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【摘 要】 由于历史原因,我国小型水库存在工程标准偏低、建设质量较差、老化失修严重、配套设施不全、缺乏良性的管理体制与机制等一系列问题,致使小型水库安全隐患严重,不仅严重制约了水库效益的发挥,也成为我国防洪体系的薄弱环节。本文主要对病险水库地质勘察存在的若干问题进行了分析探讨。
【关键词】 病险水库;地质勘查;存在问题;工程措施
引言:
随着水利工程的不断发展,病险水库也越来越多。病险水库的除险加固是水利工程建设的一个重点,要根据实际情况,合理利用水库的地形、地质条件,有效控制工程量,节约投资和能源,保护环境。因此,在进行除险加固时,要先根据勘察原则,例如工程地质勘察工作的基本原则,工程地质勘察工作的依据和范围,以及如何加强工程地质分析工作等,从而有效的进行病险水库的除险加固工作。
一、病险水库除险加固的意义
1、病险水库的除险加固能够缓解水资源短缺的現状
蓄水是水库一项重大的功能,修建水库本身很大程度上是为了缓解水资源短缺的现状。但是病险水库几乎发挥不了蓄水的功能,这对水资源短缺的地区而言,是很大的威胁,已严重影响到我国各项工程的建设发展和人们的生产生活。所以,加强对病险水库的治理,缓解水资源的的供需矛盾,已刻不容缓。
2、病险水库的除险加固能够保障人们的生命财产安全
修建水库是为了拦洪蓄水,年久失修的病险水库,已经失去了蓄水的功能,在河流汛期就很难起到拦洪的作用,很可能引发水灾,给水库周围以及下游人民的生命财产造成极大的威胁。为此,加强对病险水库的除险加固工作是对水库周围以及下游人民生命财产安全负责,也是对国家财产的负责。
3、病险水库的治理还能获得长远的规模效益
水库建设本身有很大的经济和社会效益,病险水库除了对人们生命财产造成威胁外,也失去了这些经济和社会效益。加强病险水库的治理,除了消除险情外,还能恢复水库的各项功能。所以,对病险水库的治理还有利于经济和社会的进一步发展,带来更加长远的综合效益。
二、病险水库地质勘察存在的若干问题
对病险水库进行地质勘察是加固设计以及安全评价的重要依据。在对病险水库进行除险加固的过程中,由于前期资金不足、工期紧等原因,致使没有进行足够深度的地质勘察工作。地质勘察工作不准确、深度不够和不全面,从而致使与已知的地质资料实际状况存在偏差,导致病险水库的加固设计不合理,甚至产生严重的设计质量事故。地质勘察存在的主要问题有:(1)由于水库设计标准低、运行管理不完善等因素,在通常情况下,溢洪道或隧洞涵管等建筑物运行较少,没有出现明显的病险情况,从而致使对这些建筑物的地质勘察深度不足,最终导致无法准确了解这些建筑物存在的问题。(2)由于勘察周期短,投入的资金、人力少,没有设置足够的地质勘察钻孔,钻孔布置不合理,导致地质参数不准确。地质勘察资料对各建筑物的物理力学参数及具体的结构无法准确反应,导致在水库加固施工期间出现较多的设计变更,最终导致水库加固完成后,没有排除其病险状况而产生严重的跨坝事故。(3)由于任务重、时间紧,同时由于水库水位等因素的约束,导致无法全面了解库区近岸岸坡稳定情况及区域地质状况,难以全面的对大坝基础进行勘察。
三、存在的主要工程地质问题——以桂林市小型病险水库工程为例
1、库区工程地质问题
库区渗漏:枇杷岩水库、十八公水库、洛潭水库库区上游低山环绕,靠近分水岭,库区为一低山、丘陵山间洼地,岩性以碳酸盐为主,透水性较强,水库内灰岩存在较大的溶隙、裂隙,造成了水库的蓄水大量的流失。以全州县洛潭水库为例,库盆东面地层为石炭系下统大塘阶石磴子段(C1d1):岩性为深灰~灰黑色中厚层泥质灰岩夹泥岩和粉砂岩,层理发育,岩层产状为N10°W,SW∠10°,基岩零星出露,库盆有很多落水洞,坝下游有2个岩溶泉,水库存在岩溶渗漏问题,根据现场调查,库区中部及左侧分布很多落水洞,下游距坝脚约150m~180m山脚分布一串岩溶泉,泉水流量随库水位升高而增大,初步估算流量达3m3/s~5m3/s,因此洛潭水库存在较为严重的库区渗漏。
