水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固施工方案

 摘要：小型水庫(kù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久運(yùn)行易出現(xiàn)安全隱患，影響水庫(kù)功能發(fā)揮，嚴(yán)重可能引發(fā)安全事故，因此對(duì)小型水庫(kù)的安全隱患需及時(shí)處理，對(duì)除險(xiǎn)加固工程的施工技術(shù)應(yīng)予以重視。為保障水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工技術(shù)的有效性，在施工前需對(duì)水庫(kù)的病險(xiǎn)成因進(jìn)行深入了解分析，對(duì)水庫(kù)存在的安全隱患提出有效的除險(xiǎn)加固施工處理方案。

關(guān)鍵詞：小型水庫(kù)；除險(xiǎn)加固工程；施工方案

我國(guó)是世界上水庫(kù)數(shù)量最多的國(guó)家，現(xiàn)有水庫(kù)約9.8萬(wàn)座，這些水庫(kù)在防御洪水災(zāi)害和保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用。然而因不少水庫(kù)建設(shè)于建國(guó)初期，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件限制，水文地質(zhì)資料欠缺，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低，加之水庫(kù)管理落后及設(shè)施老化，形成大量的病險(xiǎn)水庫(kù)。一旦這些小型水庫(kù)出現(xiàn)安全隱患，不但影響工程本身的效益發(fā)揮，還會(huì)造成下游人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，目前國(guó)家對(duì)許多小型的病險(xiǎn)水庫(kù)越來(lái)越重視，并加大對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程投資。小型水庫(kù)的安全隱患種類繁多，產(chǎn)生的因素也較多，本文結(jié)合實(shí)例，針對(duì)水庫(kù)存在安全隱患，提出相應(yīng)的除險(xiǎn)加固施工方案分析。

1實(shí)例概況

某水庫(kù)樞紐工程建設(shè)于1973年，由大壩、放水涵洞、溢洪道組成。水庫(kù)總庫(kù)容34萬(wàn)m3，是一座以灌溉、防洪為主兼顧養(yǎng)殖的小型水庫(kù)。工程規(guī)模為小型，工程等別為Ⅴ等，水庫(kù)設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。壩頂高程33.10米，最大壩高13米，壩頂長(zhǎng)度120米。溢洪道位于左岸，為明渠，進(jìn)口底高程為30.6米，進(jìn)口寬6m，最大泄量為41m3/s。水庫(kù)放水涵洞位于大壩左側(cè)，為鋼筋混凝土園管涵，直徑0.3m。該樞紐工程存在多處安全隱患，水庫(kù)大壩運(yùn)行管理狀況差，為使水庫(kù)工程盡快脫險(xiǎn)，及早正常發(fā)揮效益，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固。根據(jù)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)壩體、放水涵洞等工程存在滲漏等安全隱患，需采取相應(yīng)的除險(xiǎn)加固處理，本文主要針對(duì)該水庫(kù)大壩存在的安全隱患、施工方案進(jìn)行深入分析探討，并選出最優(yōu)施工加固方案。

2水庫(kù)大壩的安全隱患

2.1壩體質(zhì)量。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩體填料主要源于庫(kù)區(qū)的風(fēng)化殘積土，主要成份為輕砂壤土～中壤土，局部為中粗砂、砂質(zhì)粘土，呈稍密狀態(tài)，壩體土雖經(jīng)過(guò)碾壓，但碾壓不均，壓實(shí)度低，在庫(kù)水長(zhǎng)期浸泡下，局部變得松散，壩體具弱～中透水性。壩基為第四系殘坡積砂質(zhì)粘土、燕山期強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖。砂質(zhì)粘土具弱～微透水性，強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖具弱～微透水性。壩基巖土層可視為相對(duì)不透水層。

2.2滲漏問(wèn)題。大壩始建成正式蓄水以來(lái)，始終帶病運(yùn)行，多次出現(xiàn)險(xiǎn)情，雖經(jīng)多次應(yīng)急加固處理，險(xiǎn)情未從根本上得到治理。存在主要問(wèn)題有：壩體多次出現(xiàn)滲流異�，F(xiàn)象，根據(jù)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，水庫(kù)壩體存在多處未貫穿裂縫，壩體背水坡左右兩側(cè)坡腳均出現(xiàn)滲漏帶，壩腳常年潮濕、積水。

