淺談水利大壩除險加固的設(shè)計與施工
2015-04-29 00:00:00張金堂
【摘 要】近年來，隨著我國水利工程不斷發(fā)展和工程規(guī)模的不斷擴大，我們更應(yīng)該采用科學(xué)的方法措施來保證水利工程的質(zhì)量。水庫大壩除險加固工作必須沿科學(xué)化、規(guī)范化發(fā)展，針對水庫大壩加高加固、溢洪道加固、輸水洞整修、水庫大壩安全監(jiān)測及管理內(nèi)容進行分析，確定水庫除險加固措施，為水庫大壩工程提供了寶貴的經(jīng)驗。
【關(guān)鍵詞】水利大壩；除險加固；設(shè)計施工
1.大壩的基本情況
人類利用建壩擋水、建造水利工程已有幾千年的歷史。目前大部分水利大壩隨著流水的不斷拍打和侵蝕，大壩的石壁上已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，壩堤的高低程度參差不齊，諸多這樣的問題直接成為了大壩的安全隱患，如何對大壩進行除險加固，成了迫在眉睫的問題。
2.水利建筑中存在的缺陷
經(jīng)過長期的運作，大壩多多少少也出現(xiàn)了質(zhì)量上的缺陷，這直接影響了水利系統(tǒng)的正常運營。
2.1沒有滿足壩體的規(guī)范要求
主壩的殼體和心墻的填筑壓實度沒有達標(biāo)，在過去，對水庫的大壩進行過實地勘察，通過實體建筑勘察，了解壩體的填筑情況。期間，通過鉆孔，探井和物探類似的主要方式，進行測試，得到結(jié)論是大壩的平均的壓實度為0.86，壩殼為0.91，很顯然，這兩個指數(shù)都沒有達到要求的平均水平。另外，壩體土的均勻性很差，有的地方還有塌方的跡象，這對水利工程的安全形成一大隱患。
2.2壩基和壩肩
構(gòu)成壩基和壩肩的巖石在隨著時間的推移會受到一定程度上的腐蝕，對于產(chǎn)生的沙土泥渣要進行及時的清理，不然會有透水的現(xiàn)象，極大地破壞了大壩的安全性。
3.大壩除險加固的設(shè)計方案
3.1壩頂和壩坡的設(shè)計
水庫大壩的壩頂應(yīng)該有排水系統(tǒng)，因此壩頂?shù)呐潘O(shè)計可以讓壩頂?shù)钠露葍A斜約20°，并且在大壩下游鋪設(shè)路緣石，與排水溝相連。
大壩壩身的坡度應(yīng)當(dāng)與壩高、壩型、壩基和力學(xué)相結(jié)合進行定奪。同時還要依據(jù)壩身的載荷量科學(xué)的計算壩坡的滲流和穩(wěn)定性，最后評定大壩是否符合穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。大壩上游的護坡可以根據(jù)實際情況建設(shè)1個戧臺，依據(jù)安全穩(wěn)定，節(jié)約資源，便于施工的原則進行設(shè)計，打造成預(yù)制混凝土塊，預(yù)制干砌石的護坡形式。
要注意的是，預(yù)制干砌石護坡要留有足夠多的排水口和縱橫縫，護坡底部要設(shè)有基座。壩坡厚度要依據(jù)反濾和雨水風(fēng)浪沖擊拍打的要求設(shè)定。如圖1所示。
圖1 預(yù)制干砌石護坡示意圖
3.2主壩采取的加固措施
在風(fēng)化的巖層里鉆孔是很困難的，水壩的壩基在5～20m時，可以采取帷幕灌漿的方式進行灌漿。防滲施工時必須保證心墻質(zhì)量，一點也不能遭到破壞。主壩進行加固，首先要修筑塑性混凝土防滲墻。如圖2所示。
圖2 帷幕灌漿防滲施工方法示意圖
3.2.1防滲墻設(shè)計
塑性混凝土是建構(gòu)防滲墻的主要材料，所以在施工時，采用膨潤土漿液固定墻壁，采用兩鉆法進行穿鑿，再用混凝土泵送澆注。首先，在施工過程中先用沖擊鉆鉆主孔。
3.2.2帷幕灌漿設(shè)計
壩基如果出現(xiàn)風(fēng)化巖，采取帷幕灌漿的處理方法，帷幕灌漿與混凝土連成一體，防滲墻內(nèi)的鋼管通過預(yù)埋產(chǎn)生，導(dǎo)致鋼管底部產(chǎn)生了風(fēng)化巖，這時最恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞骄褪怯冕∧还酀{的方法。
在防滲墻中間預(yù)埋管徑為10cm的鋼管，間距與鑿孔的孔距一樣均為2cm，用定位安裝架固定預(yù)埋的鋼管，主要是在鑿孔，清孔之后，混凝土澆筑之前進行即可。
直徑為20mm的定位架由鋼管連接而成，垂直方向距離定位架10m。鋼管完成之后，開始對混凝土進行澆注，強度要達到設(shè)計的80%采用鉆孔灌漿。
3.3灌溉發(fā)電隧洞的建筑加固設(shè)計
