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【摘 要】 最近几年,对水库的加固除险已经成为21世纪水资源的有效利用和社会主义经济建设持续发展的重要策略。当一些出现险情的水库被修缮恢复防洪能力以后,对农田的灌溉、人们的生活用水的支配、水产养殖、旅游发电等都起到很大的作用。还能够改善当地生态平衡,同时,也为水利体制改革造就了便利条件,进一步加快了我国水利事业的发展步伐,为人类造福。
【关键词】 水库大坝;除险加固措施;防渗技术
一、当前水库大坝防渗加固过程中出现的问题
(一)水库基底出现泄漏
通常情况下,在水坝水库施工前都需要对于地基的岩层进行研究并判断,因为倘若是在不适合进行水坝施工的岩层上进行水坝的施工,就有可能会带来水坝基底的渗漏或是塌方。所以,在对水库水坝的基底进行处理的时候就需要使用多个工序,包括对基底的清理、平整、厚度的铺设以及防灾的处理。但是,在实际的施工过程中,经常会出现淤泥清的不够彻底以及施工技术使用不当的问题,这样就不能保障水坝基底能够承受得住水库蓄水的压力,引起内渗事件,从而对下游的造成不可抹灭的损失。
(二)坝体受到破坏
一般而言,在水库水坝的使用过程中,坝体受到破坏是水库水坝在后期的维护过程中出现的主要问题,而一般而言,影响水坝质量以及其安全性的因素非常多,一方面是由于在施工的过程使用低劣的施工材料,或是在流程操作不当致使水坝的结构出现质量问题;另一方面则是受到了水文天气以及地理条件的影响,一般而言,水坝水库的施工期多是在春季和冬季,在水库大坝投入使用之后会经历水位暴涨的情况,一旦超过了完工时所检验的预期时,水量发生变化就很有可能会致使水坝坡体的破裂,并且通过长时间的水流活动以及地质因素的作用,致使水坝出现不堪重负的情况。
二、治理水库大坝的措施
(一)坝体结构的稳定性
为保证坝体结构的稳定性,如果水库大坝的坝坡很陡,很容易出现滑坡,并且当坝坡的抗滑能力不能符合水库大坝的安全系数要求时,可以加厚坡脚,使坝坡的坡度减小,逐渐增加其抗滑能力。
(二)护坡
尽量不要改变原来坝基,如果损坏不严重,可作部分更换或者整修,以达到护坡的稳定性和牢固性。假如大坝高度不大于20m时,砼六方预制块厚度应在10cm左右,如果大坝高度超过20m时,预制块的厚度可以在13cm左右,大坝下游使用草皮护坡就可以。
(三)大坝涵洞治理
大坝如果出现涵洞,并且涵洞比较大,有近1~2cm左右的,并且涵洞周围没有出现结构性毁坏,可以使用填充水泥浆液、整修裂缝、内部加固等方法实施修整。如果涵洞很大,而且严重影响了大坝的安全,或者涵洞埋得较深,要作深挖重新建设修整。如果埋得很深不能对涵洞险情处理,应该全部封阻,重新建设用水工程。当然封堵设计要细致研究裁断外管壁和大坝坝体相接的地方出现渗漏。如果大坝不是很高,可使用虹吸管替代涵洞抽水。但大坝很高的工程,虹吸管不能取水时,应该重新开凿隧洞取水。
(四)排水棱体处理
如果出现排水棱体排水很不通畅,经常采用深挖进行翻修,防止出现更大险情。使用的方法是在水库下游垂直向下深凿导渗井,把渗水输入堆石棱体中。垂直导渗井可以作为导渗沙井或者设立毛细透排水管。对于有些水库没有建造排水棱体的水利工程建设,经常建造毛细透排水带。
(五)对泄洪道的加固
在洪水到来之前,应该做好水库泄洪能力、水面线、消能防冲能力的计算,还要对水库大坝的消能方式进行核定。同时对于消力地护坦、控制段、边墙作结构、泄槽底板进行有目的的复核;并依据审核结果,作出适合水库大坝加固的方案,如果有些地方泄洪道危害严重,要进行及时整修,确保洪水来临时水库大坝能够顺利泄洪。
(六)滑坡处理
要想处理水库大坝涵洞、泄洪道等的滑坡现象,必须认真研究山体滑坡的原因,了解当地山体的地质状况,理清山体滑坡的规模、性质、范围、形成的原因等,以及周围地质条件、滑坡体的土层力学参数,从而对滑坡体的最小稳定安全系数进行确定,然后采用相应的方案进行处理,如减缓坡度、减轻水库大坝坝顶的负载、进行坡脚加固、疏通排水系统等处理方法,经过处理以后,再进行检测,看滑坡是否稳定。同时要注意坡体部分塌陷和滑坡的不同,对水库大坝部分塌陷的情况,只要清理掉不稳定的岩石层、挂网喷锚就可以了。
