鄧洪凱，余黎琴

(1.進(jìn)賢縣長(zhǎng)山晏鄉(xiāng)水務(wù)站，江西 進(jìn)賢 331724；2.江西省撫州市水利局，江西 撫州 344000)

小型水庫(kù)土壩施工中除險(xiǎn)加固探討

鄧洪凱1，余黎琴2

(1.進(jìn)賢縣長(zhǎng)山晏鄉(xiāng)水務(wù)站，江西 進(jìn)賢 331724；2.江西省撫州市水利局，江西 撫州 344000)

小型水庫(kù)是我國(guó)最為重要的一類(lèi)水庫(kù)，具有分布廣、應(yīng)用多的特點(diǎn)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉用水，同時(shí)也為居民生產(chǎn)生活提供蓄洪泄洪、水力發(fā)電等作用。然而我國(guó)現(xiàn)有的小型水庫(kù)一般建設(shè)年代久遠(yuǎn)，建設(shè)初期受資金的限制施工技術(shù)、材料等都較差。另外由于使用的年限較長(zhǎng)，在使用過(guò)程中對(duì)于日常的維護(hù)、檢修工作等重視程度不足，因此造成了水庫(kù)存在大量安全隱患，其中土壩的滲漏、塌陷等問(wèn)題尤為突出。文章重點(diǎn)討論小型水庫(kù)土壩施工的除險(xiǎn)加固，目的是通過(guò)對(duì)水庫(kù)土壩進(jìn)行安全加固等措施，保障水庫(kù)的安全使用。

小型水庫(kù)；土壩；除險(xiǎn)加固；施工

0 引 言

小型水庫(kù)是我國(guó)目前分布最廣、應(yīng)用最多的一類(lèi)水庫(kù)，為滿足我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了重要的作用，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日常灌溉用水的重要來(lái)源，同時(shí)也為居民日常生產(chǎn)生活提供蓄洪泄洪、水力發(fā)電等作用。我國(guó)的小型水庫(kù)建立的年代比較久遠(yuǎn)，很多都是70年代修建的，當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平有限、用料也得不到保證，導(dǎo)致目前水庫(kù)存在很多安全隱患。同時(shí)在使用過(guò)程中受到外界自然條件的影響，狂風(fēng)和土石塌方問(wèn)題頻發(fā)，小型水庫(kù)一般都建設(shè)在農(nóng)村地區(qū)，日常的巡檢和檢修措施得不到保證，大量壩體出現(xiàn)了滲漏變形的問(wèn)題，導(dǎo)致壩體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)。如果對(duì)小型水庫(kù)進(jìn)行推倒重建，需要較大的投資以及較長(zhǎng)的施工周期，在我國(guó)現(xiàn)有條件下對(duì)大量的小型水庫(kù)進(jìn)行重建施工是不現(xiàn)實(shí)的，因此為滿足日常生產(chǎn)生活需要主要對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固的處理，文章重點(diǎn)討論的是對(duì)水庫(kù)的大壩施工進(jìn)行除險(xiǎn)加固。圖1為我國(guó)常見(jiàn)的中小型水庫(kù)土壩。

1 小型水庫(kù)土壩現(xiàn)存主要問(wèn)題和對(duì)策

我國(guó)小型水庫(kù)的大壩主要是土壩，按照施工技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)主要包括黏土心墻壩、水墜壩、水力沖填壩、碾壓土壩、水中灌水吧、壩、水中倒土壩等。按照施工材料進(jìn)行分類(lèi)主要包括均質(zhì)土壩、黏土斜墻壩和多種土質(zhì)壩等。在對(duì)土壩的除險(xiǎn)加固處理過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)全流程的重視，首先要加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)自然條件、居民生產(chǎn)生活需求、地質(zhì)條件等的現(xiàn)場(chǎng)勘查，從而進(jìn)行科學(xué)、合理的額方案設(shè)計(jì)。在施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案執(zhí)行，避免安全隱患和質(zhì)量問(wèn)題。在后期使用過(guò)程中重視維護(hù)和檢修，在出現(xiàn)水流沖刷、自然條件等引起的土壩侵蝕破壞現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行及時(shí)的維修。