2、大坝工程地质问题
大坝坝体除少部分水库为粘土外,上部多为壤土填筑,填筑质量一般,其粘粒含量、塑性指数基本符合均质坝土料技术要求,局部数值偏高;渗透系数为一般具弱~中等透水性,不符合均质坝土料技术要求。壤土现状压实度不能满足要求。部分水库坝体施工质量差,清基不彻底,施工中发生用冻土、废土等不合格土料上坝情况,致使许多坝段含水量超标、天然干密度偏低;特别是平乐县五冲水库,清基不彻底,坝体与坝基结合部位夹有一层大小不等的砾石,使坝体的渗透系数加大。坝体填筑不均匀,标贯击数N63.5较小,局部呈可塑状态,不利于坝体稳定。大坝后坝坡多无护坡,坡面高低不平,无横向排水沟,雨水直冲坡面,对坡面产生影响;大坝均无沉陷、位移、渗流、渗漏观测设施,无观测专用仪器、仪表。
3、溢洪道工程地质问题
大部分水库溢洪道出露岩石,岩性一般较为单一,无软弱层,抗冲刷能力强。小部分溢洪道出露壤土,呈可塑状态,中等压缩性,抗冲刷能力弱。溢洪道底部多凸凹不平,溶蚀严重,对泄洪不利,并影响岸坡稳定,多具中等~强透水性,抗渗稳定性差,属岩质低陡峻边坡,无软弱结构面,除平乐县五冲水库岸坡较陡峻,雨后易发生边坡下滑外,现状基本稳定,一般不会发生滑坡不良地质现象。
四、工程措施
针对大型水库涵盖水利枢纽应进行详尽的工程地质勘察,据此作出应对措施。而小型水库则可以结合实际情况类比采用其他的工程措施。主要的工程措施是针对小型病险水库加固,重点介绍小型病险水库加固常用的黏土冲抓防渗墙、射水造墙、高喷灌浆防渗墙、帷幕灌浆。
1、射水法造塑性混凝土防渗墙技术 射水法是近10年来才发展的一种工法,用于中小型水库主、副坝的坝身、坝基防渗。射水法造地下连续塑性混凝土垂直防渗墙原理是利用泥浆水高速射流的冲击力破坏砂、土层结构,水砂土混合将泥砂带出地面,同时,利用卷扬机操纵成型器上下反复冲击,形成断面为矩形的槽孔,并实行泥浆固壁,在已建槽孔直接浇筑塑混凝土,采用常规的水下混凝土导管浇筑法,建成塑性混凝土單板墙。
2、高压喷浆成墙防渗工程
高压喷浆成墙防渗工程,是以高压喷射流直接冲击破坏土体,浆液与土以置换凝结为固体的高压喷射注浆法来建造防渗墙。最大墙深40m,该法在堤防工程中已广泛应用,在水库加固中主要用于涵闸基础防渗处理,在冲抓套井和冲击成槽防渗墙等因塌方和坝体石块多难以成槽时改用高喷防渗,虽造价较高,但该法适用范围广,故经常采用。
3、帷幕灌浆
在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接,底部深入相对不透水岩层一定深度,以阻止或减少地基中地下水的渗透;与位于其下游的排水系统共同作用,还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。
4、土工薄膜铺盖
在库区防渗处理冲,采用人工清表土后,铺设混合级配砂砾垫层厚0.1m,再铺二布一膜土工防渗薄膜,其上夯填粘土厚0.5m;在上游护坡防渗处理中,采用人工清理表土整平,铺筑混合级配砂砾垫层厚0.1m,其上铺设二布一膜土工防渗薄膜,然后再设粗砂垫层厚0.1m,最后新建干砌石护坡厚0.4m。在死水位高程处、内坡两坝肩及坝顶沿内侧均设C15混凝土齿槽,土工膜嵌入其中,以使土工膜形成封闭的整体,达到防渗目的。
五、结束语
地质问题对病险水库的除险加固工程确实存在着很大的影响,这也就要求除险加固施工人员能够按照科学的方法病险水库的质地进行事先的勘探,通过勘探的结果来分析出病险水库的地质存在的问题,从而制定可行的工程实施方法,提高病险水库除险加固工程的成功率。
参考文献:
[1]谢玉莲.病险水库加固工程探究[J].中国科技信息.2012(10)