(七)抗震及加固措施
(1)地震震级和地震烈度
怎样在地震时对水库大坝进行提前加固呢?要根据地震反应谱特征周期以及地震动峰值加速度,并结合有关的地震参数进行确定。依照地震基本烈度的有关资料进行查找地震动峰值加速度,然后依照表1确定工程抗震设防类别。水利工程抗震设防类别应该依照工程的重要性和工程场地基本烈度来确定。
表1 地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表
(2)抗震时的加固措施
进行抗震时的加固措施,首先要坝顶高度增加,坝坡的坡度变缓,增强坝体上部的稳定性。由于水库大坝上部受地震惯性影响较大,有些地方可以使用水泥浆砌石护住坝坡,也可以用钢筋或者土石格栅纵横钢筋砼梁紫坪对下游坝坡进行加固,有时候还可对反滤垫层实施加强厚度,对砂土地基进行夯实加固等方法,有效地提高抗震加固能力。
三、分析水库大坝防渗技术的方法
目前,随着我国科学技术的日新月异,水库大坝防渗技术也在不断地创新,对于处于不同环境的水库大坝,其所使用的防渗技术也会有所不同,但一般而言,主要有以下几种技术:
(一)水平防渗方法
在进行水平防渗铺盖时,需要对坝址以及地基的地质情况进行严格的勘察。通过勘察的结果来详细地了解坝址以及地基里面的沙砾石以及分布情况、平面结构、地下水的特性动态等等,随后再依据不一样的条件,具体的尺寸以及范围做最后的评定,由此确定在水坝的铺盖层是否要增加反滤层。在进行加固水平的铺盖时,也要依据详细勘探的资料,设计出地质的削面图,再依据图纸来对渗透的系数、各个层级的颗粒数以及渗透坡降进行更深一步的了解。而一般情况下要满足的条件为:①在对下卧的冲积层内部进行渗透坡降的铺设时,渗透坡降不能超过水坝冲积层土沙内的渗透坡降,以便保持地基渗透的稳定性;②在铺盖渗透坡降时要确保小于铺盖土的允许坡降范围,保证铺盖填土渗透的稳定性;③渗流量一定要少于损失量,以便使得渗流的损失量达到最小。而以上的三个条件中最为重要的是第一个条件。一般而言,要想很好地满足以上三个条件的要求,需要在水库大坝施工设计时做好合理的加固设计方法,确定大坝的长度、厚度、密实性以及渗透性。此外,在进行水平防渗铺盖时,还需要严格地控制质量,尤其是那些接触部位,更需要确保施工质量。
(二)垂直防渗方法
一般情况下,混凝土性防渗墙具有许多优点,其最主要特点就是可以适应使用不同材料所建的大坝,并可以适应极为复杂的施工条件以及水文条件。而在处理坝基、坝体的防渗工程时,可以在水坝的顶部设立防渗墙,使其一直延伸到坝体的基岩,并使防渗墙两侧与坝岸的防渗设施连接起来,在防渗墙底部嵌入新的岩层。倘若只是处理坝基的防渗技术时,防渗墙的上部就要与坝体的防渗措施连接起来,随后深入到设计所要求的深度。在防渗过程中,一定要对整个大坝工程的质量进行严格的控制,才有可能达到彻底防止渗透的目的。而在混凝土防渗墙的施工过程中,一定要严格地控制大坝工程的整体质量,特别是要注意在两个槽孔间的混凝土防渗墙的连接问题,注意在两者连接的部分,从槽孔底端到槽孔口连接墙的厚度要特别进行设计。同时,还要紧密的连接混凝土防渗墙之间的夹缝,以避免出现夹泥层的情况。
四、结语
总而言之,水库水坝工程的安全建设,将会直接影响到农田的安全使用以及我国国民经济的发展。为此,我国在高科技水平的基础上,也在水库大坝工程的建设方面取得了非常大的进步。此外,还需要结合目前最先进的防渗加固技术,加大农田水库大坝工程资金以及技术的投入,争取全面的解决水库大坝中出现的渗透问题,从而保证了水库大坝的安全使用。
参考文献:
[1]张大伟,李雷.水库大坝除险加固体制机制问题与对策思考[J].中国水利,2013,10:31-36.
