水庫漿砌石重力壩除險(xiǎn)加固技術(shù)探討

田肯云（安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司，湖南安化413500）

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水庫漿砌石重力壩除險(xiǎn)加固技術(shù)探討

田肯云（安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司，湖南安化413500）

目前，我國部分水庫的壩體普遍會(huì)出現(xiàn)一些裂縫及孔洞的問題，而這些問題都會(huì)對水庫的使用產(chǎn)生影響，除此之外，壩體本身存在的險(xiǎn)情也為水庫的使用埋下隱患。所以，很多水庫都把重點(diǎn)放在解除大壩險(xiǎn)情上，加固壩體、提高壩體的防滲性能。本文主要對水庫重力壩的加固技術(shù)進(jìn)行分析，以此來提高水庫大壩的防滲性。

水庫險(xiǎn)情；加固技術(shù)；防滲性

1　引言

20世紀(jì)70年代，我國修建了一大批水庫大壩，該類工程受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件、材料設(shè)備等方面的限制，在設(shè)計(jì)、施工以及地質(zhì)勘測上都存在一些問題，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，這些大壩不同程度地出現(xiàn)了安全隱患。因此，為了消除這些安全隱患，對其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)則顯得尤為重要，一些環(huán)節(jié)的加固還需要工作人員去工作場地勘查，了解壩體運(yùn)行安全的影響因素，以確保大壩的運(yùn)行可靠性。

2　現(xiàn)階段漿砌石重力壩存在的隱患

目前，堤壩的使用范圍非常廣泛，通常在運(yùn)行過程中，流水會(huì)對其造成一定程度的侵蝕，最終使大壩損毀。在這種情況下，則需要有關(guān)的工作人員做好定期檢查和維護(hù)壩基的工作，以此來保障堤壩的使用能夠安全可靠。除此之外，還可以對堤壩進(jìn)行地質(zhì)探測、現(xiàn)場勘察以及工程質(zhì)量檢測等工作，并在勘察檢測中發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并及時(shí)采取可行的措施進(jìn)行解決?？偟膩碚f，現(xiàn)階段漿砌石重力壩的使用主要存在以下兩個(gè)方面的隱患：①壩體的基礎(chǔ)部分常常會(huì)有一些不規(guī)范的變化出現(xiàn)，在一定程度上，使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，致使壩體的防滲能力開始變?nèi)酰话闱闆r下，會(huì)達(dá)不到堤壩使用的防滲要求；②壩體的混凝土防滲面板出現(xiàn)裂縫，在這種情況下，會(huì)嚴(yán)重影響堤壩防滲效果的體現(xiàn)；另外，由于堤壩混凝土中的鋼筋長期暴露在外，使得混凝土被嚴(yán)重碳化，從而導(dǎo)致廊道混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的漏水、裂縫、腐蝕等問題，不利于壩體使用的安全及穩(wěn)定。

3　漿砌石重力壩加固

3.1廊道的加固

漿砌石重力壩中一個(gè)重要的部分就是廊道，隨著重力壩的使用，廊道的內(nèi)外都會(huì)有不同程度的損壞，甚至一些部分還出現(xiàn)了裂縫，水會(huì)從此裂縫中滲漏至水庫的內(nèi)部，直接影響壩體的正常使用。因此，為了保證大壩使用效果，必須對壩體采取加固措施，保證壩體的使用安全，以免裂縫惡化。在設(shè)計(jì)廊道的時(shí)候，要在廊道上設(shè)計(jì)出一個(gè)排水孔，這樣可以抑制水庫的漏水問題，以免出現(xiàn)的滲漏情況會(huì)影響廊道或是水庫的使用。在進(jìn)行廊道加固設(shè)計(jì)時(shí)，要做好相關(guān)勘察工作，全面掌握廊道運(yùn)行問題，并結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手段加以解決，以獲得良好的加固效果，避免裂縫問題的出現(xiàn)。另外，在加固廊道時(shí)，要保證廊道的上部及下部位置所在的混凝土厚度與使用的要求相同。

3.2壩頂?shù)募庸谈脑?/p>

在重力壩改造時(shí)，必須重視壩頂加固工作，保證壩頂具有一定的防滲性。①要改造鋼筋混凝土，從而讓壩頂有良好的防滲效果；②在鋼筋混凝土的表層面上加一層瀝青，瀝青的厚度在5～6cm之間，以確保防滲效果良好。在加固水庫壩體的時(shí)候，瀝青是主要的材料，對于在壩體有較多裂縫的位置也可以使用瀝青，尤其是有小裂縫的部位，這樣可以增強(qiáng)壩體的防滲性。

3.3溢流壩段的加固

壩體有一部分的流速很快，這是最容易出現(xiàn)滲漏的位置，如：溢流壩段就是流速較大的地段，極易出現(xiàn)蜂窩、孔洞等問題，直接導(dǎo)致壩體出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏。在此位置上加固時(shí)，要適當(dāng)提高抗?jié)B性的要求，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示，溢流壩段的加固可以采用聚脲以及丙乳砂漿等防滲效果較好的材料，這些材料是無毒的，所以在使用時(shí)不會(huì)對空氣造成影響。

4　工程實(shí)例

4.1工程概況

某個(gè)水庫的壩址控制流域面積約為510m2，其水庫容積約為1.08×118萬m3，是一座大型水庫，具有防洪、供水、發(fā)電、灌溉等功能。該水庫的正常高水位為210.0m，大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)所達(dá)到的最高水位為210.66m，大壩校核洪水時(shí)所達(dá)到的最高水位為210.0m，水庫消落的最低水位為195.0m。水庫工程的主要組成建筑物包括：主壩、副壩、放空底孔、引水隧洞等。主壩為漿砌石重力壩，壩頂?shù)慕^對高程為213.2m，壩頂?shù)膶挾葹?.0m，其中最大的壩體高為43.4m，壩軸線呈折線型，總長為357m，共14個(gè)壩段，從右到左分別為右岸接頭刺墻、右岸擋水壩段、溢流壩段及左岸擋水壩段。

