,幾乎沒有規(guī)范土料場。填壩土料是就取材,很多防滲能力無法達到設(shè)計要求,這些不合格土料使水庫在蓄水過程中很容易發(fā)生滲漏。(2)因為施工機械的落后,大部分選擇石碾碾壓,土層厚度過厚和不均勻,石碾碾壓特點是沒有震動,造成每層填土下部疏松、上部密實、以及層間結(jié)合處處理不合理,特別是地面以下的壩基未處理或處理不當(dāng)?shù)?,而產(chǎn)生集中漏水帶。(3)輸水涵洞很多是砼埋管,其截水環(huán)不夠或者沒有設(shè)置,有的是涵管沉陷,管身斷裂,造成壩體發(fā)生異常滲漏。(4)后壩趾沒有排水與反濾設(shè)施或者已經(jīng)失效,造成壩體發(fā)生異常滲漏。(5)地震引起土壩產(chǎn)生裂縫和滑坡等,而造成土壩滲漏。
壩基滲漏的原因主要有這幾個方面:(1)壩基有砂礫石層或者巖層地層沒有選擇有效的防滲措施系統(tǒng)。(2)很多壩基沒有截水槽或者槽的深度不夠。(3)因為施工機械不夠,壩基大部分選擇人工清基,對河床的沖洪基層沒有完全清基,造成壩體與壩基結(jié)合處發(fā)生滲漏。
繞壩滲漏的原因主要有這幾種方面:(1)岸坡發(fā)育有到下游巖溶,發(fā)生嚴(yán)重繞壩滲漏。(2)壩體和岸坡結(jié)合帶清基不完全或者壩土碾壓不合格。(3)壩肩順著巖層面、裂隙或者斷層帶發(fā)生繞壩滲漏。
垂直防滲技術(shù)措施是目前常用的防滲手段,它和其它技術(shù)措施比起來,截流效果更好。根據(jù)施工方法與所用材料分成這幾種:(1)防滲心墻;(2)振動防滲板墻;(3)噴射灌漿、充填與劈裂灌漿和深層防滲板墻等。根據(jù)該市這幾年對壩體除險防滲處理的經(jīng)驗,結(jié)合病險壩體不同情況,基本上是采用防滲心墻處理技術(shù)措施,達到了壩體除險和防滲目的。
防滲心墻施工中的質(zhì)量控制要點:
(1)泥漿質(zhì)量。造孔時,泥漿有護壁、攜渣與冷卻鉆具等功能,清孔時還能穩(wěn)定孔壁,所以,造孔施工中控制泥漿所有指標(biāo)就顯得很重要。配置的泥漿要有較好的物理和流變性能、穩(wěn)定性與泥皮產(chǎn)生能力等,泥漿制作完成后和施工過程中,要檢測泥漿所有指標(biāo),要注重控制其密度、含沙量、黏度和失水量等,泥漿應(yīng)選擇粘土配制,密度控制在1.2~1.3克/每立方厘米。
(2)槽孔垂直度與平整度。這兩個指標(biāo)直接影響墻體連續(xù)性與有效厚度,根據(jù)規(guī)范要求,孔斜率應(yīng)控制在0.4%以內(nèi),為較好地控制孔的垂直度與孔壁平整度、孔斜率,要從這兩個方面加以控制:①擺放鉆機的地基應(yīng)密實,為此,應(yīng)選擇機械碾壓法對松散地基進行壓實,避免鉆機造孔時引起地基發(fā)生過大或者不均勻沉陷,從而使導(dǎo)墻有效發(fā)揮導(dǎo)正就位作用。澆筑導(dǎo)墻過程中其平面位置要和防滲墻中心平行,并確保墻頂平整度,以方便鉆機軌道的安裝并保證其與防滲墻符合性。②鉆機就位以后要整平其基座,把錘具中心和防滲墻軸線對齊,還要測斜錘具鋼絲繩,并調(diào)整和墻體軸線達到完全吻合。造孔時,特別是剛開始掘進時要多次測斜,以保證槽孔孔斜率是0.4%以內(nèi)。
(3)槽孔入巖與入巖深度。對中小型水庫項目,設(shè)計給出的地質(zhì)剖面圖有很多是根據(jù)初步勘探資料來確定的,勘探孔間距比規(guī)范要求大得多,這對施工中確定基巖面造成極大困難,甚至?xí)压率扰袛喑苫鶐r。從中小型水庫現(xiàn)在建設(shè)環(huán)境看,因為受進度和資金等限制,施工過程中增補勘探孔不大可能,所以施工中,要采取有效方法判斷防滲墻嵌入基巖的合理深度,這是確保墻體防滲功能的關(guān)鍵。為保證墻體嵌入深度達到設(shè)計要求,在鉆孔時要如實記錄好鉆孔,結(jié)合單位時間內(nèi)掘進量來判斷有沒有進入基巖,由于沖槽施工中,一般來說砂礫石層掘進量比基巖掘進量要大,所以在沖槽掘進量顯著降低時可以判斷已經(jīng)進入基巖。
(4)清孔和接頭處理。這里選擇泥漿泵清渣和掏渣筒掏渣結(jié)合起來的方法進行清孔,就是用砂石泵或者潛水排污泵來清除槽底沉渣與槽內(nèi)泥漿,同時輸送新鮮或者經(jīng)過過濾的泥漿來置換孔內(nèi)的砂石與巖屑泥漿。在清渣不佳或者為縮短該過程時間,使用空壓機來輔助清渣。接頭處理時選擇帶鋼絲刷子進行刷洗,當(dāng)刷子上不帶泥屑和孔底淤積沒有增加時,接頭清理就合格了。
(5)混凝土澆筑。澆筑時,必須確保拌合物質(zhì)量與澆筑連續(xù)性,拌合物關(guān)鍵是控制參數(shù)坍落度與擴散度,坍落度是18到25厘米為合適,擴散度30到38厘米為合適。為避免管內(nèi)泥漿與混凝土混合,提前在漏斗下口處放置泡沫球或膽賽管,第一罐混凝土方量要通過計算來確定,且一定要達到能擠出管塞與埋住導(dǎo)管底部?;炷翝仓獜牟鄣组_始,澆灌時要不停的測定混凝土高度,方便計算導(dǎo)管的埋置深度與快速準(zhǔn)確的提升與拆卸導(dǎo)管。導(dǎo)管埋入深度一般控制在2到4米為合適,導(dǎo)管至少埋深度要超過1米,要特別注意導(dǎo)管不能拔離混凝土,混凝土澆筑要連續(xù),最在埋深不能超過6米,否則會導(dǎo)致導(dǎo)管較難提升。
通過該市這幾年對多座病險水庫實施防滲心墻處理,獲得一條經(jīng)驗,就是對每座病險水庫要根據(jù)其病情情況結(jié)合土壩、壩基與兩壩肩情況選擇正確防滲措施,對防滲方案做出多種技術(shù)、經(jīng)濟與施工比較,確定經(jīng)濟合適、技術(shù)成熟和施工簡單方便控制的技術(shù)方案,同時要對施工期壩體安全作出分析、防范,以保證施工人員、土壩安全,施工還要根據(jù)設(shè)計要求防止水土流失,做好環(huán)境保護。
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