1.1 設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段首先要對(duì)水庫(kù)土壩的現(xiàn)有情況進(jìn)行認(rèn)真的勘察與研究，找到目前存在的滲漏、滑坡、變形等問(wèn)題，采用帷幕灌漿等措施進(jìn)行滲漏的處理。同時(shí)要充分考慮上下游的具體條件，對(duì)于上下游的壩坡采取必要的安全防護(hù)，例如在下游進(jìn)行植樹(shù)造林，穩(wěn)固土石。對(duì)于溢洪道存在的問(wèn)題要進(jìn)行認(rèn)真分析。小型水庫(kù)建成時(shí)一般都不會(huì)設(shè)計(jì)專門(mén)的泄洪道，而是簡(jiǎn)單搭建了幾根排水管以滿足泄洪要求。另外，在使用過(guò)程中水庫(kù)加高工程或利用水庫(kù)提供其它服務(wù)等現(xiàn)象頻發(fā)。由于日常的維護(hù)費(fèi)用有限，沒(méi)有專人負(fù)責(zé)24h的看守水庫(kù)，因此水庫(kù)內(nèi)雜草叢生、淤積嚴(yán)重。因此，要充分分析現(xiàn)有溢洪道的質(zhì)量，如有必要可以進(jìn)行拆除重建以滿足蓄洪泄洪的需要，提高水庫(kù)整體功能和性能。在設(shè)計(jì)階段還要充分考慮其他基礎(chǔ)設(shè)施的建立，完善內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)置，使整體方案更科學(xué)、可行。

圖1小型水庫(kù)土壩

1.2 施工階段

在具體施工階段，首先要做好土壩實(shí)驗(yàn)，要對(duì)水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的土料進(jìn)行取樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取相關(guān)的參數(shù)。取樣過(guò)程中要注意取樣的區(qū)域、顆粒大小，實(shí)驗(yàn)中要重視對(duì)樣品的塑性指數(shù)分析、密度實(shí)驗(yàn)、含水量實(shí)驗(yàn)和土地?fù)魧?shí)實(shí)驗(yàn)等。針對(duì)相關(guān)的參數(shù)利用成熟的理論和已有的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模型計(jì)算，給出建議的施工機(jī)械方案和施工方案等，例如可以采用循環(huán)組合法、逐漸收斂法等算法。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)分析技術(shù)進(jìn)行土壩含水量、密度等的測(cè)試和分析數(shù)據(jù)制作，從而保證施工的科學(xué)性合理性[1]。

土壩施工中壩體和壩基的結(jié)合處是關(guān)鍵施工部位，因?yàn)檎麄€(gè)土壩的自身重量以及投入使用后外力所產(chǎn)生的壓力和重量都要由壩基來(lái)承受，因此壩基的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性直接影響了整個(gè)大壩的運(yùn)行質(zhì)量和安全性。在施工過(guò)程中要嚴(yán)格選擇壩基材料，科學(xué)計(jì)算壩高以及壩基能夠承受的最大壓力。如果壩基不需要特殊處理即可進(jìn)行壩體施工，在可以對(duì)壩基進(jìn)行刨毛和重新的碾壓處理，具體是對(duì)壩基進(jìn)行表面含水量的處理，使壩基整體處于含水量的最大值，之后根據(jù)預(yù)先計(jì)算得到的碾壓參數(shù)作為依據(jù)，對(duì)壩基進(jìn)行壓實(shí)處理后再鋪土壓實(shí)。如果壩基屬于非黏性土的材料，則必須現(xiàn)對(duì)壩基進(jìn)行整體壓實(shí)的處理，在壩基上鋪上第一層土料，之后使用輕型機(jī)械對(duì)壩基進(jìn)行碾壓處理[2]。如果壩基屬于巖基的材料，則需要現(xiàn)對(duì)巖石表面凹凸不平的平面進(jìn)行磨平、裂縫填充的處理，如果是已經(jīng)破碎的基巖則還需要進(jìn)行灌漿的處理。

