【摘要】本文闡述了病險水庫除險加固工程的技術(shù)特點,對壩體壩基存在的問題進(jìn)行評價, 從而有針對性地提出加固處理措施, 分別從壩體滲漏、滑坡、護坡裂縫等方面歸納病險庫大壩加固處理研究現(xiàn)狀。以供參考。
【關(guān)鍵詞】病險水庫大壩加固 處理研究 現(xiàn)狀
中圖分類號:TV62文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一.前言
土石壩以其取材方便、適應(yīng)性強、施工靈活、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點而在當(dāng)今世界中得到廣泛的應(yīng)用。由于土石壩的突出優(yōu)點, 我國已建成了眾多的土石壩, 但經(jīng)過長期的運行, 這些土石壩都發(fā)生了不同程度的老化,有的已直接影響到正常運行. 本文闡述了病險水庫除險加固工程的技術(shù)特點,對壩體壩基存在的問題進(jìn)行評價, 從而有針對性地提出加固處理措施,希望有所幫助。
二.病險水庫的主要病害及其原因分析
1.水庫庫壩區(qū)滲漏 主要原因在于壩址選擇不合理,壩基基礎(chǔ)處理不當(dāng),壩肩處理不當(dāng),壩前末設(shè)防滲鋪蓋。 2.壩體裂縫 主要原因在于:壩體斷面不安全,填筑質(zhì)量差,壩肩與岸坡接茬不良,在施工中清基不徹底。土壩塊石護坡在施工過程中,常常由于塊石砌筑不緊密墊層不實,經(jīng)長期自然沉落和冰脹、水沖等綜合作用,使護坡體局部坍陷、下滑,個別塊石從護坡體中擠出在外,造成整個壩坡凸凹不平,產(chǎn)生裂縫。3.庫岸失穩(wěn) 主要原因在于: 水庫蓄水后,庫岸長期在水的浸泡作用下,巖土產(chǎn)生了物理化學(xué)、孔隙靜水壓力和動水壓力等效應(yīng),并引發(fā)的中小型滑坡、崩塌和泥石流等,對水庫的安全運用和水土保持以及庫岸邊人民生命財產(chǎn)的安全都構(gòu)成了較大的威脅。 4.水庫淤積由于淤積嚴(yán)重,使一些水庫己無效益,防洪和興利矛盾十分突出。
其主要原因:一是水庫上游水土流失嚴(yán)重;二是水庫本身缺少排沙底洞,累計淤積所致。據(jù)統(tǒng)計,70%~85%的水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,主要原因是洪水分析成果不準(zhǔn),防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,泄洪能力不足。5.水庫防洪不安全。
其原因主要有:缺少水文分析, 以致泄洪設(shè)施設(shè)置不足; 或隨著水文系列資料的延長, 洪水資料發(fā)生變化; 泄洪建筑物存在安全隱患, 不能正常發(fā)揮功能。
6.大壩結(jié)構(gòu)不安全。
造成的原因主要有: 土石壩壩體斷面不足, 壩坡導(dǎo)致安全系數(shù)降低。
7.抗震不安全。即水庫大壩的抗震性能不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
造成的原因主要有: 原設(shè)計地震烈度小于新的地震烈度區(qū)劃圖確定的場地基本烈度; 原設(shè)計未考慮地震工況。
8. 輸水及泄洪建筑不安全。
造成的原因主要有: 輸水隧洞或涵管的襯砌結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差或設(shè)計不完善, 出現(xiàn)裂縫、 露筋、 剝離、 沖蝕、 漏水, 影響建筑物結(jié)構(gòu)的整體性。特別是土石壩壩下埋管漏水, 容易產(chǎn)生接觸沖刷破壞, 危及壩體安全; 對于溢洪道, 主要存在結(jié)構(gòu)裂縫及失穩(wěn)破壞, 或溢流面及泄槽未襯砌或襯砌質(zhì)量差, 出現(xiàn)沖蝕破壞; 無消能工或消能工不完善, 無法保證洪水安全下泄。
9.金屬結(jié)構(gòu)和機電設(shè)備不安全。多數(shù)病險水庫的金屬結(jié)構(gòu)和機電設(shè)備已運行 30 ~ 50 a, 已超過或接近折舊年限, 老化、 銹蝕嚴(yán)重, 無法正常運用, 嚴(yán)重影響水庫安全。
造成的原因主要有: 缺少維修更新與養(yǎng)護。
10. 管理設(shè)施不完善。多數(shù)病險水庫的水文測報與大壩觀測系統(tǒng)不完善, 特別是小型水庫中大部分沒有水文測報及大壩觀測設(shè)施; 許多水庫的管理設(shè)施陳舊落后, 防汛道路標(biāo)準(zhǔn)低, 甚至沒有防汛道路。
造成的這種狀況原因主要是: 重建設(shè)、 輕管理。
三. 病險水庫大壩加固處理
1. 面板堆石壩裂縫處理對于面板結(jié)構(gòu)裂縫,特別是貫穿性裂縫,應(yīng)采用結(jié)構(gòu)膠壓力灌漿處理。 對于非結(jié)構(gòu)(溫度)裂縫的成因,根據(jù)混凝土面板堆石壩的不同裂縫成因,應(yīng)采用彈性結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行不同方法的處理。 壓力灌漿應(yīng)考慮面板底部、上部的密封處理,特別是應(yīng)慎重考慮底部灌漿前的密封問題。對于貫穿性裂縫,或則嚴(yán)禁采用貫穿面板的灌注水泥類漿液處理。
