水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工中土工材料的應(yīng)用

張汛

【摘要】除險(xiǎn)水庫(kù)不僅不能發(fā)揮工程上的效益，而且還對(duì)人們的生命安全問(wèn)題造成了威脅，本文從土壩的頂部，壩坡的加固方面，防止?jié)B漏和抗震加固方面對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固方面進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】除險(xiǎn)加固；土壩設(shè)計(jì)；防滲設(shè)計(jì)

引言

水庫(kù)是我國(guó)水利工程體系的重要組成部分，承擔(dān)著防洪，供水，灌溉等許多十分重要的功能，我國(guó)大部分的水庫(kù)都是在上世紀(jì)50～70年代建成的，由于剛開(kāi)始建時(shí)技術(shù)的不足，后天的失修，經(jīng)過(guò)日月的積累，嚴(yán)重威脅了人們的生命安全，而且嚴(yán)重的影響了水庫(kù)作用的充分發(fā)揮，病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固一直以來(lái)都是水利部門(mén)十分重視和關(guān)注的一項(xiàng)工作，意義深遠(yuǎn)，責(zé)任重大，任務(wù)也十分艱巨，本文主要針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行分析，而且還指明了其中的重點(diǎn)和一些可行的措施。

一、加固設(shè)計(jì)方案的比較和選擇。

病險(xiǎn)水庫(kù)存在的主要的問(wèn)題是水庫(kù)防洪的標(biāo)準(zhǔn)太低，壩頂?shù)某呋蛘呤菈误w嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象，還有壩坡的不穩(wěn)定性，輸水管的斷裂或者是幾種情況都同時(shí)出現(xiàn)，原則上不加高的壩頂?shù)墓こ?，適當(dāng)?shù)募哟髽屑~的泄洪的方式來(lái)使水庫(kù)達(dá)到不漏水的標(biāo)準(zhǔn)。小型水庫(kù)的建筑物除險(xiǎn)加固，應(yīng)以安全經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)單施工，質(zhì)量的易于控制的原則，針對(duì)具體的問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，并找到合適的解決措施。

二、土壩的設(shè)計(jì)。

1.壩頂超高的計(jì)算。

壩頂超高計(jì)算的依據(jù)是《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274–2001公式：

d=R+e+a 式中：

d–壩頂超高，以m計(jì)；

R–波浪沿壩坡爬高，以m計(jì)；

e-最大風(fēng)壅水面最大高度，以m計(jì)；

a-壩頂安全加高，以m計(jì)；

2.壩頂和壩坡的設(shè)計(jì)。

水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是壩頂，壩坡加固設(shè)計(jì)。提高水庫(kù)大壩的壩頂?shù)姆€(wěn)定性，需要對(duì)壩頂?shù)穆访孢M(jìn)行合理的排水設(shè)計(jì)，一般情況，有利于壩頂?shù)呐潘姆绞绞撬畮?kù)大壩的壩頂路面可以向下游方向傾斜20%以下，還要在下游側(cè)面鋪設(shè)路緣石，讓壩頂?shù)呐潘疁虾团潘谶B接起來(lái)。另外一個(gè)方面，還要注意水庫(kù)大壩壩頂?shù)母叱虇?wèn)題。要讓壩頂?shù)母叱毯蛯挾确弦恍┮?guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中最重要的是邊坡比例，確定大壩的邊坡比例要考慮壩型，壩基，壩體，壩高等因素。判斷壩坡是否達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，要通過(guò)壩體承受的荷載來(lái)計(jì)算壩坡的抗滑穩(wěn)定性和壩坡滲流。要根據(jù)安全可靠，施工方便，就地取材。節(jié)約成本的原則來(lái)對(duì)水庫(kù)大壩護(hù)坡進(jìn)行設(shè)計(jì)，還要采用一些其他比較重要的護(hù)坡方式，例如，預(yù)制砼和現(xiàn)澆砼。但是，還需要注意一些問(wèn)題，例如，設(shè)置足夠的縱橫縫和排水口，以及在坡腳設(shè)置基座，這些都是要在采用現(xiàn)澆砼進(jìn)行護(hù)坡加固是要注意的。反濾和抵御風(fēng)浪沖擊可以設(shè)定反濾層與上游坡的厚度，草皮護(hù)坡這種措施可以用來(lái)加固水庫(kù)大壩下游的護(hù)坡。

（1）壩頂?shù)脑O(shè)計(jì)。

首先，需要確定水庫(kù)壩頂?shù)母叱?，然后還要確定壩頂?shù)膶挾?，壩頂?yīng)采用20cm的厚砂石路面，兩側(cè)還要鋪設(shè)路緣石。