4.2存在的問題

通過對水庫進(jìn)行現(xiàn)場檢查、分析復(fù)核、地質(zhì)勘探、工程質(zhì)量檢測等工作，發(fā)現(xiàn)漿砌石重力壩主要存在以下問題：

（1）壩體在防滲方面存在一定的安全隱患，使廊道出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水問題。在壩體的上游混凝土防滲面板存在裂縫、露筋、蜂窩、孔洞，且混凝土碳化嚴(yán)重，出現(xiàn)鈣質(zhì)析出的情況。面板缺陷的問題多集中于壩段分縫位置與壩段內(nèi)部的施工接縫部位，局部面板外凸，施工接縫起伏較大，約為5～10cm，最大達(dá)20cm。

（2）壩體與上游混凝土防滲面板間開裂，壩體漿砌石孔隙率較大，在一定程度上，容重能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但空隙率卻不能滿足原設(shè)計(jì)的要求。壩頂水泥砂漿抹面剝蝕嚴(yán)重，裂縫較多，其中長1.0m以上的裂縫達(dá)23條。

（3）溢流壩段混凝土表層面存在一定程度的缺陷，溢流壩段的堰頂和溢流面表層面混凝土的一些部位都出現(xiàn)蜂窩、孔洞及裂縫的問題，要消除其中存在的安全問題。

4.3加固處理措施

4.3.1對廊道滲漏的加固處理

大壩廊道的側(cè)壁由于裂縫較多，導(dǎo)致排水孔出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水問題，其中貫穿性環(huán)向裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫分別為12條、8條、12條。排水孔及裂縫中有大量的鈣質(zhì)析出，有的還伴有一些銹水，其中有些鈣質(zhì)已經(jīng)變成堅(jiān)硬的鐘乳石。所謂的廊道加固處理，其主要處理對象是壁面裂縫及混凝土表層面存在的缺陷，首先要鑿除壁面及底板表層面2cm厚混凝土，主要采用環(huán)氧灌漿對裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和防滲處理，然后在壁面涂抹2cm厚的丙乳砂漿，底板采用厚5cm的C25細(xì)石混凝土填平。由于廊道排水孔鈣質(zhì)析出的問題比較嚴(yán)重，部分鈣質(zhì)已經(jīng)造成測壓孔被堵塞，導(dǎo)致其完全失效，所以將對壩基原排水孔進(jìn)行灌漿封堵，待帷幕灌漿施工結(jié)束重新設(shè)置排水孔，孔距3.0m，孔徑20cm，排水孔孔深按上游防滲帷幕深度的0.5倍確定，如圖1所示。

4.3.2對壩頂?shù)募庸烫幚?/p>

考慮到大壩壩頂?shù)姆览藟σ獫M足絕對高程的擋水要求，所以保持原壩頂?shù)慕^對高程仍在215.2m，不過要拆除原有的防浪墻，并進(jìn)行重建，使其與壩體能夠形成一個(gè)整體，采用約高為1.2m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。針對壩頂表層面的水泥砂漿抹面受到侵蝕比較嚴(yán)重的現(xiàn)象，計(jì)劃在壩頂現(xiàn)有的路面上鋪設(shè)瀝青混凝土，其厚度約為5cm。

4.3.3對溢流面的加固處理

溢流壩段溢流面上水流的速度比較大，這就要求壩體具有較強(qiáng)的抗沖耐磨性，對于溢流面表層的混凝土出現(xiàn)孔洞及裂縫的問題，對其進(jìn)行加固主要采用聚脲材料和丙乳砂漿，其主要作用分別是防沖磨、防碳化，具有固化速度快、無毒、防滲性和防沖耐磨能力好等特點(diǎn)。將聚脲材料噴涂在溢流壩面及溢流面上約2.5m的范圍內(nèi)，噴涂的厚度控制在3mm左右；采用丙乳砂漿對溢流面上2.5m以外范圍的閘墩及邊墻進(jìn)行處理，可以有效防止混凝土表層面被碳化的現(xiàn)象，要注意的是，在處理前要先將混凝土的表層面鑿除2cm，并將丙乳砂漿涂抹在上，大約厚度控制在2cm左右。

5　結(jié)語

經(jīng)過詳細(xì)的分析、計(jì)算和研究，對壩體防滲系統(tǒng)、壩體及廊道結(jié)構(gòu)以及溢流壩段等進(jìn)行了加固處理，從工程結(jié)束運(yùn)行至今的實(shí)際運(yùn)行狀況來看，上述問題均得到了徹底處理，已完全消除了安全隱患，除險(xiǎn)加固工程達(dá)到了預(yù)期目的，希望可以為類似的漿砌石壩體除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

［1］位 敏，高大水，葉俊榮，等.大塅水庫漿砌石重力壩除險(xiǎn)加固技術(shù)［J］.大壩與安全，2011（5）：68～72.

［2］賈玉愛.龐莊水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)［J］.山西水利，2009，25（4）：54～55.

［3］劉彬彬.山心塘水庫除險(xiǎn)加固工程主壩加固設(shè)計(jì)方案［J］.黑龍江水利科技，2014（11）：81～82.

圖1　漿砌石重力壩防滲加固典型剖面圖

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2095-2066（2016）10-0051-02

2016-3-20

田肯云（1979-），男，工程師，本科，主要從事水利工作。