拱壩工程主要地質(zhì)問題及評價探討

摘要：水庫拱壩是水利系統(tǒng)主要構(gòu)成部分，可將其作為區(qū)域水調(diào)度設(shè)施，為水資源蓄積及分配創(chuàng)造了有利條件。由于拱壩結(jié)構(gòu)的特殊性，其在布局階段面臨著諸多病害風(fēng)險，尤其是地質(zhì)條件變化會引起一系列異常耗損。結(jié)合水庫拱壩工程及其地質(zhì)問題，提出了地質(zhì)評價及規(guī)劃方案，為水庫拱壩可持續(xù)運營提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水庫拱壩；地質(zhì)問題；評價；對策

水利工程是我國投資建設(shè)的主要項目，對區(qū)域水資源調(diào)度具有重要作用，同時發(fā)揮了不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)度作用。為了改變地質(zhì)環(huán)境的特殊性，要提前實施拱壩工程勘察與分析，做好充分的調(diào)度運營方式。因而，實際改造建設(shè)階段要考慮地質(zhì)問題帶來的隱患，對拱壩布局與施工做好全面分析，解決傳統(tǒng)工程建設(shè)面臨的問題。

一、水庫拱壩主要地質(zhì)問題

拱壩是一種建筑在峽谷中的攔水壩，做成水平拱形，凸邊面向上游，兩端緊貼著峽谷壁。是指一種在平面上向上游彎曲，呈曲線形、能把一部分水平荷載傳給兩岸的擋水建筑，是一個空間殼體結(jié)構(gòu)。水庫拱壩在運營階段，由于地質(zhì)條件變化差異，導(dǎo)致拱壩面臨著沉降、裂縫、坍塌等多種地質(zhì)病害，若不及時處理則會影響到整個區(qū)域的穩(wěn)定性，甚至引起水庫系統(tǒng)風(fēng)險，嚴(yán)重威脅了區(qū)域水資源調(diào)配的安全性。

二、水庫拱壩工程評價標(biāo)準(zhǔn)

新時期國家對水庫工程改造提出新要求，各地區(qū)必須強化水庫拱壩改造力度，對拱壩空間及結(jié)構(gòu)平臺實施調(diào)整，確保拱壩結(jié)結(jié)構(gòu)性能達到預(yù)定狀態(tài)。結(jié)合水利項目質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，水庫拱壩工程評價主要標(biāo)準(zhǔn)：

1、安全性。拱壩整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“彎曲式”，面對水域承載的受力大小不一，這是引起結(jié)構(gòu)病害的主要原因。評價拱壩工程質(zhì)量，要首先考慮其安全性，在安全承載范圍內(nèi)進行結(jié)構(gòu)改造與施工。同時，對于簽字啊的拱壩病害，要提前做好相關(guān)的分析與預(yù)測。

2、穩(wěn)定性。水庫一年四季蓄水量大小不一，對拱壩產(chǎn)生的外在受力值也不一樣，如何維持拱壩穩(wěn)定性是很關(guān)鍵的。因此，在評價拱壩工程中，可定期觀察拱壩周邊地質(zhì)情況，子啊某個周期內(nèi)進行穩(wěn)定性評價，判斷拱壩結(jié)構(gòu)受力是否均衡、結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定。

三、拱壩工程規(guī)劃與布局方法

拱壩布置需根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、水文等自然條件以及樞紐綜合利用要求統(tǒng)籌布置，在滿足穩(wěn)定和建筑物運用的要求下，使壩體材料的強度得到充分發(fā)揮。對于現(xiàn)場人員來說，在執(zhí)行拱壩工程施工方案中，要先進行現(xiàn)場測繪、圖紙繪制、指標(biāo)分析等流程，對拱壩結(jié)構(gòu)進行綜合防控與處理，才能實現(xiàn)水庫調(diào)度的最優(yōu)化。主要包括：

1、現(xiàn)場測繪。新時期我國地質(zhì)工程規(guī)模不斷擴大，相關(guān)部門對工程建造質(zhì)量提出更高要求，嚴(yán)格控制地質(zhì)改造方案是極為關(guān)鍵的。根據(jù)壩址地形、地質(zhì)資料定出開挖深度，繪出壩址利用基巖面等高線圖。綜合考慮地形、地質(zhì)、水文、施工及運用條件等，選擇適宜的拱壩壩型。

