水庫大壩除險(xiǎn)加固施工技術(shù)研究

王峰?郭瑞瑞

摘 要：在江河防洪體系中，水庫是不可或缺的一部分，是調(diào)節(jié)水資源和保障國民生產(chǎn)生活用水的重要水利工程。我國很多水庫均修建于20世紀(jì)，限于建設(shè)時(shí)期的特殊性，加之建成運(yùn)行時(shí)間較長，水庫大壩普遍存在不同程度的病險(xiǎn)問題，因此，優(yōu)化水庫大壩除險(xiǎn)加固施工方案具有重要意義。本文結(jié)合具體案例，提出了多種除險(xiǎn)加固施工方案，最終擇優(yōu)選取鋼筋砼面板的主、副壩單獨(dú)加固防滲方案，并對(duì)除險(xiǎn)加固施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討，以期全面提升工程質(zhì)量，減少安全隱患。

關(guān)鍵詞：水庫大壩;除險(xiǎn)加固;工程概況

中國水資源豐富，是擁有最多水壩的國家，于國民生產(chǎn)生活用水而言，水庫發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。我國現(xiàn)有水庫多興建于20世紀(jì)70、80年代，相比現(xiàn)在，當(dāng)時(shí)修建設(shè)計(jì)方案、施工技術(shù)水平、儀器設(shè)備均存在很多缺陷，很多水利工程存在防洪標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量安全性差等問題，加之水庫建成運(yùn)行時(shí)間長，病險(xiǎn)問題愈加突出。因此，做好水庫大壩除險(xiǎn)加固施工技術(shù)研究具有重要的意義和價(jià)值。

1 工程概況

某水庫工程修建于20世紀(jì)90年代，主壩為復(fù)合土工膜面板碾壓堆石壩，全長178m，278.5m為壩頂高程。副壩為主壩右岸山體修筑而成，長102m。左岸壩頭布設(shè)有溢洪道。在距離主壩上游350m右岸山坡位置布設(shè)引水隧洞進(jìn)口，總長度為3365.43m。并在距離大壩上游120m的左岸山坡上設(shè)放空隧洞進(jìn)口，總長度為500m。該水庫工程建成時(shí)間較長，發(fā)現(xiàn)大壩等部位出現(xiàn)了不同程度的病害，后期采取了一系列的檢修加固方法。目前，仍存在大量問題，具體如下：

1）主壩上游趾板寬度不足，很可能存在壩基滲透變形現(xiàn)象;

2）土工膜縱橫接縫存在嚴(yán)重的脫焊現(xiàn)象，或頂破問題頻發(fā);

3）主壩滲流量過大，同時(shí)和庫水位密切相關(guān)，伴隨庫水位增長，主壩滲流量將隨之增加;

4）庫水位較高的情況下，主壩下游坡滲流點(diǎn)較多，且集中;

5）副壩上游壩坡基本為原地形面貌，坡度不整齊，凹凸不平，下部坡度偏陡，下游培坡局部未設(shè)護(hù)坡;

6）在水庫放空時(shí)，副壩上游壩腳240m高程以下存在嚴(yán)重的鼓膜問題，膜內(nèi)積水問題嚴(yán)重;

上述問題若不及時(shí)解決，將會(huì)對(duì)大壩安全運(yùn)行造成很大影響，甚至?xí)?duì)下游民眾的生命及財(cái)產(chǎn)帶來安全隱患。因此，必須做好水庫大壩的除險(xiǎn)加固處理。

2 水庫大壩除險(xiǎn)加固施工方案選擇

通過上述問題分析，考慮大壩地形地質(zhì)條件和壩型、壩高等情況，本文提出了兩種施工設(shè)計(jì)思路，即主、副壩全部采用上游面整體防滲，或主、副壩單獨(dú)防滲（主壩采用上游面防滲，副壩采用壩中防滲）。通過實(shí)地考察，該壩址周圍防滲土料嚴(yán)重不足，若采用黏土斜墻方案，則需黏土填方量過大，根本無法滿足需求，因此，可提前將黏土斜墻加固方案排除。根據(jù)壩身加固防滲材料劃分，提出了3種設(shè)計(jì)方案：

方案1：上游面鋼筋混凝土面板（主壩）+壩中混凝土心墻（副壩）;方案2：上游面復(fù)合土工膜（主壩）+壩中混凝土心墻（副壩）;方案3：上游面復(fù)合土工膜（主、副壩）。

