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      水庫大壩除險加固施工技術(shù)研究

      2020-11-30 10:50:40王峰郭瑞瑞
      卷宗 2020年23期
      關(guān)鍵詞:水庫大壩工程概況除險加固

      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,限于建設(shè)時期的特殊性,加之建成運行時間較長,水庫大壩普遍存在不同程度的病險問題,因此,優(yōu)化水庫大壩除險加固施工方案具有重要意義。本文結(jié)合具體案例,提出了多種除險加固施工方案,最終擇優(yōu)選取鋼筋砼面板的主、副壩單獨加固防滲方案,并對除險加固施工技術(shù)要點進行了分析與探討,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70、80年代,相比現(xiàn)在,當(dāng)時修建設(shè)計方案、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準低、質(zhì)量安全性差等問題,加之水庫建成運行時間長,病險問題愈加突出。因此,做好水庫大壩除險加固施工技術(shù)研究具有重要的意義和價值。

      1 工程概況

      某水庫工程修建于20世紀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)放空隧洞進口,總長度為500m。該水庫工程建成時間較長,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)護坡;

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

      上述問題若不及時解決,將會對大壩安全運行造成很大影響,甚至?xí)ο掠蚊癖姷纳柏敭a(chǎn)帶來安全隱患。因此,必須做好水庫大壩的除險加固處理。

      2 水庫大壩除險加固施工方案選擇

      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)計思路,即主、副壩全部采用上游面整體防滲,或主、副壩單獨防滲(主壩采用上游面防滲,副壩采用壩中防滲)。通過實地考察,該壩址周圍防滲土料嚴重不足,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)點在于施工簡單、速度快,但存在一定缺陷,如外界干擾問題嚴重,保護難度大,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,除險加固后工程安全性。上述三個方案均可達到防滲效果。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,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、副壩單獨防滲方案,相比方案3投資金額略大,其中方案3投資額達到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作為大壩除險加固施工方案。

      3 工程防滲處理技術(shù)要點

      1)技術(shù)要點。本工程采用方案1進行除險加固施工,主壩防滲體施工要點為三點,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)計要求,鋼筋混凝土防滲面板抗?jié)B等級為W8,強度等級為C25。

      主壩壩基滲漏處理時,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、副壩交接邊坡處進行新混凝土截水墻、混凝土趾板修筑,截水墻應(yīng)強風(fēng)化基巖深入一定長度。同時,將單排灌漿帷幕設(shè)于強風(fēng)化基巖下部,深入相對不透水層頂板線下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,形成一個主、副壩分離,單獨防滲的施工方案。

      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:第一,施工前,保證混凝土板厚度滿足設(shè)計要求,并正確在板間進行止水帶埋設(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,需及時進行氈布覆蓋及灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不低于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,針對那些滲水通道可通過混凝土截水墻進行處理。其他段按4~13m設(shè)計要求確定開挖深度即可。在設(shè)計要求下,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加固施工效果良好,可解決水庫病害問題,提高水庫安全運行水平。

      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)國計民生,大壩除險加固工藝占據(jù)著至關(guān)重要的地位。隨著建成使用時間的不斷增加,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,必須采取切實可行的除險加固方法,有效提升水利工程建設(shè)質(zhì)量,保證水利工程運行安全。

      參考文獻

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      [2]孫瑋瑋,龍智飛,周克發(fā).小型水庫除險加固績效評估指標體系研究[J].水利水電技術(shù),2018,49(12):126-133.

      [3]嚴祖文,魏迎奇,張國棟.病險水庫除險加固現(xiàn)狀分析及對策[J].水利水電技術(shù),2010(10):76-79.

      [4]葛龍進,史明華,杜斌,等.羅村水庫混凝土面板堆石壩面板裂縫成因及加固處理措施[J].大壩與安全,2019(02):69-73.

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