水工建筑物的穩(wěn)定性

王冬雨+李歡+鐘廷凱

（鄭州大學(xué) 450001）

摘 要：水工建設(shè)項(xiàng)目中建筑物的穩(wěn)定性，是保證建筑物是否可以有效運(yùn)行的關(guān)鍵，工程項(xiàng)目的花費(fèi)和工程效益的高低也深受穩(wěn)定性的影響。結(jié)合國(guó)內(nèi)外實(shí)際情況，深入探討在限定的經(jīng)濟(jì)能力下通過(guò)部分工程措施使水工建筑物的穩(wěn)定性達(dá)到極致。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；穩(wěn)定性；

一、水體重法解決基底和水閘穩(wěn)定性不足

水體重法是提高水工建筑物的穩(wěn)定性手段中是常見的方法，通過(guò)公式的計(jì)算可以得出基底的安全系數(shù)，地基的穩(wěn)定性常以安全系數(shù)值的大小來(lái)加以判斷，值的大小主要取決與阻滑力與滑動(dòng)力的比值。只有安全系數(shù)值大于某限定數(shù)值后才能認(rèn)為安全度可靠，穩(wěn)定性才能有所保障，否則認(rèn)為不能滿足安全指標(biāo)的要求，穩(wěn)定性欠缺，工程風(fēng)險(xiǎn)度則會(huì)大大提升。

在上游面時(shí)如若重力壩設(shè)計(jì)為直立面時(shí)，且穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，這時(shí)可以對(duì)壩體進(jìn)行改造，可以改變它的傾斜角度改為斜坡，也可對(duì)其表面進(jìn)行改造，增加褶皺變?yōu)檎燮隆＠盟闹亓繅浩葔误w，從而增加抗滑能力，保障基底的穩(wěn)定性。而且要避免斜坡過(guò)緩情況發(fā)生，這樣也存在安全隱患。

除了基底滑動(dòng)造成的穩(wěn)定性不足以外，水閘運(yùn)行時(shí)有時(shí)也避免不了穩(wěn)定低差的情況，這時(shí)為了能充分利用水重對(duì)水閘的門前底板的作用力來(lái)提高抗滑能力，就要將水閘的大門向下游區(qū)域移動(dòng)或者是底部底板向上游區(qū)域拉伸一點(diǎn)。這樣便可充分利用到水重的作用來(lái)提高穩(wěn)定性。

二、防范滲透減輕水壓保障穩(wěn)定性

利用防滲設(shè)備防止?jié)B透和減輕水壓等手段可以提升水工建筑工程中的諸多建筑物的穩(wěn)定性。其原理則在于通過(guò)減壓手段避免建筑滑動(dòng)和因揚(yáng)壓力過(guò)大造成建筑浮起，從而形成高阻滑力的效果，保障穩(wěn)定性。對(duì)于水閘和重力壩等建筑，可以通過(guò)對(duì)于基底的上游區(qū)域灌漿、建造防滲墻，建立防滲透體系，避免因水滲透而造成揚(yáng)壓力變大使建筑上浮。于此同時(shí) 補(bǔ)充排水設(shè)備，增強(qiáng)排水能力，這樣可以防范因滲透造成的積水沖擊建筑基底，避免滲透，防范積水，這樣便可以有效杜絕揚(yáng)壓力造成的危害，以保證建筑物處于一個(gè)穩(wěn)定性較高的狀態(tài)。

三、使用齒坎結(jié)構(gòu)結(jié)合錨筋配件提高穩(wěn)定性

齒砍為溢流壩的底端設(shè)置挑流鼻坎時(shí)把挑流鼻坎設(shè)置成齒狀，使水流參差不齊的挑到空中，便于水流的消能，可以使壩體的穩(wěn)定性得到提高。利用齒坎可以切入基底的特性，增加主體重量，提高正壓力的同時(shí)加強(qiáng)摩擦力，使穩(wěn)定性更高。

錨筋，指的是把預(yù)埋件與混凝土錨固連接的鋼筋。嵌入建筑物后可以時(shí)襯砌與基底緊密結(jié)合，防止襯砌滑動(dòng)。

四、注意使用施工技巧提高建筑物穩(wěn)定性

對(duì)于重力壩的基底挖采開端時(shí)期，可以改變基巖面的狀況，發(fā)揮施工技巧和手段，將其改造成為可以向上游區(qū)域傾斜一點(diǎn)，約在3°—5°的區(qū)間范圍內(nèi)，角度的把控也尤為重要，如若過(guò)大不符合施工科學(xué)性，也很難達(dá)到預(yù)期的效果。正是因?yàn)樾⌒泵娴拇嬖冢瑝误w可以通過(guò)利用自重的手段，產(chǎn)生一種切向分力從而阻止自身壩體沿著壩基面方向滑動(dòng)，于此傾斜基巖面對(duì)于水平推力大小的較弱也存在著明顯的效果，且可以產(chǎn)生法向分力，一定程度的提高壩體的穩(wěn)定性。或者常見的施工手段中也可以通過(guò)將基巖面表面形狀進(jìn)行改變，使用施工手段改造為類似鋸齒狀形狀的表面，達(dá)到建筑物穩(wěn)定性提高的效果。如若把壩基形狀改為鋸齒形狀，其目的則在于使壩體和壩基能夠緊密契合，從而接觸表面的凝聚力、摩擦力都會(huì)大大增加，達(dá)到防滑效果進(jìn)而達(dá)到提高壩體穩(wěn)定性的目的。再比如可以以徑向以及半徑向的方法開挖拱壩兩岸的壩肩，使得拱圈在兩岸巖體處的推力方向在一定程度上得到改變，推力變得到分散，從而保障拱壩穩(wěn)定性。

