摘 要:某水庫在汶川“5.12”地震中大壩造成了破壞,尤其是壩體產(chǎn)生了一系列的震生裂縫,威脅到大壩的安全。通過采取應(yīng)急修復(fù)措施進(jìn)行臨時(shí)性處理,并且對大壩部分進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì),使壩體達(dá)到安全穩(wěn)定。 
關(guān)鍵詞:震損水庫;大壩;應(yīng)急措施;除險(xiǎn)加固;設(shè)計(jì) 
  1.大壩現(xiàn)狀及主要震損情況 
  某水庫于1956年動工興建,1978年8月建成。水庫集雨面積0.9Km2,灌溉面積450畝。大壩為均質(zhì)土壩,壩頂長度146.0m,壩頂寬度4.1~4.4m,壩底最大寬度78.8m,壩頂高程621.5~623.6m,最大壩高13.5m,大壩為均質(zhì)土壩,上、下游坡均為草皮護(hù)坡,壩腳處為干砌條塊石排水棱體,是一座以灌溉為主,兼有養(yǎng)魚等綜合效益的。2)型水庫工程。 
  水庫處于正常蓄水位時(shí)遭受“5·12”汶川大地震突襲,在壩體中產(chǎn)生了一系列的震生裂縫,其中在壩頂下游側(cè)沿壩軸方向規(guī)模最大的縱向主裂縫長達(dá)53m,呈斷續(xù)狀彎曲延伸,主裂縫寬度8~13cm,深度一般0.7~1.3m,局部深達(dá)2m以上(竹桿未探到底);該處壩體在地震前所具有的塌陷進(jìn)一步加劇,沉陷量最大可達(dá)0.5~0.8m,壩坡土體蠕動變形嚴(yán)重且已具明顯的向坡下位移;另有兩條呈斷續(xù)延伸的縱向裂縫總長度分別為23、36m。垂直于壩軸方向較為密集的橫裂縫長度一般3~8m,最長為16m,縫寬1~5cm。壩體中部嚴(yán)重沉陷,最大沉陷量達(dá)1.59m;因蠕動變形壩頂平面近于“S”型,上游壩坡在地震之前本具有的塌陷也進(jìn)一步加劇,壩坡土體蠕動變形明顯,呈一系列的凹坑,凹坑軸長0.8~3m不等,最大沉陷量達(dá)0.5~0.6m。庫首右岸漿砌條塊石擋土墻多處拉裂、破損且局部坍塌,裂縫長度2~5m,縫寬2~12cm,岸邊干砌條塊石護(hù)坡坍塌損毀;下游壩腳排水棱體斷裂坍塌,坍塌后的棱體向坡外旋轉(zhuǎn)呈頂面倒坡并產(chǎn)生20~65cm的水平位移。 
  2.大壩存在的問題 
  (1)壩坡土體蠕動變形嚴(yán)重且已具明顯的向坡下位移,壩頂平面近于“S”型。 
  (2)縱向裂縫3道,最長達(dá)53m;橫向裂縫長度一般3~8m,最長為16m。 
 。3)壩體中部嚴(yán)重沉陷,最大沉陷量達(dá)1.59m。 
 。4)壩體目前存在滲漏問題。 
 。5)下游坡腳排水棱體斷裂塌陷,坍塌后的棱體向坡外旋轉(zhuǎn)呈頂面倒坡并產(chǎn)生20~65cm的水平位移。 
 。6)有白蟻危害。 
  3.大壩應(yīng)急措施 
  3.1壩體清理檢查、巡查監(jiān)測和裂縫臨時(shí)覆蓋 
 。1)清除壩體上的雜草等; 
 。2)壩體清理后對壩體險(xiǎn)情進(jìn)行檢查,做好文字記錄并用明顯的標(biāo)記示出; 
 。3)對主要裂縫設(shè)置監(jiān)測措施,如監(jiān)測樁、監(jiān)測標(biāo)記等,定時(shí)進(jìn)行監(jiān)測和記錄,觀測裂縫變化情況,并加強(qiáng)巡查,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)主管部門; 
 。4)在應(yīng)急處理措施實(shí)施前采用塑料膜臨時(shí)覆蓋壩體裂縫。 
  3.2壩頂和下游壩坡裂縫封填 
 。1)對于壩頂裂縫寬度大于5cm的縱向裂縫處理方法: 
 、僭诳p內(nèi)用高塑性土擠壓充填;②沿裂縫方向兩側(cè)對稱開挖梯形槽,梯形槽底部寬度50cm,頂寬80cm,深度50cm然后對槽底進(jìn)行夯實(shí)處理;③在槽內(nèi)回填高塑性土后分層夯實(shí),鋪層厚度不大于20cm,直至完全將開挖槽回填平整;④在夯實(shí)回填的槽頂在鋪一層后15cm的高塑性土,夯實(shí)處理成龜背形; 
