摘要:我國(guó)大壩工程中,大多數(shù)為土石壩。近年來我國(guó)大型水庫(kù)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(shù)的方法。
關(guān)鍵詞:土石壩 水庫(kù) 加固技術(shù)
土石壩是應(yīng)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(shù),分別結(jié)合現(xiàn)今研究實(shí)例,進(jìn)行了歸納和綜述。
1. 我國(guó)土石壩現(xiàn)狀
我國(guó)大壩多數(shù)修建于20世紀(jì)50～70年代,由于受當(dāng)時(shí)客觀條件限制,很多水庫(kù)在修建時(shí)沒有按基本建設(shè)程序進(jìn)行審批、施工和驗(yàn)收。在安全方面造成許多隱患,主要表現(xiàn)在:
(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)低。隨著水庫(kù)運(yùn)行年代增加,流域內(nèi)水文、氣象情況發(fā)生變化,防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)。
(2)壩基滲漏。大壩運(yùn)行多年后,一直未經(jīng)高水位考驗(yàn),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(yán)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(shè)施,泄流時(shí)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(shè)施已全部沖毀。
(6)水庫(kù)建筑物無觀測(cè)設(shè)施,缺少通訊設(shè)備。加快病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固,確保水庫(kù)安全,充分發(fā)揮防洪和興利效益,對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)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(xiǎn)土石壩的關(guān)鍵是防滲,即針對(duì)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(jié)合下排開挖導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)
鑒于水庫(kù)普遍存在基本數(shù)據(jù)不清、不全或洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低的問題。在處理病險(xiǎn)水庫(kù)時(shí)應(yīng)首先通過調(diào)查研究,核實(shí)、校驗(yàn)、補(bǔ)充、修正集雨面積、庫(kù)容和水文、水力計(jì)算等有關(guān)參數(shù),執(zhí)行現(xiàn)行洪水標(biāo)準(zhǔn),按我國(guó)新頒布的洪水計(jì)算方法復(fù)核洪水和調(diào)洪演算,結(jié)合壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算,確定壩頂高程、壩坡坡比和溢洪道、輸水涵的有關(guān)邊界尺寸。
2.2 進(jìn)一步加厚壩體,加強(qiáng)壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制
對(duì)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(yīng)在進(jìn)一步搞清壩體物理學(xué)參數(shù)后,通過滲流和穩(wěn)定分析計(jì)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(dāng)前坡和后坡穩(wěn)定系數(shù)達(dá)不到要求時(shí),可采取前坡削坡、后坡培厚的加固措施。對(duì)僅前坡穩(wěn)定系數(shù)未達(dá)要求時(shí),可結(jié)合前坡護(hù)坡加固綜合考慮采用上半坡適當(dāng)削坡,下半坡適當(dāng)加厚反濾料和塊石的措施來解決邊坡穩(wěn)定。
2.3 嚴(yán)格控制壩基、壩體滲漏
處理壩基和壩體滲漏問題,應(yīng)圍繞“上截下排,以截為主,截排結(jié)合”的原則,視滲漏的部位、危害程度,因地制宜,有針對(duì)性地采取相應(yīng)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(shí)可采用排水井、反濾排水體、反濾蓋重、反濾排水體和蓋重結(jié)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(duì)迎水坡偏陡、庫(kù)水位易于放空的土石壩可采取防滲土工膜截滲。對(duì)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(jì)。后者施工技術(shù)要求高,設(shè)備較復(fù)雜,后對(duì)壩體整體滲漏處理, 其防滲效果也很好。導(dǎo)滲措施,采用壩坡開溝導(dǎo)滲、壩坡培厚導(dǎo)滲、反濾體排滲等。對(duì)壩面散漫、牛皮漲,但未引起壩坡失穩(wěn)時(shí)可采取開溝導(dǎo)滲措施,而對(duì)因散浸、牛皮漲等引起失穩(wěn)的壩坡可采用培厚導(dǎo)滲措施,而對(duì)滲漏逸出點(diǎn)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(shè)截水墻法、壩頭壩體灌漿截滲法等。在做“上堵”措施同時(shí)可在下游岸坡澆壩滲流的出口段,設(shè)置導(dǎo)滲排水反濾層或反濾溝,當(dāng)采取壩后坡培厚加同壩體時(shí),宜在原壩下游壩端與山體交接處設(shè)置排水反濁暗溝,以排除澆壩滲水 。