2.泄水建筑物與放空建筑物統(tǒng)一布置。
修建泄水建筑物,關(guān)鍵是要解決好消能防沖和防空蝕、抗磨損。對于較輕型建筑物或結(jié)構(gòu),還應(yīng)防止泄水時的振動。放空建筑物是水利樞紐的一種建筑物,主要用于放水用途,如在混凝土壩內(nèi)設(shè)放水孔,在河岸開鑿放水隧道等,可考慮泄水建筑物與放空建筑物統(tǒng)一布置。
3.大壩加高加固
提高水庫防洪能力的措施歸納起來主要有兩種:一是加高大壩, 增加水庫調(diào)蓄能力; 二是加大泄洪建筑物規(guī)模, 擴大泄洪能力。我國在 20 世紀(jì) 70 年代末至80 年代, 許多大、 中型水庫大多采取了以上加固措施來提高水庫的防洪能力。
4.土石壩滲漏處理措施
(一)混凝土防滲墻
混凝土防滲墻加固方法, 就是沿土石壩的壩軸線方向建造一道混凝土防滲墻。防滲墻可建在壩體部分, 也可深入到基巖以下一定深度, 以截斷壩體和壩基的滲漏通道。
(二)高噴灌漿
高噴灌漿最初主要用于粉土層和砂土層的防滲,近年來在砂礫層中也有許多成功應(yīng)用的例子。如河南弓上水庫, 土石壩填筑質(zhì)量差, 壩體變形、 開裂, 壩下30 m 厚的砂卵石強透水層未清基, 加固前壩后滲漏出渾水, 滲漏量 90 L/s, 1999 年采用高噴灌漿法加固后,壩后滲漏消失。
5.土石壩壩坡穩(wěn)定及抗震加固
(一)壩坡穩(wěn)定加固
土石壩壩坡的穩(wěn)定加固, 主要有培土放緩壩坡和削坡放緩壩坡法。對上部局部壩坡偏陡的壩坡穩(wěn)定問題, 可采用格構(gòu)護坡加固; 對于下游壩坡浸潤線較高引起壩坡穩(wěn)定性不足的問題, 可與防滲加固措施相結(jié)合,采用防滲墻加固。
(二)護坡加固
土石壩上游護坡加固可采用塊石護坡、 現(xiàn)澆混凝土護坡及預(yù)制混凝土塊護坡; 下游護坡加固可采用草皮護坡、 格構(gòu)草皮護坡、 塊石護坡、 現(xiàn)澆混凝土護坡及預(yù)制混凝土塊護坡等。對于具有旅游功能的水庫, 其上游坡可選用具有美化作用的預(yù)制混凝土塊護坡, 下游護坡除可選用與上游坡相同的形式外, 還可選用草皮護坡及格構(gòu)草皮護坡。
6.壩下涵管及隧洞加固
( 一) 改壩下涵管為隧洞。我國過去修建的許多水庫, 其灌溉、 發(fā)電及供水用的輸水建筑物采用壩下涵管。由于壩體變形、 涵管質(zhì)量差及結(jié)構(gòu)不完善等原因,大量涵管出現(xiàn)漏水, 發(fā)生接觸沖刷破壞, 危及大壩安全。因此, 涵管出現(xiàn)滲漏缺陷后最好廢棄封堵, 并在岸邊新建隧洞替代。
(二) 加鋼內(nèi)襯。即在原涵洞或隧洞中增加鋼襯使其達(dá)到結(jié)構(gòu)安全和防滲的要求。鋼襯與洞壁之間的空隙灌注水泥砂漿, 使鋼襯與原洞壁形成整體。
7.除險加固應(yīng)與增容和恢復(fù)庫容同時考慮。在水庫的病險得到有效排除的前提下,增容和恢復(fù)庫容是提高水庫自身經(jīng)濟效益和社會效益,解決水資源緊張狀況的一條好的途徑。8.水庫的除險加固建設(shè)應(yīng)與自身管理設(shè)施的改善相結(jié)合。病險水庫加固規(guī)劃時,應(yīng)考慮增設(shè)防汛指揮調(diào)度網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通信預(yù)警系統(tǒng)、水文水情測報自動化系統(tǒng)、大壩監(jiān)測自動化系統(tǒng)等先進(jìn)的管理設(shè)施。對不能滿足需要的防汛道路及防汛物資倉庫等管理設(shè)施一并予以改造。 9.努力提高病險水庫加固的科技含量。在病險水庫加固時,應(yīng)通過各種途徑收集這方面的信息,廣泛依托科研、設(shè)計、施工、大專院校等方面的技術(shù)力量,加以推廣應(yīng)用。堅持加固與提高、加固與技術(shù)進(jìn)步相結(jié)合,力求在病險水庫治理的技術(shù)經(jīng)濟方面有所突破。 10.建立良性的水庫運營管理機制。要建立嚴(yán)格的管理責(zé)任制,責(zé)任落實到人。應(yīng)抓好《水庫大壩安全管理條例》等法律法規(guī)的實施,使管理規(guī)范化、制度化。同時應(yīng)加強水庫大壩的監(jiān)測和觀測工作,配備齊全的監(jiān)測設(shè)備,建設(shè)必要的觀測設(shè)施,采用先進(jìn)的觀測手段,對大壩進(jìn)行及時跟蹤監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)大壩的隱患。
四.結(jié)束語
我國絕大多數(shù)水庫遺留隱患較多,需要對水庫大壩進(jìn)行加固處理, 已顯得十分必要和迫切。對水庫大壩進(jìn)行加固處理有著重要的意義。
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