五、使用分縫技巧改善建筑物局部穩(wěn)定性

襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。襯砌技術(shù)通常是應(yīng)用于隧道工程、水利渠道中。襯砌簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是內(nèi)襯，常見的就是用砌塊襯砌，可以是預(yù)應(yīng)力高壓灌漿素混凝土襯砌。襯砌作為水工建筑物中重要的一環(huán)，它和水閘或其它建筑物一并，都需要具有適應(yīng)多變的地質(zhì)條件、沉陷、多變溫度以及能夠滿足施工中澆筑能力的特質(zhì)，為了滿足這種要求的實(shí)現(xiàn)，分縫過(guò)程中常常使用縱橫縫的設(shè)置技巧。且為了最大程度上可以使分縫塊體穩(wěn)定性得到保障，分縫的過(guò)程中可以使用對(duì)穩(wěn)定性有較大提升效果的“搭接”、“鍥形”的形式結(jié)構(gòu)。比如溢洪道的泄槽上對(duì)襯砌的分縫往往就使用能夠達(dá)到上下層“搭接”的分縫技巧。其原理在于上游區(qū)域一塊襯砌搭落在下游區(qū)域的一塊襯砌上方，可以有效的杜絕下游區(qū)域那塊襯砌上浮的現(xiàn)象發(fā)生，從而使下游區(qū)域的穩(wěn)定以及整體水流可以平順流淌得到了保障。也可從體型較大的水閘底板出發(fā)考慮，采用分離式的分縫技巧，在正常情況下為平行閘墩及水流方向設(shè)置的。但為了達(dá)到保證水閘基底中間部分塊體穩(wěn)定性，在側(cè)方塊體足夠穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，把縫隙切割成“鍥形”的形狀，中間塊體變呈現(xiàn)如同一個(gè)鍥形體的狀態(tài)，那么在順流方向則會(huì)越擠越緊。如若擔(dān)心中間塊體上浮的情況發(fā)生，可以使用搭接、斜接等形式的施工技巧進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防范，這樣就可以有效杜絕上浮的現(xiàn)象發(fā)生。

六、加固基礎(chǔ)層面從而加強(qiáng)穩(wěn)定性

建筑物穩(wěn)定性若除了會(huì)造成沿基底層面方向產(chǎn)生滑動(dòng)、浮起現(xiàn)象以外，還可能出現(xiàn)在深層的薄弱面以及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象，這也是需要施工中需要避免發(fā)生的現(xiàn)象，因此可以采用地基加固則尤為重要，是細(xì)節(jié)問(wèn)題也是重點(diǎn)為題，采用加固、凝結(jié)、灌漿、堵塞軟弱的結(jié)構(gòu)層面的辦法，使基底整體的強(qiáng)度綜合的抗壓能力得到改善和提高，從而杜絕順沿深層的薄弱層面或結(jié)構(gòu)層面發(fā)生滑動(dòng)的情況發(fā)生。

總結(jié)：

以提高水工建筑物的穩(wěn)定性為目的進(jìn)行深入研究和探討，從水工建筑物的結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)等方面尋求提高穩(wěn)定性的方法和措施技巧，如：利用水重、防滲減壓、使用齒坎結(jié)構(gòu)和錨筋工具，加固基體等方法來(lái)改善因不同原因造成的穩(wěn)定性不足。方法繁多，靈活多變，能夠隨機(jī)應(yīng)變、結(jié)合實(shí)際對(duì)方法單一或組合靈活的使用，才可達(dá)到改善穩(wěn)定性的最終目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]天津大學(xué).水工建筑物[M].北京：水利出版社，1981.

[2]胡榮輝.水工建筑物[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1993.

[3]張世儒.水閘[M].北京：水利電力出版社，1998.

作者簡(jiǎn)介：

1.王冬雨（1997.11.1-）女，漢族；山東省濰坊市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，水利水電工程、給排水科學(xué)與工程、機(jī)械工程；2.李歡，1994年8月29日，男，漢族，陜西省寶雞市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，水利水電工程、給排水科學(xué)與工程、機(jī)械工程；3.鐘廷凱（1996.3.17-）男，侗族，貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，水利水電工程、給排水科學(xué)與工程、機(jī)械工程。endprint