水利工程大壩加固施工技術實踐

王庭飛

摘 要：近些年來，隨著我國不斷加大水利工程建設，對水庫安全要求也隨之提高。目前，我國大多數水庫抗震要求不高，在地震液化作用下，導致飽和沙土缺失，水庫抗剪強度喪失，固體狀態逐漸轉向液體狀態?？梢哉f，水利工程的水庫大壩加固，是水利工程的重要部分。本文主要分析我國病險水利和加固基本狀況，比較分析大壩主體、除險和防滲處理的相關技術，旨在提升水庫大壩靈活性、安全性。

關鍵詞：水利工程；大壩；加固技術

對于水利工程水壩，極易產生地震液化現象，因土體空隙壓力逐漸上升，降低了骨架有效應力所產生?？梢哉f，地震液化對水壩安全具有嚴重影響。目前，我國許多水庫因歷史原因，在傳統設計中，并未重視地震液化問題。對地震可能產生的壩體變形或沙土液化問題，并未采取防范措施。同時，原勘探工作不夠深入，施工不夠嚴格，設計不合理，導致材料結構老化，引起壩體滲透壓力增加，滲漏了增多，及浸潤線增高問題。筆者根據自身多年的水利工程從業經驗，主要分析我國病險水利和加固基本狀況，比較分析大壩主體、除險和防滲處理的相關技術，旨在提升水庫大壩靈活性、安全性。

一、水利工程大壩防滲劈裂灌漿法

1.基本原理。根據水力劈裂原理，在沿壩體應力方向進行布孔，并施加灌漿壓力，對劈裂壩體進行計劃控制，選擇適度防滲壓力泥漿進行灌注，通過壩體濕陷固結、漿壩互壓作用，連接所有漿脈洞穴和裂縫，充分擠壓密實水平疏松層，進而產生連續漿體防滲墻，可有效解決壩體滲漏。

2.施工方法。使用劈裂灌漿法，先灌漿河槽段和再灌岸坡段，選擇孔底全孔灌注。在灌注過程中，對第一序孔優先輪灌，選擇少灌多復方法，待第一序孔灌漿結束之后，再輪灌第二序孔。實際施工方法為“施工平臺、鉆孔、制漿、灌漿、下一孔施工。待灌漿開啟幾分鐘后，壩頂表面會出現裂縫，產生冒漿。處于無壓裝臺下，進行反復輪灌，在壩頂連續冒漿三次，如果縫內漿面未出現下降，可停止灌漿。

3.優缺點。施工劈裂灌漿方法，灌漿機理明確，施工工藝合理，施工工期短，效果良好，具有良好經濟效益，但需多次灌漿，在壓實質量差、裂縫層和洞穴內較為適用，主要應用于結構性強粉細沙、土砂夾層。

二、水利工程大壩出現加固施工方案

1.大壩加高，對于壩身較短，淹沒較小和質量較好水庫，具有良好優越性。待壩體加高后，泄洪庫容、淹沒損失增大水庫，必須加強經濟比較、仔細測算。對于較長大壩，加高壩體不經濟合理。因此，選擇方案前，需仔細核對洪水位下的優質土數量、分布，認真調查、分析水庫滲漏影響。

2.拓寬溢洪道，需仔細分析溢洪道方案，對比起利弊，研究擴寬的泄流流態。對于溢洪道進口段擴寬，應加固出口段，使進口段單寬流量有所增加，如果大于護砌允許流速，容易引起水毀。同時，為降低工程量，可適度改變進口段和出口段擴寬坡降，使得泄洪不夠均勻，對翼墻有沖擊，引起墻開裂。另外，帶溢洪道擴寬之后，因下泄流量增加，下游河道泄洪能力不高，引起水漫農田和泄洪掃壩腳問題。

3.非常溢洪道的新建。根據有利地形，新建非常溢洪道，可提升水庫防洪標準，溢洪道可不護砌，且行洪年份較少，可降低非常洪水對溢洪道的泄洪壓力。然而，非常溢洪道的新建，需注意如下幾點：其一，啟用標準。因小型水庫的來水面積不大，洪量較小，洪峰來得快去得快，泄洪時間不長，通常選擇20年一遇的非常溢洪道。其二，護砌。對于非常溢洪道的護砌，在溢洪道底部，通常為板結砂巖黏土或弱風化演示，可不用護砌。其三，排洪道問題。對于排洪道，應滿足大水年泄洪要求，減少挖掘田地，通常選擇50年一遇的非常溢洪道。

4.按照水庫實際狀況進行方案組合，對于壩體加高、溢洪道拓寬的方案結合，可通過調洪演算進行確定。在實際施工中，根據水利工程的水文、地形、氣候等條件，選擇合理的施工方案，不管是大壩加高、溢洪道拓寬或新建非常溢洪道，都必須根據實際情況施工，制定合理的壩體加固方案，保證壩體能夠科學、合理除險加固。

三、水庫大壩主體加固方案對比

針對水庫大壩加固，需保證安全運行基礎上，方可進行水庫主體工程的加固處理，主要有如下措施：

1.山區水庫的大壩護坡，根據因地制宜原則，選擇當地大風化石進行護坡修建。對于丘陵地區的水庫上游護坡，可選擇混凝土、塊石護砌，結合生物護坡，提高護砌高度，通常到水位50cm以上。還可種植巴根草植物，可節省30%左右的工程費用。

2.大壩老鼠防治。對于大壩的老鼠防治，在取土區進行檢查，選擇藥殺和挖巢方式，或新建壩體毒土心墻。對于大壩滲漏部位，可選擇粘土灌漿、挖巢方法，或選擇藥物粘土漿進行堵漏。

3.溢洪道消能工程。其一，對于溢洪道陡坡，鏈接土質河道，可選擇底流消能，選擇水力學公式，計算消力池深度、長度。其二，對于溢洪道陡坡河床，如果為巖石覆蓋層或砂礫石覆蓋層，可選擇挑流消能方法。針對小型水庫挑流消能，可選擇整體式鼻壩，建立混凝土結構。對于承受高速水流鼻壩，可在混凝土面層布置鋼筋網。因挑流效能受到河床基巖、兩岸地形控制，可保質挑壩的水深，如果條件許可，可增加下游控制工程，促使挑流消能逐漸轉向面流效能，降低沖刷力，確保挑壩穩定性；其三，對于山區水庫，因溢洪道地形較為復雜，且流程較長，增加了護砌、效能難度，按照因地制宜方法，選擇多級跌水消能，具有良好的消能效果。

四、結語

綜上所述，大壩加固施工是水利工程的重要組成部分，水壩關系著水利工程的穩定性、安全性。因此，在實際施工中，應選擇合理的施工技術。本文主要分析了劈裂灌漿方法，灌漿機理明確，施工工藝合理，施工工期短，效果良好，具有良好經濟效益。同時，在實際施工中，要明確施工方案，按照水庫實際狀況進行方案組合，通過壩體加高、溢洪道拓寬的方案結合，對比分析大壩主體加固方案，保證水利工程質量。

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