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        水庫漿砌石重力壩除險加固技術(shù)探討

        2016-08-11 06:53:37田肯云安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司湖南安化413500
        低碳世界 2016年10期
        關(guān)鍵詞:溢流壩段重力壩砌石

        田肯云(安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司,湖南安化413500)

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        水庫漿砌石重力壩除險加固技術(shù)探討

        田肯云(安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司,湖南安化413500)

        目前,我國部分水庫的壩體普遍會出現(xiàn)一些裂縫及孔洞的問題,而這些問題都會對水庫的使用產(chǎn)生影響,除此之外,壩體本身存在的險情也為水庫的使用埋下隱患。所以,很多水庫都把重點(diǎn)放在解除大壩險情上,加固壩體、提高壩體的防滲性能。本文主要對水庫重力壩的加固技術(shù)進(jìn)行分析,以此來提高水庫大壩的防滲性。

        水庫險情;加固技術(shù);防滲性

        1 引言

        20世紀(jì)70年代,我國修建了一大批水庫大壩,該類工程受當(dāng)時技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件、材料設(shè)備等方面的限制,在設(shè)計、施工以及地質(zhì)勘測上都存在一些問題,隨著運(yùn)行時間的延長,這些大壩不同程度地出現(xiàn)了安全隱患。因此,為了消除這些安全隱患,對其進(jìn)行加固設(shè)計則顯得尤為重要,一些環(huán)節(jié)的加固還需要工作人員去工作場地勘查,了解壩體運(yùn)行安全的影響因素,以確保大壩的運(yùn)行可靠性。

        2 現(xiàn)階段漿砌石重力壩存在的隱患

        目前,堤壩的使用范圍非常廣泛,通常在運(yùn)行過程中,流水會對其造成一定程度的侵蝕,最終使大壩損毀。在這種情況下,則需要有關(guān)的工作人員做好定期檢查和維護(hù)壩基的工作,以此來保障堤壩的使用能夠安全可靠。除此之外,還可以對堤壩進(jìn)行地質(zhì)探測、現(xiàn)場勘察以及工程質(zhì)量檢測等工作,并在勘察檢測中發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,并及時采取可行的措施進(jìn)行解決??偟膩碚f,現(xiàn)階段漿砌石重力壩的使用主要存在以下兩個方面的隱患:①壩體的基礎(chǔ)部分常常會有一些不規(guī)范的變化出現(xiàn),在一定程度上,使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞,致使壩體的防滲能力開始變?nèi)?,一般情況下,會達(dá)不到堤壩使用的防滲要求;②壩體的混凝土防滲面板出現(xiàn)裂縫,在這種情況下,會嚴(yán)重影響堤壩防滲效果的體現(xiàn);另外,由于堤壩混凝土中的鋼筋長期暴露在外,使得混凝土被嚴(yán)重碳化,從而導(dǎo)致廊道混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的漏水、裂縫、腐蝕等問題,不利于壩體使用的安全及穩(wěn)定。

        3 漿砌石重力壩加固

        3.1廊道的加固

        漿砌石重力壩中一個重要的部分就是廊道,隨著重力壩的使用,廊道的內(nèi)外都會有不同程度的損壞,甚至一些部分還出現(xiàn)了裂縫,水會從此裂縫中滲漏至水庫的內(nèi)部,直接影響壩體的正常使用。因此,為了保證大壩使用效果,必須對壩體采取加固措施,保證壩體的使用安全,以免裂縫惡化。在設(shè)計廊道的時候,要在廊道上設(shè)計出一個排水孔,這樣可以抑制水庫的漏水問題,以免出現(xiàn)的滲漏情況會影響廊道或是水庫的使用。在進(jìn)行廊道加固設(shè)計時,要做好相關(guān)勘察工作,全面掌握廊道運(yùn)行問題,并結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手段加以解決,以獲得良好的加固效果,避免裂縫問題的出現(xiàn)。另外,在加固廊道時,要保證廊道的上部及下部位置所在的混凝土厚度與使用的要求相同。

        3.2壩頂?shù)募庸谈脑?/p>

        在重力壩改造時,必須重視壩頂加固工作,保證壩頂具有一定的防滲性。①要改造鋼筋混凝土,從而讓壩頂有良好的防滲效果;②在鋼筋混凝土的表層面上加一層瀝青,瀝青的厚度在5~6cm之間,以確保防滲效果良好。在加固水庫壩體的時候,瀝青是主要的材料,對于在壩體有較多裂縫的位置也可以使用瀝青,尤其是有小裂縫的部位,這樣可以增強(qiáng)壩體的防滲性。

        3.3溢流壩段的加固

        壩體有一部分的流速很快,這是最容易出現(xiàn)滲漏的位置,如:溢流壩段就是流速較大的地段,極易出現(xiàn)蜂窩、孔洞等問題,直接導(dǎo)致壩體出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏。在此位置上加固時,要適當(dāng)提高抗?jié)B性的要求,根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示,溢流壩段的加固可以采用聚脲以及丙乳砂漿等防滲效果較好的材料,這些材料是無毒的,所以在使用時不會對空氣造成影響。

        4 工程實(shí)例

        4.1工程概況

        某個水庫的壩址控制流域面積約為510m2,其水庫容積約為1.08×118萬m3,是一座大型水庫,具有防洪、供水、發(fā)電、灌溉等功能。該水庫的正常高水位為210.0m,大壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時所達(dá)到的最高水位為210.66m,大壩校核洪水時所達(dá)到的最高水位為210.0m,水庫消落的最低水位為195.0m。水庫工程的主要組成建筑物包括:主壩、副壩、放空底孔、引水隧洞等。主壩為漿砌石重力壩,壩頂?shù)慕^對高程為213.2m,壩頂?shù)膶挾葹?.0m,其中最大的壩體高為43.4m,壩軸線呈折線型,總長為357m,共14個壩段,從右到左分別為右岸接頭刺墻、右岸擋水壩段、溢流壩段及左岸擋水壩段。

