水庫除險(xiǎn)加固方法研究

桂林市水利局 541001

摘要：水庫在水利建設(shè)中占有重要的地位，是我國防御江河洪水、發(fā)展農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)它還擔(dān)負(fù)著為城市提供生活用水的重要職責(zé)。然而水庫的加固狀況卻不容樂觀，存在很多病險(xiǎn)，所以對其進(jìn)行除險(xiǎn)加固就尤為重要。本文就當(dāng)前水庫存在問題及加固方法做簡單分析。

關(guān)鍵詞：水庫；存在問題；加固方法

前言

據(jù)相關(guān)資料顯示，我國現(xiàn)有水庫堤壩約9.7萬座，其中60年代末至80年代末修建的小壩約8萬座。由于歷史方面的原因，這些水庫堤壩在設(shè)計(jì)、勘測、施工以及管理等方面存在諸多問題，這就使得它們成為了病庫險(xiǎn)庫。80年代以來，雖然加強(qiáng)了對這些小型堤壩的除險(xiǎn)加固工作，然而由于種種原因并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。

一、當(dāng)前水庫存在問題

1、水庫設(shè)計(jì)質(zhì)量差

建國以來在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下，各地農(nóng)村紛紛通過興水利除水害，修建了大大小小面積不等的水庫，這些水庫在建設(shè)時(shí)沒有專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，也沒有在設(shè)計(jì)前做過地質(zhì)勘測及土工實(shí)驗(yàn)等前期工作。所以，設(shè)計(jì)出的水庫沒有完全符合當(dāng)?shù)氐乩項(xiàng)l件，出現(xiàn)了后續(xù)的一系列問題。

2、施工質(zhì)量差

受特殊的歷史條件影響，當(dāng)時(shí)的水庫施工全部是由政府組織民工群眾完成的，沒有任何一個(gè)工程是由具有施工資質(zhì)的正規(guī)施工企業(yè)承建。沒有哪一座水庫工程在施工過程中取樣檢測過干容重、含水量、砂漿標(biāo)號(hào)等指標(biāo)。這一點(diǎn)，在近年大壩維修時(shí)，挖開大壩，發(fā)現(xiàn)壩體填土十分松散時(shí)足以見得。

3、管理不到位

目前中小型水庫的管理基本停留在上世紀(jì)70年代的水平上，管理的硬件設(shè)施亦基本未能得到改善。工程的內(nèi)在變化未能被管理者所掌握，沒有為水庫配套任何觀測設(shè)施，更沒有預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。壩體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，浸潤線發(fā)生了變化，大壩發(fā)生了位移，壩體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化幾乎用肉眼不可能看出來，也只能是大壩明顯開裂，滑坡或已發(fā)生管涌等嚴(yán)重的問題才有可能被發(fā)現(xiàn)。但那時(shí)的處理難度已經(jīng)較大，且很不經(jīng)濟(jì)，未能防患于未然，達(dá)到工程管理的目的。

4、壩體滲漏

壩體滲漏一般分為正常滲漏和異常滲漏，正常滲漏滲流量小且穩(wěn)定，一般不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，異常滲漏往往滲流量大或比較集中，使壩體、壩基或壩肩發(fā)生管涌、流土和接觸滲漏等滲透破壞，從而影響大壩安全。水庫壩體異常滲漏的主要原因有：①壩體填筑料質(zhì)量不符合要求，施工質(zhì)量差，白蟻、鼠等在壩身打洞，以及設(shè)計(jì)考慮不周等原因。②壩基底部和兩岸山坡清理不徹底，涵管和導(dǎo)墻與壩體結(jié)合處未設(shè)截水環(huán)、刺墻等止水措施，部分水庫大壩后期加高時(shí)新老防滲體之間處理不完善。③壩址處地勘工作不足，地層結(jié)構(gòu)摸得不夠清楚，設(shè)計(jì)時(shí)未采取有效的防滲措施，水平防滲的長度不夠或厚度不足，垂直防滲施工未開挖至相對不透水層或未全部截?cái)嗟取?/p>

5、壩體單薄

壩體單薄主要表現(xiàn)為壩體整體斷面單薄和防滲體單薄，壩體整體斷面單薄現(xiàn)象情況較少，防滲體單薄現(xiàn)象較為普遍，兩者均對大壩的安全影響極大，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致壩體的滑坡或潰壩。水庫存在壩體整體斷面單薄的原因?yàn)椋孩僖蚪?jīng)濟(jì)條件限制和施工質(zhì)量使壩身整體斷面尺寸和防滲體結(jié)構(gòu)不能滿足規(guī)范要求。②運(yùn)行期間大壩壩身和保護(hù)范圍內(nèi)開挖取土，壩面和壩腳未設(shè)有效的防護(hù)，壩面受暴雨沖刷，波浪凍融等作用，壩腳尾水淘刷等原因使壩坡變陡、尺寸變小，造成壩體整體斷面單薄。③原防滲體系設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，以及水庫大壩后期加高時(shí)未對防滲體進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，而是直接加高壩體，因防滲體厚度不足造成防滲體單薄。