2.3滲漏原因。受當(dāng)時(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)限制，大壩施工手段落后，質(zhì)量差，壓實(shí)度低，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，且大壩壩基為強(qiáng)～弱風(fēng)化石灰?guī)r，大壩填筑時(shí)，壩底結(jié)合部土體較松軟，清基較差，形成壩基滲漏。加之大壩建設(shè)歷史長(zhǎng)久，長(zhǎng)期受水流侵蝕，大壩內(nèi)坡雜草叢生，土壤流失嚴(yán)重，水庫(kù)安全管理?xiàng)l件差、日常管理不到位、無(wú)安全檢測(cè)設(shè)施，壩體長(zhǎng)久以來(lái)沒(méi)有得到良好的維護(hù)，導(dǎo)致壩體的各方面性能下降。如果對(duì)此現(xiàn)象不進(jìn)行及時(shí)處理，將導(dǎo)致壩體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、功能性不斷受損下降，隨時(shí)有潰壩的可能，時(shí)刻威脅著下游數(shù)萬(wàn)畝耕地和人口的生命財(cái)產(chǎn)安全，并對(duì)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生阻礙作用，需對(duì)此高度重視。

3大壩除險(xiǎn)加固施工方案

在水利水電工程中，垂直防滲措施主要有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿、帷幕灌漿、粘土截滲墻等。本文水庫(kù)壩體為小型土石壩，針對(duì)大壩存在的問(wèn)題以及壩基地質(zhì)情況，提出兩套防滲加固方案，即方案一為混凝土防滲墻與粘土斜墻結(jié)合方案，方案二為高壓旋噴防滲墻與沖抓套井粘土井柱結(jié)合方案。具體細(xì)述如下：

方案一：對(duì)大壩上部壩身采用粘土斜墻，下部壩基采用混凝土防滲墻。混凝土防滲墻適用于砂礫石地基，一般做法是用沖擊鉆分段建槽形孔，以泥漿固壁，然后在槽孔內(nèi)用水下澆注混凝土的方法澆注成墻，墻底嵌入風(fēng)化基巖。粘土斜墻選用粘粒含量多、塑性指數(shù)高的粘土。水庫(kù)大壩河床部位壩基存在第四系晚更新統(tǒng)殘坡積砂質(zhì)粘土，下部分布燕山期強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖，本方案采用粘土斜墻結(jié)合混凝土防滲墻進(jìn)行加固處理，可以截?cái)嗌喜繅紊砑把鼗�底面的滲漏通道。

方案二：將垂直防滲體分為兩個(gè)部分，大壩上部壩身采用沖抓套井粘土井柱成墻的方式，下部壩基采用高壓旋噴灌漿成墻，施工順序?yàn)橄冗M(jìn)行粘土井柱施工，完畢后進(jìn)行高壓旋噴灌漿。沖抓套井粘土井柱是用沖抓錐造孔，把原壩身填土抓出，形成直井后回填粘土，孔與孔套接形成一道連續(xù)的粘土心墻。同時(shí)夯實(shí)對(duì)井孔壁周圍的土體有擠實(shí)作用，增加其密實(shí)度。下部壩基采用高壓旋噴灌漿，選擇合適的鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，之后將灌漿管伸入孔中直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)深，再將灌漿管的另一端與高壓噴射設(shè)備相互連接、漿液放置于高壓噴灑設(shè)備內(nèi)部。然后調(diào)整高壓噴射設(shè)備的壓力參數(shù)（一般為20~30MPa），開(kāi)啟高壓噴射設(shè)備之后，漿液以高壓射流形態(tài)隨著連接組合進(jìn)入鉆孔內(nèi)，使得壩體內(nèi)部的土體與漿液混合，待混合體凝固，即可實(shí)現(xiàn)防滲加固目的，從而截?cái)嗌喜繅紊砑把鼗�底面的滲漏通道。