（2）壩坡的設(shè)計(jì)。

不僅要注意護(hù)坡設(shè)計(jì)，還要注意防滲設(shè)計(jì)。由于壩體出溢點(diǎn)比較高，為了防止壩坡土發(fā)生滲透，也為了保護(hù)壩坡不受下游的波浪的沖刷和方便檢修一般都采用貼坡排水體。邊坡一般采用1：3，采用厚卵石200mm，厚塊石400mm。為了更好的設(shè)計(jì)壩坡，首先，還要對(duì)蓋重厚度進(jìn)行計(jì)算。

式中：

Ja～x-表層土在壩下坡腳點(diǎn)滲透比降；

GS-表層土的土粒比重；

nl-表層土的孔隙率；

K-安全系數(shù)；

tl-表層土的厚度；

y-排水蓋重層的容重；

其次，還要對(duì)蓋重長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。

式中：

Xr-相對(duì)不透水鋪蓋的等效長(zhǎng)度；

t-鋪蓋厚度；

K-安全系數(shù)；

tl-表層土的厚度；

三、要正確的處理壩基的問(wèn)題。

垂直防滲方案一般都用于解決壩基的防滲問(wèn)題，粘土防滲截水槽及灌漿帷幕構(gòu)成了防滲設(shè)施?；炷辽w板頂部的處理和涂刷粘土泥漿都必須要在壩防滲截水槽粘土截水槽回填前做好；壩基巖段及溢洪道控制段都屬于基礎(chǔ)灌漿段。壩基石應(yīng)閃長(zhǎng)巖以q≤51u作為相對(duì)不透水層界限為灌漿深度設(shè)置帷幕灌漿。

四、大壩防滲的處理設(shè)計(jì)。

為了讓大壩更加的堅(jiān)固和安全，我們要對(duì)大壩進(jìn)行加固，滲漏問(wèn)題是影響小型水庫(kù)大壩安全最主要的一個(gè)因素，我們一般采用灌漿處理的方法解決這個(gè)問(wèn)題。壩體灌漿和壩基灌漿都屬于大壩灌漿，基礎(chǔ)帷幕灌漿屬于壩基灌漿，而高壓噴射灌漿，劈裂灌漿和壩體充填灌漿都屬于壩體灌漿，其中最常用的是高壓噴射灌漿和壩體充填灌漿。

五、灌漿的設(shè)計(jì)。

1）布孔：劈裂灌漿和帷幕灌漿都是在壩軸線(xiàn)上布置而其中的劈裂灌漿一般采用單排布置，而帷幕河床段才用的也是單排布孔，而兩岸的壩間采用的是雙排布孔。這些都是為了解決水庫(kù)土壩存在的隱患問(wèn)題。

2）孔深：劈裂灌漿是在壩身填土和壩基殘積土層中進(jìn)行的，而帷幕灌漿是在壩基巖層中進(jìn)行的，按透水度q<5Lu對(duì)帷幕灌漿深度進(jìn)行相對(duì)隔水層控制。

3）漿液的選擇：應(yīng)當(dāng)選擇粉質(zhì)粘土，外摻入15%的普通硅酸鹽水泥，這些標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)卣惩聊酀{的物理力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的結(jié)果。

4）確定合適的灌漿壓力：劈裂灌漿的壓力不能大于0.2Mpa，帷幕灌漿壓力必須控制在0.5～0.8Mpa。

六、對(duì)大壩抗震進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

砂土填筑的水庫(kù)大壩在遇到地震時(shí)，容易產(chǎn)生液化破壞，所以我們才需要對(duì)大壩進(jìn)行抗震加固的設(shè)計(jì)，我們可以采用置換，拋石壓重，人工加密和設(shè)置排水減壓井等類(lèi)似的方法。

結(jié)語(yǔ)：

病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理順利實(shí)施和保證加固處理效果的關(guān)鍵是合理確定和不斷完善除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)方案。水利工程建設(shè)的重要內(nèi)容之一是水庫(kù)除險(xiǎn)加固。為了保障水庫(kù)的安全運(yùn)行，提高水庫(kù)蓄水調(diào)節(jié)的能力和實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展利用的需要，我們應(yīng)該開(kāi)展病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固，提高水庫(kù)的防洪能力，更應(yīng)該發(fā)揮水庫(kù)的供水效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊智. 土工膜防滲在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015，（26）：117-118.

[2]趙德龍，柏繼利. 復(fù)合土工膜在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J]. 科技傳播，2011，（06）：108+117.

[3]王豐，張?jiān)?，常寧，陳發(fā)義. 切吉水庫(kù)大壩土工膜防滲除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)與施工[J]. 水利水電科技進(jìn)展，2014，（05）：47-51.