水庫除險加固方法研究

桂林市水利局 541001

摘要：水庫在水利建設中占有重要的地位，是我國防御江河洪水、發(fā)展農(nóng)業(yè)的關鍵性基礎設施，同時它還擔負著為城市提供生活用水的重要職責。然而水庫的加固狀況卻不容樂觀，存在很多病險，所以對其進行除險加固就尤為重要。本文就當前水庫存在問題及加固方法做簡單分析。

關鍵詞：水庫；存在問題；加固方法

前言

據(jù)相關資料顯示，我國現(xiàn)有水庫堤壩約9.7萬座，其中60年代末至80年代末修建的小壩約8萬座。由于歷史方面的原因，這些水庫堤壩在設計、勘測、施工以及管理等方面存在諸多問題，這就使得它們成為了病庫險庫。80年代以來，雖然加強了對這些小型堤壩的除險加固工作，然而由于種種原因并沒有達到預期的效果。

一、當前水庫存在問題

1、水庫設計質量差

建國以來在黨和政府的領導下，各地農(nóng)村紛紛通過興水利除水害，修建了大大小小面積不等的水庫，這些水庫在建設時沒有專業(yè)的設計人員，也沒有在設計前做過地質勘測及土工實驗等前期工作。所以，設計出的水庫沒有完全符合當?shù)氐乩項l件，出現(xiàn)了后續(xù)的一系列問題。

2、施工質量差

受特殊的歷史條件影響，當時的水庫施工全部是由政府組織民工群眾完成的，沒有任何一個工程是由具有施工資質的正規(guī)施工企業(yè)承建。沒有哪一座水庫工程在施工過程中取樣檢測過干容重、含水量、砂漿標號等指標。這一點，在近年大壩維修時，挖開大壩，發(fā)現(xiàn)壩體填土十分松散時足以見得。

3、管理不到位

目前中小型水庫的管理基本停留在上世紀70年代的水平上，管理的硬件設施亦基本未能得到改善。工程的內在變化未能被管理者所掌握，沒有為水庫配套任何觀測設施，更沒有預警預報系統(tǒng)。壩體內部結構發(fā)生了變化，浸潤線發(fā)生了變化，大壩發(fā)生了位移，壩體內應力發(fā)生變化幾乎用肉眼不可能看出來，也只能是大壩明顯開裂，滑坡或已發(fā)生管涌等嚴重的問題才有可能被發(fā)現(xiàn)。但那時的處理難度已經(jīng)較大，且很不經(jīng)濟，未能防患于未然，達到工程管理的目的。

4、壩體滲漏

壩體滲漏一般分為正常滲漏和異常滲漏，正常滲漏滲流量小且穩(wěn)定，一般不會產(chǎn)生滲透破壞，異常滲漏往往滲流量大或比較集中，使壩體、壩基或壩肩發(fā)生管涌、流土和接觸滲漏等滲透破壞，從而影響大壩安全。水庫壩體異常滲漏的主要原因有：①壩體填筑料質量不符合要求，施工質量差，白蟻、鼠等在壩身打洞，以及設計考慮不周等原因。②壩基底部和兩岸山坡清理不徹底，涵管和導墻與壩體結合處未設截水環(huán)、刺墻等止水措施，部分水庫大壩后期加高時新老防滲體之間處理不完善。③壩址處地勘工作不足，地層結構摸得不夠清楚，設計時未采取有效的防滲措施，水平防滲的長度不夠或厚度不足，垂直防滲施工未開挖至相對不透水層或未全部截斷等。

5、壩體單薄

壩體單薄主要表現(xiàn)為壩體整體斷面單薄和防滲體單薄，壩體整體斷面單薄現(xiàn)象情況較少，防滲體單薄現(xiàn)象較為普遍，兩者均對大壩的安全影響極大，嚴重時將導致壩體的滑坡或潰壩。水庫存在壩體整體斷面單薄的原因為：①因經(jīng)濟條件限制和施工質量使壩身整體斷面尺寸和防滲體結構不能滿足規(guī)范要求。②運行期間大壩壩身和保護范圍內開挖取土，壩面和壩腳未設有效的防護，壩面受暴雨沖刷，波浪凍融等作用，壩腳尾水淘刷等原因使壩坡變陡、尺寸變小，造成壩體整體斷面單薄。③原防滲體系設計標準低，以及水庫大壩后期加高時未對防滲體進行重新設計，而是直接加高壩體，因防滲體厚度不足造成防滲體單薄。

