趙修斌

（盛源鑫項目管理股份有限公司 710016）

中小型病險水庫大壩除險加固技術(shù)研究

趙修斌

（盛源鑫項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產(chǎn)安全。因此本文通過一個工程實例對中小型土石壩危險性進(jìn)行分析，提出了一套加固設(shè)計方案，通過工程實例進(jìn)行了驗證，具有一定的可靠性，希望該設(shè)計方案對同類型工程起到參考作用。

中小型病險水庫；除險加固；加固要點；防滲設(shè)計

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為17.3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產(chǎn)安全，在當(dāng)?shù)卣慕M織下對其雖然進(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中型水庫名列。

1 大壩除險加固必要性

經(jīng)過對該壩體進(jìn)行現(xiàn)場考察發(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，同時在對防浪墻也沒有設(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。各個閥門因為銹蝕風(fēng)化老化等原因啟閉困難。在壩頂?shù)姆姥垂芬惨驗槭艿缴衔奶岬降幕麦w的影響，對出現(xiàn)險情時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，對該大壩必須進(jìn)行除險加固。

2 除險加固方法介紹

目前長財用的除險加固方法有兩種，混凝土防滲墻技術(shù)和灌漿法，二者都是對壩體進(jìn)行垂直防滲?；炷练罎B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 除險加固方案選擇

對本工程進(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)計與方案I相同，處理范圍也相同，進(jìn)行帷幕灌漿時與方案I比較，在基巖段時采用旋噴方式，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)行大壩除險加固處理。

4 防滲加固技術(shù)要點

（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，帷幕寬度一般可采用孔距的 0.7-0.8倍進(jìn)行計算?；蛘卟捎霉絋=H/J進(jìn)行計算，式中H為最大設(shè)計水頭，m，T帷幕的允許比降。

（2）防滲處理后滲流計算

在防滲處理后滲流計算中通常采用理正軟件實現(xiàn)，通過設(shè)定各參數(shù)進(jìn)行結(jié)果計算，從計算出的結(jié)果中我們可以看到設(shè)計水位下壩體浸潤線及其下游出逸點的位置還有壩體及壩基內(nèi)的流網(wǎng)圖。通過在“各點比降計算值圖”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加固作用[4]。

（3）上游塊石護(hù)坡設(shè)計

在現(xiàn)有上下游壩坡不變的前提下對護(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，同時也要保證在石塊鋪設(shè)時沒有較大的縫隙，保證石塊的穩(wěn)定。

（4）下游壩面排水設(shè)計

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)驗和設(shè)計規(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的危險源，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遭到白蟻的危害，對此，在施工現(xiàn)場一般采用如下方法進(jìn)行防治：第一，對于兩岸壩面，主要通過預(yù)防和誘殺進(jìn)行處理，同時輔以壩身灌漿來進(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例，分析了除險危險的原因，對病險水庫進(jìn)行了除險加固設(shè)計，應(yīng)對設(shè)計效果進(jìn)行了驗證，最后對護(hù)坡防護(hù)以及白蟻的防治進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計說明，保證壩體安全。

近十幾年來，通過對 100多座病險水庫的加固工程實踐，對各類加固技術(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，并在工程實際中進(jìn)行應(yīng)用驗證，隨著研究的不斷深入，更新更有效的技術(shù)也將會在不久的將來出現(xiàn)。

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

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

[3]謝天宇.病險水庫除險加固[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)的病險水庫除險加固效應(yīng)評價方法[J].水利學(xué)報.2012 ( 7):852-868.

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