[2]王亚东.小型病险水库除险加固工程措施[J].黑龙江水利科技.2011(04)
[3]张紫燕.小型水库除险加固设计刍议[J].水利技术监督.2009(04)
【关键词】 病险水库;地质勘查;存在问题;工程措施
引言:
随着水利工程的不断发展,病险水库也越来越多。病险水库的除险加固是水利工程建设的一个重点,要根据实际情况,合理利用水库的地形、地质条件,有效控制工程量,节约投资和能源,保护环境。因此,在进行除险加固时,要先根据勘察原则,例如工程地质勘察工作的基本原则,工程地质勘察工作的依据和范围,以及如何加强工程地质分析工作等,从而有效的进行病险水库的除险加固工作。
一、病险水库除险加固的意义
1、病险水库的除险加固能够缓解水资源短缺的現状
蓄水是水库一项重大的功能,修建水库本身很大程度上是为了缓解水资源短缺的现状。但是病险水库几乎发挥不了蓄水的功能,这对水资源短缺的地区而言,是很大的威胁,已严重影响到我国各项工程的建设发展和人们的生产生活。所以,加强对病险水库的治理,缓解水资源的的供需矛盾,已刻不容缓。
2、病险水库的除险加固能够保障人们的生命财产安全
修建水库是为了拦洪蓄水,年久失修的病险水库,已经失去了蓄水的功能,在河流汛期就很难起到拦洪的作用,很可能引发水灾,给水库周围以及下游人民的生命财产造成极大的威胁。为此,加强对病险水库的除险加固工作是对水库周围以及下游人民生命财产安全负责,也是对国家财产的负责。
3、病险水库的治理还能获得长远的规模效益
水库建设本身有很大的经济和社会效益,病险水库除了对人们生命财产造成威胁外,也失去了这些经济和社会效益。加强病险水库的治理,除了消除险情外,还能恢复水库的各项功能。所以,对病险水库的治理还有利于经济和社会的进一步发展,带来更加长远的综合效益。
二、病险水库地质勘察存在的若干问题
对病险水库进行地质勘察是加固设计以及安全评价的重要依据。在对病险水库进行除险加固的过程中,由于前期资金不足、工期紧等原因,致使没有进行足够深度的地质勘察工作。地质勘察工作不准确、深度不够和不全面,从而致使与已知的地质资料实际状况存在偏差,导致病险水库的加固设计不合理,甚至产生严重的设计质量事故。地质勘察存在的主要问题有:(1)由于水库设计标准低、运行管理不完善等因素,在通常情况下,溢洪道或隧洞涵管等建筑物运行较少,没有出现明显的病险情况,从而致使对这些建筑物的地质勘察深度不足,最终导致无法准确了解这些建筑物存在的问题。(2)由于勘察周期短,投入的资金、人力少,没有设置足够的地质勘察钻孔,钻孔布置不合理,导致地质参数不准确。地质勘察资料对各建筑物的物理力学参数及具体的结构无法准确反应,导致在水库加固施工期间出现较多的设计变更,最终导致水库加固完成后,没有排除其病险状况而产生严重的跨坝事故。(3)由于任务重、时间紧,同时由于水库水位等因素的约束,导致无法全面了解库区近岸岸坡稳定情况及区域地质状况,难以全面的对大坝基础进行勘察。
三、存在的主要工程地质问题——以桂林市小型病险水库工程为例
1、库区工程地质问题
库区渗漏:枇杷岩水库、十八公水库、洛潭水库库区上游低山环绕,靠近分水岭,库区为一低山、丘陵山间洼地,岩性以碳酸盐为主,透水性较强,水库内灰岩存在较大的溶隙、裂隙,造成了水库的蓄水大量的流失。以全州县洛潭水库为例,库盆东面地层为石炭系下统大塘阶石磴子段(C1d1):岩性为深灰~灰黑色中厚层泥质灰岩夹泥岩和粉砂岩,层理发育,岩层产状为N10°W,SW∠10°,基岩零星出露,库盆有很多落水洞,坝下游有2个岩溶泉,水库存在岩溶渗漏问题,根据现场调查,库区中部及左侧分布很多落水洞,下游距坝脚约150m~180m山脚分布一串岩溶泉,泉水流量随库水位升高而增大,初步估算流量达3m3/s~5m3/s,因此洛潭水库存在较为严重的库区渗漏。
2、大坝工程地质问题