4施工方案布置及比選

根據(jù)水庫(kù)大壩現(xiàn)狀文中提出了具體防滲布置方案，現(xiàn)就上述兩種方案的合理性進(jìn)行對(duì)比分析，以確定較為經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。

4.1方案布置。方案一：混凝土防滲墻與粘土斜墻結(jié)合防滲方案具體布置，即粘土斜墻布置在壩體上游面，頂部與壩頂齊平，斜墻斷面自上而下逐漸加厚，頂部水平寬度3m，底部水平寬8m�；炷�土防滲墻設(shè)在壩體上游壩腳處，墻頂插入斜墻內(nèi)深0.50m，墻高3.0m，墻厚0.60m。經(jīng)計(jì)算，采用方案一需工程量為混凝土防滲墻480m2，粘土斜墻13380m3，工程投資71.9萬(wàn)元。方案二：高壓旋噴灌漿與沖抓套井粘土井柱結(jié)合防滲墻方案具體布置，自壩頂中心線方向布置2排粘土井柱防滲墻，套井直徑為1.2m，井距1.0m，排距0.9m，防滲墻有效厚度為1.6m。壩基高壓旋噴防滲墻底部深入強(qiáng)風(fēng)化巖1.0m，頂部伸入粘土井柱內(nèi)2m。經(jīng)計(jì)算，采用方案二需工程量為粘土井柱2574m2，高壓旋噴防滲墻548m，工程投資84.7萬(wàn)元。

4.2方案比選。二種防滲方案在技術(shù)上都是可行的，均能夠達(dá)到控制壩體和壩基滲流破壞，降低壩體浸潤(rùn)線的目的。二種方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較如下：方案一：優(yōu)點(diǎn)是混凝提防滲墻施工技術(shù)容易掌握，對(duì)各種地層適應(yīng)性強(qiáng)，是比較有效和經(jīng)濟(jì)的防滲設(shè)施。粘土斜墻既可以提高壩體的物理力學(xué)指標(biāo)，對(duì)抗滑穩(wěn)定有利，又可以降低壩體的滲透性，對(duì)滲透穩(wěn)定有利，施工質(zhì)量易控制。缺點(diǎn)是混凝土截滲墻施工質(zhì)量要求較高，墻段之間的接縫質(zhì)量不良常會(huì)成為壩基中的安全隱患。方案二：優(yōu)點(diǎn)是粘土井柱墻防滲直觀可靠，施工質(zhì)量容易控制；下部高壓旋噴防滲墻施工速度快，工程適應(yīng)性強(qiáng)，固結(jié)強(qiáng)度高，連接可靠，防滲效果好。缺點(diǎn)是井柱施工和粘土填筑質(zhì)量易受庫(kù)水位影響，且壩體開(kāi)槽對(duì)大壩結(jié)構(gòu)性能影響較大，井柱施工周期長(zhǎng)。通過(guò)二種方案工程量及工程投資比較來(lái)看，方案一防滲加固工程總投資71.9萬(wàn)元，方案二防滲加固工程總投資84.7萬(wàn)元，方案一較方案二更經(jīng)濟(jì)可靠。綜合各方面考慮，最終選擇對(duì)壩體結(jié)構(gòu)施工影響較小、投資較省的方案一作為大壩防滲加固設(shè)計(jì)方案。

5結(jié)論

本文主要結(jié)合實(shí)例分析了小型水庫(kù)大壩病險(xiǎn)成因，提出不同的除險(xiǎn)加固施工方案，并進(jìn)行了對(duì)比分析，選擇較為經(jīng)濟(jì)合理的加固處理方案。實(shí)例壩體經(jīng)過(guò)除險(xiǎn)加固后已健康運(yùn)行至今，消除了加固前的安全隱患，加固效果顯著。說(shuō)明文中提出的加固方案是經(jīng)濟(jì)可行的，在類似的小型水庫(kù)大壩的除險(xiǎn)加固工程中，這種施工加固方案值得借鑒使用。

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