外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致洞壁巖石剝落的跡象，如果沒有被及時清理，就會擴大剝落的程度，所以清理時要觀察實際情況，注意周圍是否也被波及到的范圍。
外界微生物不斷地腐蝕，導(dǎo)致鋼筋外露，破壞了水利工程的穩(wěn)固性，千里之體潰于蟻穴。做好鋼筋的防護措施，避免腐蝕，另外，可以用環(huán)氧砂漿進行修補，穩(wěn)固洞口。
3.3.1環(huán)氧砂漿建筑設(shè)計
最能體現(xiàn)工程的穩(wěn)固性，主要在環(huán)氧砂漿和混凝土以及鋼筋外露的地方，清理壩基底部混凝土鋼筋外露的地方，及混凝土表面的乳皮，露出新的糙濾面，但不能讓糙濾面受到污染，以達到防止鋼筋受到腐蝕。施工的時候，修補部位進行鑿毛處理，用鋼刷在鋼筋外露的地方反復(fù)刷，處理掉外露部位的污染物及銹跡。用棉紗泡過丙酮擦拭基面，到丙酮揮發(fā)掉，混凝土變白之后，再涂刷基液。
3.3.2環(huán)氧玻璃絲布建筑設(shè)計
清理已經(jīng)被腐蝕生銹的鋼板并進行鑿毛，按照環(huán)氧砂漿施工工藝在鋼板上面涂刷一層10mm的環(huán)氧砂漿，并在環(huán)氧砂漿上面黏結(jié)0.25mm厚的環(huán)氧玻璃絲布，使用前先用肥皂液進行脫蠟處理，粘貼≥1mm厚度的四層環(huán)氧玻璃絲布。
3.4壩體培厚施工
壩體培厚施工包括基礎(chǔ)開挖、堆石料填筑、風(fēng)化料填筑和壩體反濾過濾料填筑等。
3.4.1基礎(chǔ)開挖
采用挖掘機進行基礎(chǔ)開挖，必要時輔以人工清理，采用流水作業(yè)，開挖自上而下一次性完成。
通常施工工序是撒開挖線、清理場地、開挖、推土機集中、裝運和棄土平整。開挖時應(yīng)當(dāng)采用挖一段回填一段的方法，防止壩體產(chǎn)生新的滑動。
3.4.2堆石料填筑
堆石料的填筑呈現(xiàn)為堆石料解小、石料運輸、灑水、鋪料、推平、碾壓、質(zhì)檢與驗收。
堆石料鋪筑一般采用進占法，先使用推土機推平，然后人工找平。為了保證碾壓施工的質(zhì)量，在碾壓前應(yīng)當(dāng)適量灑水，進行振動平碾碾壓，當(dāng)空隙率和壓實干容重滿足施工要求后再進行下一層填筑施工，施工時要嚴(yán)格控制鋪筑厚度、壓實質(zhì)量。
3.4.3風(fēng)化料填筑
風(fēng)化料的一般填筑程序為風(fēng)化料開挖、運輸、灑水、鋪料、推平、質(zhì)檢、下一層填筑。
3.4.4壩體反濾過渡料填筑
反濾料填筑一般采用砂、碎石的混合料。為了確保反濾料能夠和壩殼料平起填筑，在施工時應(yīng)當(dāng)先填反濾料。
鋪筑施工時應(yīng)當(dāng)注意：反濾過渡料的含泥量、材質(zhì)級配、有效寬度厚度、鋪筑位置等均要符合設(shè)計要求，在施工過程中避免混入其他料物和雜物，反濾層內(nèi)不得設(shè)置縱縫，反濾料的填筑層次不得發(fā)生錯位，有效寬度不可以隨意減小。
3.5截滲、返濾、排水加固設(shè)計
大壩的壩體應(yīng)該控制滲流量，使之處在一個合理的范圍內(nèi)，以達到水庫滲流量穩(wěn)定的要求。壩基和壩坡與防滲體連接必須符合抗?jié)B的要求，通?？梢圆捎酶邏盒龂娀炷翂炷两貪B墻板、在上游壩腳處設(shè)置截水槽等方法進行壩基截滲。壩基截滲設(shè)計應(yīng)當(dāng)與壩體截滲設(shè)計相結(jié)合，選用較優(yōu)的設(shè)計方案。
壩體的返濾和排水加固可以通過在壩體基部預(yù)埋鋼管的末端滲流部位設(shè)置過渡層或反濾層，處理滲流溢出。
根據(jù)施工方法和材料用途，確定反濾層的厚度。在滲流溢出的部位設(shè)置排水管，可以通過貼坡排水法，綜合采用壩頂、壩體、壩坡截水、集水、排水措施。
4.結(jié)語
通過文章簡短的介紹，初步了解了水壩的除險加固的措施，了解了水利工程進行除險加固會給當(dāng)?shù)睾蜕鐣砭薮蟮慕?jīng)濟效益，加固除險除了能完善水利系統(tǒng)，同時也能提高水利工程整體的防洪系統(tǒng)，保障了人們的生命財產(chǎn)安全。在施工管理中，要做到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對癥下藥，嚴(yán)格把握材料的選取和施工過程，確保每個環(huán)節(jié)都沒不必要的錯誤，讓水壩發(fā)揮最大的經(jīng)濟和社會作用。
【參考文獻】
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