大坝坝体除少部分水库为粘土外,上部多为壤土填筑,填筑质量一般,其粘粒含量、塑性指数基本符合均质坝土料技术要求,局部数值偏高;渗透系数为一般具弱~中等透水性,不符合均质坝土料技术要求。壤土现状压实度不能满足要求。部分水库坝体施工质量差,清基不彻底,施工中发生用冻土、废土等不合格土料上坝情况,致使许多坝段含水量超标、天然干密度偏低;特别是平乐县五冲水库,清基不彻底,坝体与坝基结合部位夹有一层大小不等的砾石,使坝体的渗透系数加大。坝体填筑不均匀,标贯击数N63.5较小,局部呈可塑状态,不利于坝体稳定。大坝后坝坡多无护坡,坡面高低不平,无横向排水沟,雨水直冲坡面,对坡面产生影响;大坝均无沉陷、位移、渗流、渗漏观测设施,无观测专用仪器、仪表。
3、溢洪道工程地质问题
大部分水库溢洪道出露岩石,岩性一般较为单一,无软弱层,抗冲刷能力强。小部分溢洪道出露壤土,呈可塑状态,中等压缩性,抗冲刷能力弱。溢洪道底部多凸凹不平,溶蚀严重,对泄洪不利,并影响岸坡稳定,多具中等~强透水性,抗渗稳定性差,属岩质低陡峻边坡,无软弱结构面,除平乐县五冲水库岸坡较陡峻,雨后易发生边坡下滑外,现状基本稳定,一般不会发生滑坡不良地质现象。
四、工程措施
针对大型水库涵盖水利枢纽应进行详尽的工程地质勘察,据此作出应对措施。而小型水库则可以结合实际情况类比采用其他的工程措施。主要的工程措施是针对小型病险水库加固,重点介绍小型病险水库加固常用的黏土冲抓防渗墙、射水造墙、高喷灌浆防渗墙、帷幕灌浆。
1、射水法造塑性混凝土防渗墙技术 射水法是近10年来才发展的一种工法,用于中小型水库主、副坝的坝身、坝基防渗。射水法造地下连续塑性混凝土垂直防渗墙原理是利用泥浆水高速射流的冲击力破坏砂、土层结构,水砂土混合将泥砂带出地面,同时,利用卷扬机操纵成型器上下反复冲击,形成断面为矩形的槽孔,并实行泥浆固壁,在已建槽孔直接浇筑塑混凝土,采用常规的水下混凝土导管浇筑法,建成塑性混凝土單板墙。
2、高压喷浆成墙防渗工程
高压喷浆成墙防渗工程,是以高压喷射流直接冲击破坏土体,浆液与土以置换凝结为固体的高压喷射注浆法来建造防渗墙。最大墙深40m,该法在堤防工程中已广泛应用,在水库加固中主要用于涵闸基础防渗处理,在冲抓套井和冲击成槽防渗墙等因塌方和坝体石块多难以成槽时改用高喷防渗,虽造价较高,但该法适用范围广,故经常采用。
3、帷幕灌浆
在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接,底部深入相对不透水岩层一定深度,以阻止或减少地基中地下水的渗透;与位于其下游的排水系统共同作用,还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。
4、土工薄膜铺盖
在库区防渗处理冲,采用人工清表土后,铺设混合级配砂砾垫层厚0.1m,再铺二布一膜土工防渗薄膜,其上夯填粘土厚0.5m;在上游护坡防渗处理中,采用人工清理表土整平,铺筑混合级配砂砾垫层厚0.1m,其上铺设二布一膜土工防渗薄膜,然后再设粗砂垫层厚0.1m,最后新建干砌石护坡厚0.4m。在死水位高程处、内坡两坝肩及坝顶沿内侧均设C15混凝土齿槽,土工膜嵌入其中,以使土工膜形成封闭的整体,达到防渗目的。
五、结束语
地质问题对病险水库的除险加固工程确实存在着很大的影响,这也就要求除险加固施工人员能够按照科学的方法病险水库的质地进行事先的勘探,通过勘探的结果来分析出病险水库的地质存在的问题,从而制定可行的工程实施方法,提高病险水库除险加固工程的成功率。
参考文献:
[1]谢玉莲.病险水库加固工程探究[J].中国科技信息.2012(10)
[2]王亚东.小型病险水库除险加固工程措施[J].黑龙江水利科技.2011(04)
[3]张紫燕.小型水库除险加固设计刍议[J].水利技术监督.2009(04)