摘要:我國大壩工程中,大多數(shù)為土石壩。近年來我國大型水庫發(fā)生多次工程事故。本文主要根據(jù)土石壩工程事故發(fā)生的原因,論述土石壩加固技術的方法。
關鍵詞:土石壩 水庫 加固技術
土石壩是應用最廣的擋水建筑物,填筑在不同的壩基上。土石壩在擋水后上下游水頭差作用下,易發(fā)生土石壩及其壩基滲透等破壞,甚至垮壩失事。土石壩的加固方法,一般可按土石壩加固的原因可主要分為:滲透破壞、裂縫、滑坡、地震震害與液化等加固方法。本文就上述幾類土石壩的加固技術,分別結合現(xiàn)今研究實例,進行了歸納和綜述。
1. 我國土石壩現(xiàn)狀
我國大壩多數(shù)修建于20世紀50～70年代,由于受當時客觀條件限制,很多水庫在修建時沒有按基本建設程序進行審批、施工和驗收。在安全方面造成許多隱患,主要表現(xiàn)在:
(1)防洪標準低。隨著水庫運行年代增加,流域內(nèi)水文、氣象情況發(fā)生變化,防洪標準達不到相應洪水標準。
(2)壩基滲漏。大壩運行多年后,一直未經(jīng)高水位考驗,在蓄水期間發(fā)生壩基滲漏和壩肩繞滲。
(3)安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。大壩壩體碾壓質(zhì)量差,壩體沉降嚴重,上、下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。
(4)不滿足泄洪要求。溢洪道出口無泄洪槽、陡槽及消能設施,泄流時危及大壩安全。
(5)輸水洞無閘門控制。由于輸水洞無閘門控制,下游消能設施已全部沖毀。
(6)水庫建筑物無觀測設施,缺少通訊設備。加快病險水庫除險加固,確保水庫安全,充分發(fā)揮防洪和興利效益,對促進經(jīng)濟與社會的發(fā)展,具有十分重要的意義。
2. 加固土石壩方法
土石壩工程質(zhì)量問題,主要表現(xiàn)為滲漏、滑坡和裂縫。所以處理病險土石壩的關鍵是防滲,即針對防滲提出一些常用的工程措施,一般原則是“上堵下排”。上堵的措施有水平防滲與垂直防滲。水平防滲有黏土鋪蓋結合下排開挖導滲溝、減壓井和水平蓋重壓滲等;垂直防滲有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲、沖抓套井回填黏土防滲及土工合成材料防滲等。
2.1完善基本數(shù)據(jù)及洪水標準
鑒于水庫普遍存在基本數(shù)據(jù)不清、不全或洪水標準偏低的問題。在處理病險水庫時應首先通過調(diào)查研究,核實、校驗、補充、修正集雨面積、庫容和水文、水力計算等有關參數(shù),執(zhí)行現(xiàn)行洪水標準,按我國新頒布的洪水計算方法復核洪水和調(diào)洪演算,結合壩坡穩(wěn)定分析計算,確定壩頂高程、壩坡坡比和溢洪道、輸水涵的有關邊界尺寸。
2.2 進一步加厚壩體,加強壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制
對壩體單薄,壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)還不到規(guī)范要求的壩,應在進一步搞清壩體物理學參數(shù)后,通過滲流和穩(wěn)定分析計算,確定壩體加固方案。壩坡加固,一般要采取壩后坡培厚加固方案。當前坡和后坡穩(wěn)定系數(shù)達不到要求時,可采取前坡削坡、后坡培厚的加固措施。對僅前坡穩(wěn)定系數(shù)未達要求時,可結合前坡護坡加固綜合考慮采用上半坡適當削坡,下半坡適當加厚反濾料和塊石的措施來解決邊坡穩(wěn)定。
2.3 嚴格控制壩基、壩體滲漏
處理壩基和壩體滲漏問題,應圍繞“上截下排,以截為主,截排結合”的原則,視滲漏的部位、危害程度,因地制宜,有針對性地采取相應措施:①處理壩基滲漏,一般可采用粘土截水墻、粘土防滲鋪蓋、土工膜防滲等截水措施,同時可采用排水井、反濾排水體、反濾蓋重、反濾排水體和蓋重結合等排水措施;②處理壩體滲漏的截水措施可采用粘土斜墻、壩體充填灌漿或劈裂灌漿。對迎水坡偏陡、庫水位易于放空的土石壩可采取防滲土工膜截滲。對局部洞隙或因填土上 質(zhì)差、填土松散而引起滲漏的壩體,一般宜采用充填式灌漿或劈裂灌漿。土工膜防滲效果良好,施工方便, 比較經(jīng)濟。后者施工技術要求高,設備較復雜,后對壩體整體滲漏處理, 其防滲效果也很好。導滲措施,采用壩坡開溝導滲、壩坡培厚導滲、反濾體排滲等。對壩面散漫、牛皮漲,但未引起壩坡失穩(wěn)時可采取開溝導滲措施,而對因散浸、牛皮漲等引起失穩(wěn)的壩坡可采用培厚導滲措施,而對滲漏逸出點較低的壩坡腳滲,可采取反濾體排滲措施。
2.4 杜絕澆壩滲漏
可采用迎水坡壩頭黏土鋪蓋防滲法、壩頭山體與壩體間設截水墻法、壩頭壩體灌漿截滲法等。在做“上堵”措施同時可在下游岸坡澆壩滲流的出口段,設置導滲排水反濾層或反濾溝,當采取壩后坡培厚加同壩體時,宜在原壩下游壩端與山體交接處設置排水反濁暗溝,以排除澆壩滲水 。
2.5 注重溢洪道的修復和處理
�、偻烈绾榈澜Y構應結合安全達標工作,做徹底的處理�？刹扇≈亟{砌石或鋼筋混凝土結構溢洪道的處理措施。消能結構應視地形、地質(zhì)條件,采用挑流或消力池底流消能方式;②對陡坡和底板變形,應采取局部或全部翻修、重建,防滲、排水設施應結合重建做徹底的處理, 底板厚度不足可采用面澆混凝土加厚加固措施,對混凝土或漿砌石結構底板或邊墻出現(xiàn)裂縫,可采取沿裂縫鑿一條深4―6cm,寬2―6cm,下寬上窄的槽,在槽內(nèi)填允水泥砂漿、瀝青砂漿或用環(huán)氧砂漿修補。
3. 小結
土石壩加固工程的實施,對促進我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,提高人民生活水平,保障社會穩(wěn)定,以及防洪、灌溉、發(fā)電、供水等方面發(fā)揮了重要作用。目前病險土石壩加固任務是很重的。只有正確認識土石壩病險,科學分析,對癥下藥,才能使病險土石壩除險加固工作既“快”又“好”地進行。
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