2.5 注重溢洪道的修復(fù)和處理
①土溢洪道結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合安全達(dá)標(biāo)工作,做徹底的處理�？刹扇≈亟{砌石或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溢洪道的處理措施。消能結(jié)構(gòu)應(yīng)視地形、地質(zhì)條件,采用挑流或消力池底流消能方式;②對(duì)陡坡和底板變形,應(yīng)采取局部或全部翻修、重建,防滲、排水設(shè)施應(yīng)結(jié)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(duì)混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)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(bǔ)。
3. 小結(jié)
土石壩加固工程的實(shí)施,對(duì)促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提高人民生活水平,保障社會(huì)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(xiǎn)土石壩加固任務(wù)是很重的。只有正確認(rèn)識(shí)土石壩病險(xiǎn),科學(xué)分析,對(duì)癥下藥,才能使病險(xiǎn)土石壩除險(xiǎn)加固工作既“快”又“好”地進(jìn)行。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉玉泉,劉亞鳳,周春霞.土石壩除險(xiǎn)加固的幾種方法[J].黑龍江水專學(xué)報(bào),2002,29(2):132,轉(zhuǎn)135.
[2] 牛運(yùn)光,試論土石壩除險(xiǎn)加固技術(shù)[J].大壩與安全.1995年第3期:6～l 5.
[3] 高洋,低彈�；炷练罎B墻在某土石壩加固中的應(yīng)用[J].浙江水利科技,2006,3(2):37～39.
[4] 張宗媛,郭禎榮,梁志堅(jiān).火甲水庫(kù)主壩高壓噴射灌漿防滲堵漏設(shè)計(jì)與施工[J].廣西水利水電,2004,1:49～51.
[5] 張志剛,劈裂灌漿在水庫(kù)主壩防滲加固工程中的應(yīng)用[J].四川建材,2008年,第3期:19[4～195.
關(guān)鍵詞:土石壩 水庫(kù) 加固技術(shù)
土石壩是應(yīng)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(shù),分別結(jié)合現(xiàn)今研究實(shí)例,進(jìn)行了歸納和綜述。
1. 我國(guó)土石壩現(xiàn)狀
我國(guó)大壩多數(shù)修建于20世紀(jì)50～70年代,由于受當(dāng)時(shí)客觀條件限制,很多水庫(kù)在修建時(shí)沒有按基本建設(shè)程序進(jìn)行審批、施工和驗(yàn)收。在安全方面造成許多隱患,主要表現(xiàn)在:
(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)低。隨著水庫(kù)運(yùn)行年代增加,流域內(nèi)水文、氣象情況發(fā)生變化,防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)。
(2)壩基滲漏。大壩運(yùn)行多年后,一直未經(jīng)高水位考驗(yàn),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(yán)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(shè)施,泄流時(shí)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(shè)施已全部沖毀。
(6)水庫(kù)建筑物無觀測(cè)設(shè)施,缺少通訊設(shè)備。加快病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固,確保水庫(kù)安全,充分發(fā)揮防洪和興利效益,對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)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(xiǎn)土石壩的關(guān)鍵是防滲,即針對(duì)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(jié)合下排開挖導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)