其次，要重視岸坡和壩體的結(jié)合面的處理，從而保證整個(gè)土壩的穩(wěn)定性。要在施工前對(duì)結(jié)合面表面的雜物進(jìn)行沖洗，清除掉雜物和已經(jīng)松動(dòng)的巖石等，之后進(jìn)行表面的灑水處理保證其表面的濕潤(rùn)度再進(jìn)行水泥砂漿、濃黏土漿的鋪設(shè)，在鋪設(shè)過(guò)程中對(duì)鋪土進(jìn)行碾壓處理，從而保證在使用過(guò)程中結(jié)合面不會(huì)出現(xiàn)管涌或滲水的問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)注意不能使用重型機(jī)械進(jìn)行施工，避免對(duì)整個(gè)大壩的土基造成破壞。

最后要重視施工過(guò)程中的用料質(zhì)量，如果使用了不合格的材料進(jìn)行施工，會(huì)對(duì)大壩整體的安全性和質(zhì)量造成嚴(yán)重的破壞。材料要通過(guò)正規(guī)渠道向正規(guī)的廠商進(jìn)行采購(gòu)，在到后貨要進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收，堅(jiān)決杜絕不合格的材料進(jìn)場(chǎng)。對(duì)于材料的使用要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行，進(jìn)行科學(xué)的保管，防止在存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)腐蝕、變質(zhì)等問(wèn)題。

1.3 其他注意事項(xiàng)

對(duì)于小型水庫(kù)土壩普遍存在的壩基滲漏、繞壩滲漏等滲漏問(wèn)題要進(jìn)行全面的排查，通過(guò)使用帷幕灌漿的措施進(jìn)行處理。對(duì)于溢洪道的加固處理，要在充分分析項(xiàng)目特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從水調(diào)節(jié)計(jì)算、溢流堰優(yōu)化、溢洪道優(yōu)化等角度具體提出科學(xué)、合理的溢洪道優(yōu)化改造設(shè)計(jì)方案。對(duì)于裂縫問(wèn)題要進(jìn)行施工處理控制，主要包括橫向裂縫和水平裂縫兩類(lèi)。對(duì)于水平或垂直的裂縫可以直接進(jìn)行沙壤土的填入及搗實(shí)密封處理，對(duì)于橫向的裂縫則需要先進(jìn)行開(kāi)挖處理后再進(jìn)行回填，具體開(kāi)挖過(guò)程中一般采用梯形斷面的方式進(jìn)行處理，從而能夠保持較好的回填土和壩體之間的結(jié)合。由于小型水庫(kù)本身一般建造在支流的位置，因此要對(duì)其上下游的壩坡進(jìn)行專門(mén)的加固處理。如果水庫(kù)本身建造在河流的下游位置，則必須進(jìn)行植樹(shù)造林，形成一個(gè)完善的自然排水體，減少大壩受到河流沖積的影響。對(duì)上游的壩坡進(jìn)行整修，可以充分利用草坡的形式進(jìn)行護(hù)坡，還可以采用泥石等材料進(jìn)行路面的鋪設(shè)，從而保證路面的堅(jiān)固性。要重視小型水庫(kù)的滑坡問(wèn)題，主要處理方式是對(duì)下部壓重、上部減重，再具體施工過(guò)程中要注意土石壩的水分問(wèn)題，要盡量選用透水性好的材料進(jìn)行修復(fù)，從而能夠盡量將大壩的內(nèi)部水分排除。