6、壩體裂縫

壩體裂縫按成因主要有干縮凍融裂縫、沉降裂縫和震動(dòng)裂縫。一般來說，縱向沉降裂縫問題明顯，而其它類型裂縫不明顯，主要原因是：①大壩含粘量和含水量過高，施工期間工序銜接不好，遇到惡劣天氣，產(chǎn)生干縮凍融裂縫。②壩基處理完全，岸坡開挖較陡，填筑土料不符要求，含水量控制不嚴(yán)等引起沉降裂縫。③壩坡單薄且未有效防護(hù)，暴雨時(shí)排水不暢出現(xiàn)滑坡，引起裂縫。

二、水庫堤壩除險(xiǎn)加固的主要方法

1、壩體灌注粘土漿加固

滲漏問題是病險(xiǎn)土石壩主要病害之一，我國在這方面的處理方法有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿、劈裂灌漿、膏狀穩(wěn)定漿液灌漿、土工膜防滲等。用灌漿的方法處理堤壩壩體的滲漏，已有幾十年的歷史。目前，壩體灌漿的方法可分為充填式和劈裂式兩種，前者是指自重灌漿（孔口壓力為零），后者是指利用灌漿壓力劈開壩體，形成一道近于垂直并連續(xù)的漿體帷幕。兩種灌漿方法都是壓力灌漿，只是所用的壓力大小不同而已。

2、壩體抗地震液化加固

密實(shí)性差的砂土在地震作用下可能產(chǎn)生液化破壞。砂土抗地震液化加固方法基本可分為置換法、加密法和壓重法等。①置換法的加固方法是將液化區(qū)砂土挖去，重新填筑石渣料等抗液化性能較好材料。②加密法的加固方法是采用振沖加密方法，提高砂土的密實(shí)度，使砂土達(dá)到抗地震液化能力。③壓重法的方法是在液化區(qū)砂土表面加壓重，提高砂土的有效應(yīng)力，從而使砂土達(dá)到抵抗地震液化的能力。

3、土合成材料加固

土合成材料是一種比較新型的建筑材料，由于其施工簡易、質(zhì)量輕、資源豐富、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，自問世以來，發(fā)展迅速。尤其是最近十幾年來在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，取得了較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境效益。目前土合成材料主要分為四類：土工膜、土工織物、土工特種材料以及土工復(fù)合材料。其原材料主要是聚丙烯、聚乙烯等高分子聚合物。最近幾年來，土合成材料中在水庫堤壩的除險(xiǎn)加固當(dāng)中應(yīng)用比較頻繁的是土工膜、土工織物以及土工復(fù)合材料。其中，土工膜的防滲性較好，自身的垂直滲透系數(shù)較小，價(jià)格低廉，由于其強(qiáng)度較低，一般只用于堤基的垂直防滲，對于防滲要求較高的堤壩部位則不宜采用。土工織物則主要無紡?fù)凉た椢镆约坝屑復(fù)凉た椢飪煞N。其中，在水庫堤壩的除險(xiǎn)加固當(dāng)中應(yīng)用比較頻繁的是針刺無紡?fù)凉た椢铮饕腔谄淞己玫呐潘阅堋B透性大以及孔隙率高的特點(diǎn)。土工復(fù)合材料則是將兩種或者兩種以上的材料組合到一起的產(chǎn)品，由于其功能各異、品種繁多，目前在水庫堤壩的除險(xiǎn)加固中已被廣泛采用，應(yīng)用于防滲護(hù)面方面。

4、減壓井和減壓溝加固

國內(nèi)水庫的堤壩的壩基多為雙層或者多層結(jié)構(gòu)，減壓井或者減壓溝是一種十分有效地除險(xiǎn)加固措施。

對于壩基為雙層或者多層的結(jié)構(gòu)的情況，其下面的透水層一般庫里的水相通，在較高水位的時(shí)候，壩基的不透水層的底部承受著有透水層傳遞而來的承壓水頭。盡管承壓水頭會(huì)隨著距離河道的遠(yuǎn)近而有所不同，越遠(yuǎn)越小，但是減小的很慢，這就使得當(dāng)距離堤段較遠(yuǎn)而不透水層的厚度有所減小的情況下，會(huì)出現(xiàn)滲透的現(xiàn)象。雖然可以通過堤內(nèi)垂直鋪膜的方法來防止?jié)B漏，但這需要沿河延伸相當(dāng)?shù)囊欢尉嚯x才有意義，經(jīng)濟(jì)上極為浪費(fèi)。那么就可以采用減壓井或者減壓溝的方法，即在堤壩的背水坡不遠(yuǎn)處挖溝截?cái)啾砻娴牟煌杆畬樱ㄟ^溝底達(dá)到透水層，從而形成一個(gè)減壓溝或者減壓井，讓透水層中滲流比較集中的從減壓溝或者減壓井中排除，降低不透水層底部的承壓水頭，達(dá)到出險(xiǎn)加固的目的。

結(jié)束語：

目前，我國水庫堤壩的除險(xiǎn)加固新技術(shù)的研究已經(jīng)成為我國壩工程的重要課題，這些水庫的病變機(jī)理會(huì)因其自身?xiàng)l件的不同而有所不同，因此，這就需要我們在研究其除險(xiǎn)加固技術(shù)的過程當(dāng)中能夠考慮到各個(gè)方面的實(shí)際情況，進(jìn)一步了解和研究這些水庫的堤壩的病變機(jī)理，從而為這些水庫的除險(xiǎn)加固提供源頭技術(shù)支持。達(dá)到最終護(hù)堤的目的。

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