以上三種施工設(shè)計(jì)方案，均可滿足壩體防滲堵漏的要求，區(qū)別在于施工材料不同，因此，可以從地形地質(zhì)條件、工程施工條件、加固后安全度、投資成本等方面進(jìn)行擇優(yōu)選取。第一，地形地質(zhì)條件分析。結(jié)合地形情況分析，主、副壩整體防滲面積偏大，上述三個(gè)方案均能和周圍地形協(xié)調(diào)布設(shè)。第二，施工條件。從施工難易程度方面來講，土工膜鋪設(shè)的優(yōu)點(diǎn)在于施工簡單、速度快，但存在一定缺陷，如外界干擾問題嚴(yán)重，保護(hù)難度大，大面積鋪設(shè)很難有效控制施工質(zhì)量。相比之下，鋼筋混凝土面板施工質(zhì)量更有保障，工藝更成熟。第三，除險(xiǎn)加固后工程安全性。上述三個(gè)方案均可達(dá)到防滲效果。其中土工膜需在混凝土墊層上粘黏，這樣有助于穩(wěn)定土工膜，但弊端是不利于適應(yīng)壩體變形，一旦壩體出現(xiàn)變形情況，很容易出現(xiàn)拉裂問題，且防滲體穩(wěn)定性不足。鋼筋混凝土面板可設(shè)豎向伸縮縫，在壩體變形方面適應(yīng)性更強(qiáng)，且防滲體穩(wěn)定性良好。第四，工程投資成本分析。方案2、方案3均采用的復(fù)合土工膜防滲，其中方案2采用主、副壩單獨(dú)防滲方案，相比方案3投資金額略大，其中方案3投資額達(dá)到1192.69萬元，方案2為1344.14萬元。方案1主要材料為鋼筋混凝土面板，相比之下投資成本偏高，為1792.21萬元，但綜合上述分析，即便方案1成本偏高，但無論在施工難易程度還是工后安全性方面均占有優(yōu)勢，因此，最終決定采用方案1作為大壩除險(xiǎn)加固施工方案。

3 工程防滲處理技術(shù)要點(diǎn)

1）技術(shù)要點(diǎn)。本工程采用方案1進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工，主壩防滲體施工要點(diǎn)為三點(diǎn)，第一，鋼筋混凝土面板澆筑于主壩上游壩面;第二，壩基改為混凝土齒槽及趾板;第三，采用帷幕灌漿處理壩基巖石。根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，鋼筋混凝土防滲面板抗?jié)B等級(jí)為W8，強(qiáng)度等級(jí)為C25。

主壩壩基滲漏處理時(shí)，可在上游壩腳局部加快、加深原混凝土土齒槽及趾板，并在主、副壩交接邊坡處進(jìn)行新混凝土截水墻、混凝土趾板修筑，截水墻應(yīng)強(qiáng)風(fēng)化基巖深入一定長度。同時(shí)，將單排灌漿帷幕設(shè)于強(qiáng)風(fēng)化基巖下部，深入相對(duì)不透水層頂板線下5m左右。

為解決主、副壩交接處到副壩壩體之間的滲漏問題，可將一道防滲墻建于交接處和副壩壩體之間，從而將舊主、副壩復(fù)合土工膜防滲面板連接為一個(gè)整體，并通過主壩排出副壩防滲面板后潛流的方式，形成一個(gè)主、副壩分離，單獨(dú)防滲的施工方案。

2）施工控制措施。施工中，為保證施工質(zhì)量，需做好以下幾點(diǎn)：第一，施工前，保證混凝土板厚度滿足設(shè)計(jì)要求，并正確在板間進(jìn)行止水帶埋設(shè)。第二，按照自下到上的順序，保證板塊連接性，降低板中施工縫的出現(xiàn)。第三，已澆筑混凝土面板終凝之后，需及時(shí)進(jìn)行氈布覆蓋及灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于28天。第四，在壩腳齒槽開挖過程中，發(fā)現(xiàn)某段出現(xiàn)新開挖齒槽基底板存在滲漏情況，且在槽壁主面也存在一些滲漏情況。此外，在其他段還發(fā)現(xiàn)存在小斷層，風(fēng)化層向壩基延伸，針對(duì)這種情況，決定加大此類構(gòu)造和裂隙帶地段的開挖深度，針對(duì)那些滲水通道可通過混凝土截水墻進(jìn)行處理。其他段按4～13m設(shè)計(jì)要求確定開挖深度即可。在設(shè)計(jì)要求下，還可新增一道帷幕灌漿，并適當(dāng)提升灌漿壓力。

3）滲漏處理效果。施工完成后，大壩開始蓄水運(yùn)行，在270.4m高程下，大壩下游滲流量為15.597L/s，相比以往同水位滲流量降低幅度較大，且仍呈遞減趨勢。說明此次水庫大壩除險(xiǎn)加固施工效果良好，可解決水庫病害問題，提高水庫安全運(yùn)行水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，在我國水利工程建設(shè)事業(yè)中，水庫大壩安全事關(guān)國計(jì)民生，大壩除險(xiǎn)加固工藝占據(jù)著至關(guān)重要的地位。隨著建成使用時(shí)間的不斷增加，大部分早期修筑的水利工程均出現(xiàn)了不同程度的病害問題。為此，必須采取切實(shí)可行的除險(xiǎn)加固方法，有效提升水利工程建設(shè)質(zhì)量，保證水利工程運(yùn)行安全。

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