土壩施工中除險(xiǎn)加固一般不會(huì)專門(mén)針對(duì)某一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行施工，往往是多種問(wèn)題并存的復(fù)雜環(huán)境下的施工。因此需要協(xié)調(diào)檢查滲漏、滑坡、裂縫等異?，F(xiàn)象的具體步驟。必要時(shí)可以使用同位素設(shè)備、電測(cè)設(shè)備等進(jìn)行檢測(cè)。由于土壩施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，需要的設(shè)備和材料眾多，設(shè)備的使用、安置等會(huì)相關(guān)干擾和影響，因此需要對(duì)大壩現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行系統(tǒng)性、綜合性的分析，設(shè)計(jì)最優(yōu)的施工方案，滿足技術(shù)合理、現(xiàn)場(chǎng)可行、滿足要求的除險(xiǎn)加固方案。在整體施工的過(guò)程中要建立健全監(jiān)督和管理機(jī)制，提高施工人員的質(zhì)量意識(shí)，將施工質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到人，要明確質(zhì)量安全事故的懲罰措施，使整個(gè)施工過(guò)程有法可依，保證施工按照方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行[3]。

2 防滲墻的施工具體分析

本節(jié)以某地A水庫(kù)土壩除險(xiǎn)加固施工為例。A水庫(kù)始建于1973年，總庫(kù)容為110×104m3，最大壩高為9.8m，壩頂寬為3.5-4m，屬于小型水庫(kù)。A水庫(kù)位于國(guó)內(nèi)某縣兩個(gè)自然村的交界處，1975年9月建成完工后正式投入使用。A水庫(kù)的主要材料是土石混合壩，上游是干砌石護(hù)坡，邊坡比為1∶3，下游是天然草皮護(hù)坡，邊坡比為1∶2.5。目前水庫(kù)在大壩0+220m的位置出現(xiàn)了一處滲水點(diǎn)，大壩整體的滲透性較強(qiáng)，壩后也有多處庫(kù)水滲出，根據(jù)不同位置和深度滲水的原因和強(qiáng)度也不同，因此對(duì)A水庫(kù)土壩的防滲處理迫在眉睫[4]。

根據(jù)A水庫(kù)周?chē)h(huán)境以及整體應(yīng)用需求分析，整體防滲墻的建造頂高程為325m，即比校核的洪水水位再高出0.3m。A水庫(kù)的土壩是土石混合壩，壩基表面主要是第四系的松散堆積層，壩基底部主要是花崗巖。防滲墻的建造底高程要按照地基上建有截水墻的土壩滲流情況進(jìn)行計(jì)算，最終確定為303m，即比目前的壩底高程要低4m。結(jié)合水庫(kù)實(shí)際以及本工程的造價(jià)預(yù)算進(jìn)行分析，最終確定使用高壓噴射的方式建造防滲墻。

3 總 結(jié)

文章重點(diǎn)分析小型水庫(kù)土壩施工的除險(xiǎn)加固，從設(shè)計(jì)階段、施工階段等方面對(duì)主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)具體的防滲墻、溢洪道、防裂縫等除險(xiǎn)加固方案進(jìn)行分析，最后還以A水庫(kù)防滲墻的施工作為案例進(jìn)行了具體分析。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的小型水庫(kù)土壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工，能夠在資金有限的情況下提高水庫(kù)的運(yùn)行能力，同時(shí)提高工程投資效益。

[1]賴歷青.小型水庫(kù)土壩施工中除險(xiǎn)加固研究與探討[J].河南水利與南水北調(diào),2016(03):58-59.

[2]宋玉良,于海龍.小型水庫(kù)土壩施工中除險(xiǎn)加固研究與探討[J].黑龍江科技信息,2014(18):181.

[3]石維力.小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程關(guān)鍵部位處理[J].科技資訊,2014(33):34-35.

[4]魏家慧,莊淑英.高壓定噴防滲墻在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2011(04):279-280.

TV641.2

B

1007-7596(2017)09-0078-03

2017-09-02

鄧洪凱(1975-)，男，江西進(jìn)賢人，工程師，從事水利工程管理、防汛抗旱、項(xiàng)目的前期申報(bào)和項(xiàng)目施工管理等工作；余黎琴(1987-)，女，江西撫州人，助理工程師，從事水利工程管理、防汛抗旱、水土保持和工程項(xiàng)目受理預(yù)審工作。