摘要:水庫拱壩是水利系統主要構成部分,可將其作為區(qū)域水調度設施,為水資源蓄積及分配創(chuàng)造了有利條件。由于拱壩結構的特殊性,其在布局階段面臨著諸多病害風險,尤其是地質條件變化會引起一系列異常耗損。結合水庫拱壩工程及其地質問題,提出了地質評價及規(guī)劃方案,為水庫拱壩可持續(xù)運營提供借鑒。
關鍵詞:水庫拱壩;地質問題;評價;對策
水利工程是我國投資建設的主要項目,對區(qū)域水資源調度具有重要作用,同時發(fā)揮了不同地質結構的調度作用。為了改變地質環(huán)境的特殊性,要提前實施拱壩工程勘察與分析,做好充分的調度運營方式。因而,實際改造建設階段要考慮地質問題帶來的隱患,對拱壩布局與施工做好全面分析,解決傳統工程建設面臨的問題。
一、水庫拱壩主要地質問題
拱壩是一種建筑在峽谷中的攔水壩,做成水平拱形,凸邊面向上游,兩端緊貼著峽谷壁。是指一種在平面上向上游彎曲,呈曲線形、能把一部分水平荷載傳給兩岸的擋水建筑,是一個空間殼體結構。水庫拱壩在運營階段,由于地質條件變化差異,導致拱壩面臨著沉降、裂縫、坍塌等多種地質病害,若不及時處理則會影響到整個區(qū)域的穩(wěn)定性,甚至引起水庫系統風險,嚴重威脅了區(qū)域水資源調配的安全性。
二、水庫拱壩工程評價標準
新時期國家對水庫工程改造提出新要求,各地區(qū)必須強化水庫拱壩改造力度,對拱壩空間及結構平臺實施調整,確保拱壩結結構性能達到預定狀態(tài)。結合水利項目質量評定標準,水庫拱壩工程評價主要標準:
1、安全性。拱壩整體結構呈現“彎曲式”,面對水域承載的受力大小不一,這是引起結構病害的主要原因。評價拱壩工程質量,要首先考慮其安全性,在安全承載范圍內進行結構改造與施工。同時,對于簽字啊的拱壩病害,要提前做好相關的分析與預測。
2、穩(wěn)定性。水庫一年四季蓄水量大小不一,對拱壩產生的外在受力值也不一樣,如何維持拱壩穩(wěn)定性是很關鍵的。因此,在評價拱壩工程中,可定期觀察拱壩周邊地質情況,子啊某個周期內進行穩(wěn)定性評價,判斷拱壩結構受力是否均衡、結構是否穩(wěn)定。
三、拱壩工程規(guī)劃與布局方法
拱壩布置需根據壩址地形、地質、水文等自然條件以及樞紐綜合利用要求統籌布置,在滿足穩(wěn)定和建筑物運用的要求下,使壩體材料的強度得到充分發(fā)揮。對于現場人員來說,在執(zhí)行拱壩工程施工方案中,要先進行現場測繪、圖紙繪制、指標分析等流程,對拱壩結構進行綜合防控與處理,才能實現水庫調度的最優(yōu)化。主要包括:
1、現場測繪。新時期我國地質工程規(guī)模不斷擴大,相關部門對工程建造質量提出更高要求,嚴格控制地質改造方案是極為關鍵的。根據壩址地形、地質資料定出開挖深度,繪出壩址利用基巖面等高線圖。綜合考慮地形、地質、水文、施工及運用條件等,選擇適宜的拱壩壩型。
2、地質制圖?;诳沙掷m(xù)發(fā)展建設下,巖土工程改造必須優(yōu)化水文地質災害防控體系,對水文地質問題進行綜合分析,提出切實可行的工程勘察模式,為巖土結構施工與改造創(chuàng)造有利條件。利用基巖面等高線地形圖,試定頂拱軸線的位置。頂拱軸線的半徑可參考。應盡量使拱軸線與等高線在拱端處的夾角不小于30°,并使兩端夾角大致相近。
3、控制指標。初擬拱冠梁剖面尺寸,并擬定各高程拱圈的厚度。各層拱圈的圓心聯線在平面上最好能對稱于河谷可利用基巖面地形圖,在垂直面上,這種圓心聯線應是光滑的曲線。切取若干垂直剖面,檢查其輪廊是否光滑連續(xù),倒懸是否過大,如不符合要求,應適當修改拱圈及梁的形狀尺寸。
四、水庫拱壩地基處理方法
水文運動是地質層構造主要運動之一,由于水文地質不斷變化而對巖土結構形成破壞作用,導致巖土工程出現不同程度的病害。拱壩的地基處理和巖基上的重力壩基本相同,只是要求更加嚴格,對兩岸壩肩的處理尤為重要。
1、壩基開挖。地質勘察是為了更好地開展地面工程建設,掌握區(qū)域地質分布特征及規(guī)律,為地質改造建設提供科學的指導依據。高壩一般應開挖至新鮮或微風化的下部基巖、中壩應盡量開挖至微風化或弱風化的中、下部基巖。例如貴州貓?zhí)诱锟诠皦?,?9.5m,因河床覆蓋層較厚,采用雙拱壩體型,以基礎拱橋跨過覆蓋層,并用兩排混凝土防滲墻作為覆蓋層防滲。
2、固結灌漿和接觸灌漿。水文地質是工程勘察與建設的重點工作,尤其在地質勘察中常遇到不同類型的水文災害,可指導勘察單位及時采取正確的應對方式。選擇兩種灌漿時,要考慮外在受力對灌漿工藝的影響,提出符合灌漿操作的具體流程。同時,對拱壩基礎進行綜合改造,以支護結構、巖土加固等方式進行優(yōu)化,從而避免裂縫、沉降、坍塌等地質問題發(fā)生。
3、帷幕灌漿。巖土工程改造要經過前期勘察環(huán)節(jié),及時掌握巖土層構造不同的布局情況,對地質改造項目提供科學的指導依據。帷幕線一般布置在壓應力區(qū),并盡可能靠近上游面。帷幕灌漿可利用壩體內的廊道進行;當壩體較薄或未設廊道時,可在上游壩腳處進行當有壩頭繞滲,將影響拱座巖體穩(wěn)定。
4、壩基排水。水文地質問題對地質勘察具有指導性與借鑒性意義,可以引導勘察作業(yè)區(qū)域的劃定與布局,增強了巖土勘察的針對性。在防滲帷幕后應設置壩基排水孔和排水廊道。高壩以及兩岸地形較陡、地質條件復雜的中壩,宜在兩岸設。結合拱壩地質分析,實現了勘察操作流程的一體化,將病害防治與巖土勘察相互融合,確保地質項目建設達到預期目標,這些都促進了巖土工程建設水平不斷提高。
結論
總之,拱壩工程是水庫系統的核心構成,日常運行期間常面臨著各種地質問題,如:裂縫、沉降、坍塌等,均會對區(qū)域地質造成嚴重的危害性。基于地質評價與災害分析下,水庫拱壩工程建設面臨更多的改革,如何實現資源規(guī)劃與水利調度的一體化,這些都講成為影響水利結構性能的關鍵因素。
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作者簡介:朱彬,1989年9月22日,貴州遵義,大學本科,助理工程師,從事水利工程質量與安全監(jiān)督工作。endprint