2、地質(zhì)制圖。基于可持續(xù)發(fā)展建設(shè)下，巖土工程改造必須優(yōu)化水文地質(zhì)災(zāi)害防控體系，對水文地質(zhì)問題進行綜合分析，提出切實可行的工程勘察模式，為巖土結(jié)構(gòu)施工與改造創(chuàng)造有利條件。利用基巖面等高線地形圖，試定頂拱軸線的位置。頂拱軸線的半徑可參考。應(yīng)盡量使拱軸線與等高線在拱端處的夾角不小于30°，并使兩端夾角大致相近。

3、控制指標(biāo)。初擬拱冠梁剖面尺寸，并擬定各高程拱圈的厚度。各層拱圈的圓心聯(lián)線在平面上最好能對稱于河谷可利用基巖面地形圖，在垂直面上，這種圓心聯(lián)線應(yīng)是光滑的曲線。切取若干垂直剖面，檢查其輪廊是否光滑連續(xù)，倒懸是否過大，如不符合要求，應(yīng)適當(dāng)修改拱圈及梁的形狀尺寸。

四、水庫拱壩地基處理方法

水文運動是地質(zhì)層構(gòu)造主要運動之一，由于水文地質(zhì)不斷變化而對巖土結(jié)構(gòu)形成破壞作用，導(dǎo)致巖土工程出現(xiàn)不同程度的病害。拱壩的地基處理和巖基上的重力壩基本相同，只是要求更加嚴(yán)格，對兩岸壩肩的處理尤為重要。

1、壩基開挖。地質(zhì)勘察是為了更好地開展地面工程建設(shè)，掌握區(qū)域地質(zhì)分布特征及規(guī)律，為地質(zhì)改造建設(shè)提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。高壩一般應(yīng)開挖至新鮮或微風(fēng)化的下部基巖、中壩應(yīng)盡量開挖至微風(fēng)化或弱風(fēng)化的中、下部基巖。例如貴州貓?zhí)诱锟诠皦?，?9.5m，因河床覆蓋層較厚，采用雙拱壩體型，以基礎(chǔ)拱橋跨過覆蓋層，并用兩排混凝土防滲墻作為覆蓋層防滲。

2、固結(jié)灌漿和接觸灌漿。水文地質(zhì)是工程勘察與建設(shè)的重點工作，尤其在地質(zhì)勘察中常遇到不同類型的水文災(zāi)害，可指導(dǎo)勘察單位及時采取正確的應(yīng)對方式。選擇兩種灌漿時，要考慮外在受力對灌漿工藝的影響，提出符合灌漿操作的具體流程。同時，對拱壩基礎(chǔ)進行綜合改造，以支護結(jié)構(gòu)、巖土加固等方式進行優(yōu)化，從而避免裂縫、沉降、坍塌等地質(zhì)問題發(fā)生。

3、帷幕灌漿。巖土工程改造要經(jīng)過前期勘察環(huán)節(jié)，及時掌握巖土層構(gòu)造不同的布局情況，對地質(zhì)改造項目提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。帷幕線一般布置在壓應(yīng)力區(qū)，并盡可能靠近上游面。帷幕灌漿可利用壩體內(nèi)的廊道進行；當(dāng)壩體較薄或未設(shè)廊道時，可在上游壩腳處進行當(dāng)有壩頭繞滲，將影響拱座巖體穩(wěn)定。

4、壩基排水。水文地質(zhì)問題對地質(zhì)勘察具有指導(dǎo)性與借鑒性意義，可以引導(dǎo)勘察作業(yè)區(qū)域的劃定與布局，增強了巖土勘察的針對性。在防滲帷幕后應(yīng)設(shè)置壩基排水孔和排水廊道。高壩以及兩岸地形較陡、地質(zhì)條件復(fù)雜的中壩，宜在兩岸設(shè)。結(jié)合拱壩地質(zhì)分析，實現(xiàn)了勘察操作流程的一體化，將病害防治與巖土勘察相互融合，確保地質(zhì)項目建設(shè)達到預(yù)期目標(biāo)，這些都促進了巖土工程建設(shè)水平不斷提高。

結(jié)論

總之，拱壩工程是水庫系統(tǒng)的核心構(gòu)成，日常運行期間常面臨著各種地質(zhì)問題，如：裂縫、沉降、坍塌等，均會對區(qū)域地質(zhì)造成嚴(yán)重的危害性?；诘刭|(zhì)評價與災(zāi)害分析下，水庫拱壩工程建設(shè)面臨更多的改革，如何實現(xiàn)資源規(guī)劃與水利調(diào)度的一體化，這些都講成為影響水利結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵因素。

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作者簡介：朱彬，1989年9月22日，貴州遵義，大學(xué)本科，助理工程師，從事水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督工作。endprint