[2]朱祖友.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].黑龙江水利科技,2013,10:69-71.
[3]李常东,陶汝泰,顾绍荣.探讨水库大坝除险加固施工措施[J].广东科技,2012,09:65-66.
【关键词】 水库大坝;除险加固措施;防渗技术
一、当前水库大坝防渗加固过程中出现的问题
(一)水库基底出现泄漏
通常情况下,在水坝水库施工前都需要对于地基的岩层进行研究并判断,因为倘若是在不适合进行水坝施工的岩层上进行水坝的施工,就有可能会带来水坝基底的渗漏或是塌方。所以,在对水库水坝的基底进行处理的时候就需要使用多个工序,包括对基底的清理、平整、厚度的铺设以及防灾的处理。但是,在实际的施工过程中,经常会出现淤泥清的不够彻底以及施工技术使用不当的问题,这样就不能保障水坝基底能够承受得住水库蓄水的压力,引起内渗事件,从而对下游的造成不可抹灭的损失。
(二)坝体受到破坏
一般而言,在水库水坝的使用过程中,坝体受到破坏是水库水坝在后期的维护过程中出现的主要问题,而一般而言,影响水坝质量以及其安全性的因素非常多,一方面是由于在施工的过程使用低劣的施工材料,或是在流程操作不当致使水坝的结构出现质量问题;另一方面则是受到了水文天气以及地理条件的影响,一般而言,水坝水库的施工期多是在春季和冬季,在水库大坝投入使用之后会经历水位暴涨的情况,一旦超过了完工时所检验的预期时,水量发生变化就很有可能会致使水坝坡体的破裂,并且通过长时间的水流活动以及地质因素的作用,致使水坝出现不堪重负的情况。
二、治理水库大坝的措施
(一)坝体结构的稳定性
为保证坝体结构的稳定性,如果水库大坝的坝坡很陡,很容易出现滑坡,并且当坝坡的抗滑能力不能符合水库大坝的安全系数要求时,可以加厚坡脚,使坝坡的坡度减小,逐渐增加其抗滑能力。
(二)护坡
尽量不要改变原来坝基,如果损坏不严重,可作部分更换或者整修,以达到护坡的稳定性和牢固性。假如大坝高度不大于20m时,砼六方预制块厚度应在10cm左右,如果大坝高度超过20m时,预制块的厚度可以在13cm左右,大坝下游使用草皮护坡就可以。
(三)大坝涵洞治理
大坝如果出现涵洞,并且涵洞比较大,有近1~2cm左右的,并且涵洞周围没有出现结构性毁坏,可以使用填充水泥浆液、整修裂缝、内部加固等方法实施修整。如果涵洞很大,而且严重影响了大坝的安全,或者涵洞埋得较深,要作深挖重新建设修整。如果埋得很深不能对涵洞险情处理,应该全部封阻,重新建设用水工程。当然封堵设计要细致研究裁断外管壁和大坝坝体相接的地方出现渗漏。如果大坝不是很高,可使用虹吸管替代涵洞抽水。但大坝很高的工程,虹吸管不能取水时,应该重新开凿隧洞取水。
(四)排水棱体处理
如果出现排水棱体排水很不通畅,经常采用深挖进行翻修,防止出现更大险情。使用的方法是在水库下游垂直向下深凿导渗井,把渗水输入堆石棱体中。垂直导渗井可以作为导渗沙井或者设立毛细透排水管。对于有些水库没有建造排水棱体的水利工程建设,经常建造毛细透排水带。
(五)对泄洪道的加固
在洪水到来之前,应该做好水库泄洪能力、水面线、消能防冲能力的计算,还要对水库大坝的消能方式进行核定。同时对于消力地护坦、控制段、边墙作结构、泄槽底板进行有目的的复核;并依据审核结果,作出适合水库大坝加固的方案,如果有些地方泄洪道危害严重,要进行及时整修,确保洪水来临时水库大坝能够顺利泄洪。
(六)滑坡处理
要想处理水库大坝涵洞、泄洪道等的滑坡现象,必须认真研究山体滑坡的原因,了解当地山体的地质状况,理清山体滑坡的规模、性质、范围、形成的原因等,以及周围地质条件、滑坡体的土层力学参数,从而对滑坡体的最小稳定安全系数进行确定,然后采用相应的方案进行处理,如减缓坡度、减轻水库大坝坝顶的负载、进行坡脚加固、疏通排水系统等处理方法,经过处理以后,再进行检测,看滑坡是否稳定。同时要注意坡体部分塌陷和滑坡的不同,对水库大坝部分塌陷的情况,只要清理掉不稳定的岩石层、挂网喷锚就可以了。