鑒于水庫(kù)普遍存在基本數(shù)據(jù)不清、不全或洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低的問題。在處理病險(xiǎn)水庫(kù)時(shí)應(yīng)首先通過調(diào)查研究,核實(shí)、校驗(yàn)、補(bǔ)充、修正集雨面積、庫(kù)容和水文、水力計(jì)算等有關(guān)參數(shù),執(zhí)行現(xiàn)行洪水標(biāo)準(zhǔn),按我國(guó)新頒布的洪水計(jì)算方法復(fù)核洪水和調(diào)洪演算,結(jié)合壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算,確定壩頂高程、壩坡坡比和溢洪道、輸水涵的有關(guān)邊界尺寸。
2.2 進(jìn)一步加厚壩體,加強(qiáng)壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制
對(duì)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(yīng)在進(jìn)一步搞清壩體物理學(xué)參數(shù)后,通過滲流和穩(wěn)定分析計(jì)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(dāng)前坡和后坡穩(wěn)定系數(shù)達(dá)不到要求時(shí),可采取前坡削坡、后坡培厚的加固措施。對(duì)僅前坡穩(wěn)定系數(shù)未達(dá)要求時(shí),可結(jié)合前坡護(hù)坡加固綜合考慮采用上半坡適當(dāng)削坡,下半坡適當(dāng)加厚反濾料和塊石的措施來解決邊坡穩(wěn)定。
2.3 嚴(yán)格控制壩基、壩體滲漏
處理壩基和壩體滲漏問題,應(yīng)圍繞“上截下排,以截為主,截排結(jié)合”的原則,視滲漏的部位、危害程度,因地制宜,有針對(duì)性地采取相應(yīng)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(shí)可采用排水井、反濾排水體、反濾蓋重、反濾排水體和蓋重結(jié)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(duì)迎水坡偏陡、庫(kù)水位易于放空的土石壩可采取防滲土工膜截滲。對(duì)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(jì)。后者施工技術(shù)要求高,設(shè)備較復(fù)雜,后對(duì)壩體整體滲漏處理, 其防滲效果也很好。導(dǎo)滲措施,采用壩坡開溝導(dǎo)滲、壩坡培厚導(dǎo)滲、反濾體排滲等。對(duì)壩面散漫、牛皮漲,但未引起壩坡失穩(wěn)時(shí)可采取開溝導(dǎo)滲措施,而對(duì)因散浸、牛皮漲等引起失穩(wěn)的壩坡可采用培厚導(dǎo)滲措施,而對(duì)滲漏逸出點(diǎn)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(shè)截水墻法、壩頭壩體灌漿截滲法等。在做“上堵”措施同時(shí)可在下游岸坡澆壩滲流的出口段,設(shè)置導(dǎo)滲排水反濾層或反濾溝,當(dāng)采取壩后坡培厚加同壩體時(shí),宜在原壩下游壩端與山體交接處設(shè)置排水反濁暗溝,以排除澆壩滲水 。
2.5 注重溢洪道的修復(fù)和處理
①土溢洪道結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合安全達(dá)標(biāo)工作,做徹底的處理�？刹扇≈亟{砌石或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溢洪道的處理措施。消能結(jié)構(gòu)應(yīng)視地形、地質(zhì)條件,采用挑流或消力池底流消能方式;②對(duì)陡坡和底板變形,應(yīng)采取局部或全部翻修、重建,防滲、排水設(shè)施應(yīng)結(jié)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(duì)混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)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(bǔ)。
3. 小結(jié)
土石壩加固工程的實(shí)施,對(duì)促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提高人民生活水平,保障社會(huì)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(xiǎn)土石壩加固任務(wù)是很重的。只有正確認(rèn)識(shí)土石壩病險(xiǎn),科學(xué)分析,對(duì)癥下藥,才能使病險(xiǎn)土石壩除險(xiǎn)加固工作既“快”又“好”地進(jìn)行。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉玉泉,劉亞鳳,周春霞.土石壩除險(xiǎn)加固的幾種方法[J].黑龍江水專學(xué)報(bào),2002,29(2):132,轉(zhuǎn)135.
[2] 牛運(yùn)光,試論土石壩除險(xiǎn)加固技術(shù)[J].大壩與安全.1995年第3期:6～l 5.
[3] 高洋,低彈�；炷练罎B墻在某土石壩加固中的應(yīng)用[J].浙江水利科技,2006,3(2):37～39.
[4] 張宗媛,郭禎榮,梁志堅(jiān).火甲水庫(kù)主壩高壓噴射灌漿防滲堵漏設(shè)計(jì)與施工[J].廣西水利水電,2004,1:49～51.
[5] 張志剛,劈裂灌漿在水庫(kù)主壩防滲加固工程中的應(yīng)用[J].四川建材,2008年,第3期:19[4～195.