6、壩體裂縫

壩體裂縫按成因主要有干縮凍融裂縫、沉降裂縫和震動裂縫。一般來說，縱向沉降裂縫問題明顯，而其它類型裂縫不明顯，主要原因是：①大壩含粘量和含水量過高，施工期間工序銜接不好，遇到惡劣天氣，產(chǎn)生干縮凍融裂縫。②壩基處理完全，岸坡開挖較陡，填筑土料不符要求，含水量控制不嚴等引起沉降裂縫。③壩坡單薄且未有效防護，暴雨時排水不暢出現(xiàn)滑坡，引起裂縫。

二、水庫堤壩除險加固的主要方法

1、壩體灌注粘土漿加固

滲漏問題是病險土石壩主要病害之一，我國在這方面的處理方法有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿、劈裂灌漿、膏狀穩(wěn)定漿液灌漿、土工膜防滲等。用灌漿的方法處理堤壩壩體的滲漏，已有幾十年的歷史。目前，壩體灌漿的方法可分為充填式和劈裂式兩種，前者是指自重灌漿（孔口壓力為零），后者是指利用灌漿壓力劈開壩體，形成一道近于垂直并連續(xù)的漿體帷幕。兩種灌漿方法都是壓力灌漿，只是所用的壓力大小不同而已。

2、壩體抗地震液化加固

密實性差的砂土在地震作用下可能產(chǎn)生液化破壞。砂土抗地震液化加固方法基本可分為置換法、加密法和壓重法等。①置換法的加固方法是將液化區(qū)砂土挖去，重新填筑石渣料等抗液化性能較好材料。②加密法的加固方法是采用振沖加密方法，提高砂土的密實度，使砂土達到抗地震液化能力。③壓重法的方法是在液化區(qū)砂土表面加壓重，提高砂土的有效應力，從而使砂土達到抵抗地震液化的能力。

3、土合成材料加固

土合成材料是一種比較新型的建筑材料，由于其施工簡易、質量輕、資源豐富、運輸方便等優(yōu)點，自問世以來，發(fā)展迅速。尤其是最近十幾年來在世界范圍內得到了廣泛的應用和迅速的發(fā)展，取得了較好的社會、經(jīng)濟以及環(huán)境效益。目前土合成材料主要分為四類：土工膜、土工織物、土工特種材料以及土工復合材料。其原材料主要是聚丙烯、聚乙烯等高分子聚合物。最近幾年來，土合成材料中在水庫堤壩的除險加固當中應用比較頻繁的是土工膜、土工織物以及土工復合材料。其中，土工膜的防滲性較好，自身的垂直滲透系數(shù)較小，價格低廉，由于其強度較低，一般只用于堤基的垂直防滲，對于防滲要求較高的堤壩部位則不宜采用。土工織物則主要無紡土工織物以及有紡土工織物兩種。其中，在水庫堤壩的除險加固當中應用比較頻繁的是針刺無紡土工織物，主要是基于其良好的排水性能、滲透性大以及孔隙率高的特點。土工復合材料則是將兩種或者兩種以上的材料組合到一起的產(chǎn)品，由于其功能各異、品種繁多，目前在水庫堤壩的除險加固中已被廣泛采用，應用于防滲護面方面。

4、減壓井和減壓溝加固

國內水庫的堤壩的壩基多為雙層或者多層結構，減壓井或者減壓溝是一種十分有效地除險加固措施。

對于壩基為雙層或者多層的結構的情況，其下面的透水層一般庫里的水相通，在較高水位的時候，壩基的不透水層的底部承受著有透水層傳遞而來的承壓水頭。盡管承壓水頭會隨著距離河道的遠近而有所不同，越遠越小，但是減小的很慢，這就使得當距離堤段較遠而不透水層的厚度有所減小的情況下，會出現(xiàn)滲透的現(xiàn)象。雖然可以通過堤內垂直鋪膜的方法來防止?jié)B漏，但這需要沿河延伸相當?shù)囊欢尉嚯x才有意義，經(jīng)濟上極為浪費。那么就可以采用減壓井或者減壓溝的方法，即在堤壩的背水坡不遠處挖溝截斷表面的不透水層，通過溝底達到透水層，從而形成一個減壓溝或者減壓井，讓透水層中滲流比較集中的從減壓溝或者減壓井中排除，降低不透水層底部的承壓水頭，達到出險加固的目的。

結束語：

目前，我國水庫堤壩的除險加固新技術的研究已經(jīng)成為我國壩工程的重要課題，這些水庫的病變機理會因其自身條件的不同而有所不同，因此，這就需要我們在研究其除險加固技術的過程當中能夠考慮到各個方面的實際情況，進一步了解和研究這些水庫的堤壩的病變機理，從而為這些水庫的除險加固提供源頭技術支持。達到最終護堤的目的。

參考文獻：

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