 。2)對于下游壩坡裂縫寬度大于5cm的縱向裂縫處理方法: 
  ①在縫內(nèi)用高塑性土擠壓充填;②沿裂縫進(jìn)行夯實(shí)處理;③裂縫夯實(shí)處理后,在坡面填高塑性土夯實(shí)補(bǔ)欠,處理后的部位與坡面齊平; 
 。3)壩頂和下游壩坡上裂縫寬度小于5cm的縱向裂縫處理方法: 
 、傺亓芽p進(jìn)行夯實(shí)處理;②夯實(shí)處理完后再在表面鋪一層高塑性土,壩頂夯實(shí)處理成龜背形,下游壩坡上與坡面齊平。對壩頂槽開挖后夯實(shí)回填的裂縫,挖槽及回填不得在雨天進(jìn)行,并做好防雨準(zhǔn)備,切記開挖槽內(nèi)的回填必須在當(dāng)天完成。為便于汛后除險(xiǎn)加固,對大壩震損裂縫應(yīng)做好裂縫位置記錄和標(biāo)識。 
  3.3汛期壩體裂縫覆蓋保護(hù) 
 。1)壩頂縱向裂縫封填處理完成后,在壩頂用土工膜進(jìn)行完全覆蓋,土工膜兩側(cè)固定并封閉密室,土工膜采用一布一膜,布上膜下放置,膜厚0.2mm,采用針織無紡布,規(guī)格為100g/m2,在土工膜上適量鋪土覆蓋保護(hù); 
 。2)下游壩坡縱向裂縫封填處理完成后,在夯實(shí)回填后的坡面上用土工膜沿裂縫進(jìn)行條帶覆蓋,土工膜規(guī)格同上,寬度100cm,在土工膜上適量鋪土覆蓋保護(hù)。 
  4.大壩穩(wěn)定計(jì)算 
  4.1計(jì)算工況 
  (1)正常工作條件 
 、僬P钏簧、下游坡的穩(wěn)定滲流期 
 、谠O(shè)計(jì)洪水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期 
  ③1/3水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期 
  (2)非常運(yùn)用條件 
 、傩:撕樗簧稀⑾掠纹碌姆(wěn)定滲流期 
 、谛:撕樗唤德渲琳P钏 
 、壅P钏簧、下游坡的穩(wěn)定滲流期+地震 
 、茉O(shè)計(jì)洪水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期+地震 
 、1/3水位上、下游坡的穩(wěn)定滲流期+地震 
  4.2計(jì)算原理及結(jié)果 
  依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,按不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法,采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的《理正邊坡穩(wěn)定分析軟件》計(jì)算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。 
  經(jīng)過計(jì)算,土壩下游坡邊坡系數(shù)小于規(guī)范允許的安全系數(shù),故下游坡不穩(wěn)定,需加固處理。 
  5.大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案 
  5.1設(shè)計(jì)依據(jù) 
  水庫工程規(guī)模為小<二>型水庫,工程等別為Ⅴ等。大壩按五級建筑物設(shè)計(jì)。洪水標(biāo)準(zhǔn)采用原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)洪水20年一遇,校核洪水200年一遇,地震設(shè)計(jì)烈度采用VII度。   5.2總體設(shè)計(jì)方案 