(七)抗震及加固措施
(1)地震震级和地震烈度
怎样在地震时对水库大坝进行提前加固呢?要根据地震反应谱特征周期以及地震动峰值加速度,并结合有关的地震参数进行确定。依照地震基本烈度的有关资料进行查找地震动峰值加速度,然后依照表1确定工程抗震设防类别。水利工程抗震设防类别应该依照工程的重要性和工程场地基本烈度来确定。
表1 地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表
(2)抗震时的加固措施
进行抗震时的加固措施,首先要坝顶高度增加,坝坡的坡度变缓,增强坝体上部的稳定性。由于水库大坝上部受地震惯性影响较大,有些地方可以使用水泥浆砌石护住坝坡,也可以用钢筋或者土石格栅纵横钢筋砼梁紫坪对下游坝坡进行加固,有时候还可对反滤垫层实施加强厚度,对砂土地基进行夯实加固等方法,有效地提高抗震加固能力。
三、分析水库大坝防渗技术的方法
目前,随着我国科学技术的日新月异,水库大坝防渗技术也在不断地创新,对于处于不同环境的水库大坝,其所使用的防渗技术也会有所不同,但一般而言,主要有以下几种技术:
(一)水平防渗方法
在进行水平防渗铺盖时,需要对坝址以及地基的地质情况进行严格的勘察。通过勘察的结果来详细地了解坝址以及地基里面的沙砾石以及分布情况、平面结构、地下水的特性动态等等,随后再依据不一样的条件,具体的尺寸以及范围做最后的评定,由此确定在水坝的铺盖层是否要增加反滤层。在进行加固水平的铺盖时,也要依据详细勘探的资料,设计出地质的削面图,再依据图纸来对渗透的系数、各个层级的颗粒数以及渗透坡降进行更深一步的了解。而一般情况下要满足的条件为:①在对下卧的冲积层内部进行渗透坡降的铺设时,渗透坡降不能超过水坝冲积层土沙内的渗透坡降,以便保持地基渗透的稳定性;②在铺盖渗透坡降时要确保小于铺盖土的允许坡降范围,保证铺盖填土渗透的稳定性;③渗流量一定要少于损失量,以便使得渗流的损失量达到最小。而以上的三个条件中最为重要的是第一个条件。一般而言,要想很好地满足以上三个条件的要求,需要在水库大坝施工设计时做好合理的加固设计方法,确定大坝的长度、厚度、密实性以及渗透性。此外,在进行水平防渗铺盖时,还需要严格地控制质量,尤其是那些接触部位,更需要确保施工质量。
(二)垂直防渗方法
一般情况下,混凝土性防渗墙具有许多优点,其最主要特点就是可以适应使用不同材料所建的大坝,并可以适应极为复杂的施工条件以及水文条件。而在处理坝基、坝体的防渗工程时,可以在水坝的顶部设立防渗墙,使其一直延伸到坝体的基岩,并使防渗墙两侧与坝岸的防渗设施连接起来,在防渗墙底部嵌入新的岩层。倘若只是处理坝基的防渗技术时,防渗墙的上部就要与坝体的防渗措施连接起来,随后深入到设计所要求的深度。在防渗过程中,一定要对整个大坝工程的质量进行严格的控制,才有可能达到彻底防止渗透的目的。而在混凝土防渗墙的施工过程中,一定要严格地控制大坝工程的整体质量,特别是要注意在两个槽孔间的混凝土防渗墙的连接问题,注意在两者连接的部分,从槽孔底端到槽孔口连接墙的厚度要特别进行设计。同时,还要紧密的连接混凝土防渗墙之间的夹缝,以避免出现夹泥层的情况。
四、结语
总而言之,水库水坝工程的安全建设,将会直接影响到农田的安全使用以及我国国民经济的发展。为此,我国在高科技水平的基础上,也在水库大坝工程的建设方面取得了非常大的进步。此外,还需要结合目前最先进的防渗加固技术,加大农田水库大坝工程资金以及技术的投入,争取全面的解决水库大坝中出现的渗透问题,从而保证了水库大坝的安全使用。
参考文献:
[1]张大伟,李雷.水库大坝除险加固体制机制问题与对策思考[J].中国水利,2013,10:31-36.
[2]朱祖友.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].黑龙江水利科技,2013,10:69-71.
[3]李常东,陶汝泰,顾绍荣.探讨水库大坝除险加固施工措施[J].广东科技,2012,09:65-66.