        4.2存在的問題

        通過對水庫進(jìn)行現(xiàn)場檢查、分析復(fù)核、地質(zhì)勘探、工程質(zhì)量檢測等工作,發(fā)現(xiàn)漿砌石重力壩主要存在以下問題:

        (1)壩體在防滲方面存在一定的安全隱患,使廊道出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水問題。在壩體的上游混凝土防滲面板存在裂縫、露筋、蜂窩、孔洞,且混凝土碳化嚴(yán)重,出現(xiàn)鈣質(zhì)析出的情況。面板缺陷的問題多集中于壩段分縫位置與壩段內(nèi)部的施工接縫部位,局部面板外凸,施工接縫起伏較大,約為5~10cm,最大達(dá)20cm。

        (2)壩體與上游混凝土防滲面板間開裂,壩體漿砌石孔隙率較大,在一定程度上,容重能夠滿足設(shè)計要求,但空隙率卻不能滿足原設(shè)計的要求。壩頂水泥砂漿抹面剝蝕嚴(yán)重,裂縫較多,其中長1.0m以上的裂縫達(dá)23條。

        (3)溢流壩段混凝土表層面存在一定程度的缺陷,溢流壩段的堰頂和溢流面表層面混凝土的一些部位都出現(xiàn)蜂窩、孔洞及裂縫的問題,要消除其中存在的安全問題。

        4.3加固處理措施

        4.3.1對廊道滲漏的加固處理

        大壩廊道的側(cè)壁由于裂縫較多,導(dǎo)致排水孔出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水問題,其中貫穿性環(huán)向裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫分別為12條、8條、12條。排水孔及裂縫中有大量的鈣質(zhì)析出,有的還伴有一些銹水,其中有些鈣質(zhì)已經(jīng)變成堅(jiān)硬的鐘乳石。所謂的廊道加固處理,其主要處理對象是壁面裂縫及混凝土表層面存在的缺陷,首先要鑿除壁面及底板表層面2cm厚混凝土,主要采用環(huán)氧灌漿對裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和防滲處理,然后在壁面涂抹2cm厚的丙乳砂漿,底板采用厚5cm的C25細(xì)石混凝土填平。由于廊道排水孔鈣質(zhì)析出的問題比較嚴(yán)重,部分鈣質(zhì)已經(jīng)造成測壓孔被堵塞,導(dǎo)致其完全失效,所以將對壩基原排水孔進(jìn)行灌漿封堵,待帷幕灌漿施工結(jié)束重新設(shè)置排水孔,孔距3.0m,孔徑20cm,排水孔孔深按上游防滲帷幕深度的0.5倍確定,如圖1所示。

        4.3.2對壩頂?shù)募庸烫幚?/p>

        考慮到大壩壩頂?shù)姆览藟σ獫M足絕對高程的擋水要求,所以保持原壩頂?shù)慕^對高程仍在215.2m,不過要拆除原有的防浪墻,并進(jìn)行重建,使其與壩體能夠形成一個整體,采用約高為1.2m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。針對壩頂表層面的水泥砂漿抹面受到侵蝕比較嚴(yán)重的現(xiàn)象,計劃在壩頂現(xiàn)有的路面上鋪設(shè)瀝青混凝土,其厚度約為5cm。

        4.3.3對溢流面的加固處理

        溢流壩段溢流面上水流的速度比較大,這就要求壩體具有較強(qiáng)的抗沖耐磨性,對于溢流面表層的混凝土出現(xiàn)孔洞及裂縫的問題,對其進(jìn)行加固主要采用聚脲材料和丙乳砂漿,其主要作用分別是防沖磨、防碳化,具有固化速度快、無毒、防滲性和防沖耐磨能力好等特點(diǎn)。將聚脲材料噴涂在溢流壩面及溢流面上約2.5m的范圍內(nèi),噴涂的厚度控制在3mm左右;采用丙乳砂漿對溢流面上2.5m以外范圍的閘墩及邊墻進(jìn)行處理,可以有效防止混凝土表層面被碳化的現(xiàn)象,要注意的是,在處理前要先將混凝土的表層面鑿除2cm,并將丙乳砂漿涂抹在上,大約厚度控制在2cm左右。

        5 結(jié)語

        經(jīng)過詳細(xì)的分析、計算和研究,對壩體防滲系統(tǒng)、壩體及廊道結(jié)構(gòu)以及溢流壩段等進(jìn)行了加固處理,從工程結(jié)束運(yùn)行至今的實(shí)際運(yùn)行狀況來看,上述問題均得到了徹底處理,已完全消除了安全隱患,除險加固工程達(dá)到了預(yù)期目的,希望可以為類似的漿砌石壩體除險加固設(shè)計提供參考和借鑒。

        [1]位 敏,高大水,葉俊榮,等.大塅水庫漿砌石重力壩除險加固技術(shù)[J].大壩與安全,2011(5):68~72.

        [2]賈玉愛.龐莊水庫除險加固技術(shù)[J].山西水利,2009,25(4):54~55.

        [3]劉彬彬.山心塘水庫除險加固工程主壩加固設(shè)計方案[J].黑龍江水利科技,2014(11):81~82.

        圖1 漿砌石重力壩防滲加固典型剖面圖

        TV698.23

        A

        2095-2066(2016)10-0051-02

        2016-3-20

        田肯云(1979-),男,工程師,本科,主要從事水利工作。

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