  本次設(shè)計(jì)大壩壩長140m,壩頂高程622.4m(混凝土路面頂高程),壩頂寬4.0m。壩頂路面為泥結(jié)石路面。上游坡采用C20混凝土預(yù)制板護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式,坡比為1:3;下游坡坡比為1:3.5。因壩頂裂縫較多,受損嚴(yán)重,因此本次設(shè)計(jì)將壩頂以下3m厚的壩體以及上、下游壩坡土體削坡,重新碾壓填筑至設(shè)計(jì)壩頂高程622.4m。大壩現(xiàn)狀壩頂寬度4.1~4.4m,壩軸線不在一條直線上,呈“S”型,本次設(shè)計(jì)壩頂寬4.0m,調(diào)整大壩在一條直線上,并且壩軸線位置不變。 
  5.3大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 
  5.3.1壩頂路面設(shè)計(jì) 
  壩頂高程622.4m(泥結(jié)石路面頂高程),壩頂寬4.0m。泥結(jié)石路面厚10cm,下鋪10cm厚級配碎石、20cm厚手?jǐn)[塊石;路面兩側(cè)設(shè)20cm×30cm路緣石;壩頂路面與壩兩端道路順勢連接。 
  5.3.2上游護(hù)坡設(shè)計(jì) 
  上游坡進(jìn)行整形處理,坡比整形至1:3.0,采用C20混凝土預(yù)制塊護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式。預(yù)制混凝土塊尺寸為0.5m×0.5m,厚度0.08m,混凝土塊內(nèi)鋼筋網(wǎng)為6根φ6鋼筋,下設(shè)0.1m厚粗砂墊層;清除上游坡草皮護(hù)坡,清除厚度為50cm;在上游坡坡腳處修筑漿砌石齒墻,下鋪30cm厚砂礫料墊層。 
  5.3.3下游護(hù)坡設(shè)計(jì)及排水體設(shè)計(jì) 
  現(xiàn)狀下游壩坡為草皮護(hù)坡,進(jìn)行覆蓋層清除,然后進(jìn)行補(bǔ)坡,使壩坡達(dá)到設(shè)計(jì)坡比1:3.5,F(xiàn)狀下游坡不穩(wěn)定,需要進(jìn)行補(bǔ)坡處理,坡腳處魚塘需要填筑到地面高程,然后進(jìn)行壩體填筑。 
  原排水棱體拆除,重新修建棱體排水,排水體高度為1.0m,頂寬1.5m。排水體反濾層采用碎石墊層20cm和粗砂墊層20cm。在下游坡兩側(cè)及坡腳外側(cè)新建排水溝,兼做白蟻防止施藥溝。 
  5.3.4裂縫處理 
  壩頂以下3m厚度的壩體以及沉陷變形較嚴(yán)重的上、下游壩坡土體削除,重新碾壓填筑。 
  5.3.5白蟻治理 
  針對白蟻危害情況,其防治重點(diǎn)是滅殺現(xiàn)存白蟻群體,采取藥物和工程措施控制白蟻危害,消除白蟻對大壩危害的隱患,結(jié)合大壩加固護(hù)坡,具體整治設(shè)計(jì)如下: 
  1.設(shè)置毒土隔墻 
  在土壩兩端與兩岸坡接觸帶,起自上游坡正常水位,止于下游坡排水體頂處,壩兩端各開挖溝槽一條,溝槽斷面1.5m×1.5m,然后用毒土分層回填,分層厚度0.2m,每層噴藥一次,直至回填至原壩面線,回填夯實(shí)要求密度與原壩體相同。 
  2.施放毒餌誘殺白蟻 
  在水庫大壩上下游壩坡面及大壩兩端岸坡周邊環(huán)境20余畝范圍內(nèi),施放白蟻誘殺包,以消滅環(huán)境白蟻。 
  對大壩上下游坡,采取前兩項(xiàng)措施后,結(jié)合護(hù)坡做好砂碎石反濾層,用混凝土板保護(hù)壩面,以隔斷白蟻對大壩危害,壩面不長雜草,白蟻?zhàn)匀徊坏綁紊弦捠持,以致消除白蟻隱患。 
  6結(jié)論 
  本水庫在“5·12”汶川特大地震中受損嚴(yán)重,大壩出現(xiàn)了裂縫等險(xiǎn)情,但未因震后病險(xiǎn)水庫的次生災(zāi)難造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失。應(yīng)急措施處理只是基本控制了水庫大壩的險(xiǎn)情,必要合理的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)才是震損水庫除險(xiǎn)的關(guān)鍵。 
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