土石壩病害特點(diǎn)及除險(xiǎn)加固技術(shù)

楊振娟

摘 要：通過近幾年我國水庫安全運(yùn)行現(xiàn)狀表明，全面開展水庫除險(xiǎn)加固的工作迫在眉睫。水庫病害特點(diǎn)與產(chǎn)生原因主要在防洪、大壩滲流、結(jié)構(gòu)安全等方面。該文通過對病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固的工作進(jìn)行剖析，總結(jié)出各種加固的相關(guān)技術(shù)和方法措施。

關(guān)鍵詞：水庫 病害特點(diǎn) 除險(xiǎn)加固 技術(shù)

中圖分類號：TV697.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0086-02

我國許多小型水庫主要建于20世紀(jì)50、60年代，受當(dāng)時(shí)社會經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平的制約和使用年限較長的影響，造成大多水庫帶病運(yùn)行，在已建成的水庫中土石壩較多。該文以土石壩為研究對象。

1 水庫病害的原因

水庫大壩出現(xiàn)滲漏時(shí)對壩體的破壞一般有兩種情況，即滲透造成的破壞和壩體發(fā)生變形后的破壞。由于滲透造成的破壞經(jīng)常是大壩基部出現(xiàn)滲流，使壩基周圍巖石層的土粒發(fā)生松動(dòng)并出現(xiàn)變形，這種現(xiàn)象就屬于滲透變形性破壞。在滲流的破壞下，壩體抵抗水流的沖擊張力變小，很容易在一些工程質(zhì)量薄弱部位出現(xiàn)裂縫、彎曲變形、滑坡甚至潰壩的危險(xiǎn)。

由于水庫大壩滲流處理不恰當(dāng)，或處理不及時(shí)，使水從圍護(hù)區(qū)域內(nèi)向外滲水，從而出現(xiàn)大量儲水滲出的現(xiàn)象，如果不能有效防治，就有可能出現(xiàn)水庫圍壩或者大壩基部滲出水的量很大，不但蓄水量降低，還有可能使下游的水位升高，會出現(xiàn)農(nóng)田淹沒、建筑物基部浸水等現(xiàn)象，給人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成較大損失。

滲透變形直接影響著土石壩的穩(wěn)定性，通過國際有關(guān)資料表明，水庫大壩受到毀壞以后，大壩壩基由于滲透發(fā)生變形對大壩造成嚴(yán)重危害的占38%。而我國通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于滲漏而產(chǎn)生變形造成壩基或壩體毀壞的占56%。另外，防洪堤壩及壩體邊坡的塌陷滑落，巖溶地形中由于滲透土層中出現(xiàn)空洞或地表陷落，排水管道和減壓井等出現(xiàn)堵塞，進(jìn)行地下工程施工時(shí)出現(xiàn)破碎的斷層和砂石、孔隙以及一些松軟物質(zhì)等都有可能發(fā)生滲透性變形。

其他原因。

（1）防洪標(biāo)準(zhǔn)低：防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，加之依據(jù)資料不準(zhǔn)確，或者沒有設(shè)計(jì)就施工等原因。隨著運(yùn)行年代的增加，流域內(nèi)水文、氣象情況發(fā)生變化，通過復(fù)核達(dá)不到規(guī)范要求。

（2）工程建設(shè)不配套、質(zhì)量差、病害多。

（3）工程老化的成因。

水壓力、滲透、沖刷、氣蝕、冰融、磨損、超標(biāo)洪水、地震、材料老化、侵蝕、腐蝕。

（4）生物破壞。在南方氣候濕潤地區(qū)，土石壩普遍存在白蟻危害及其他問題。如上游護(hù)坡破損或不完善、缺少必要的安全監(jiān)測設(shè)施、設(shè)施與管理陳舊落后、防汛交通與通信條件差等。

2 水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)

2.1 土石壩滑坡處理

除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容：提高防洪標(biāo)準(zhǔn)、病害處理、抗震加固、降等、報(bào)廢等。提高防洪標(biāo)準(zhǔn)的措施：適當(dāng)增高大壩增加調(diào)蓄能力、加大泄洪設(shè)施能力增加泄洪流量、加高大壩和加大溢洪能力相結(jié)合。

當(dāng)水庫出現(xiàn)險(xiǎn)情和病害后：查明原因，采取應(yīng)急措施，保證水庫安全運(yùn)行；對水庫大壩進(jìn)行安全鑒定；根據(jù)鑒定結(jié)論委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，對有關(guān)部門審批立項(xiàng)進(jìn)行上報(bào)；根據(jù)上級批復(fù)的意見組織對水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

土石壩滑坡處理應(yīng)注意的事項(xiàng)：滑坡體上部與下部的開挖與回填的次序是“上部減載、下部壓重”的原則，應(yīng)沿壩軸線、壩腳基礎(chǔ)分段，齒形開挖，砌石固腳；整治修復(fù)壩體時(shí)，橫斷面上土料的分布以“內(nèi)粘外砂”的形式。

2.2 土石壩滲漏處理措施

土石壩壩體滲漏處理措施

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、土工膜防滲等方法。充填灌漿、粘土斜墻、土工膜、套井回填粘土等方法。

土石壩基和繞壩滲漏的處理

高壓噴射灌漿、帷幕灌漿、粘土截水墻。

2.2.1 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻加固方式是，可以在水庫不放空水的情況下進(jìn)行施工工作；防滲水采用置換的方法，施工的質(zhì)量相對其他工程的施工方式來說比較容易監(jiān)控、耐久性好、防滲水性高。

2.2.2 高壓噴射灌漿

先用鉆機(jī)打孔，然后將噴射管置于孔內(nèi)內(nèi)含水管、水泥漿管和風(fēng)管，由噴射出的高壓射流沖擊破壞墻體，同時(shí)隨噴射流引入水泥漿液與被沖切土體摻攪，噴嘴上提，泥漿凝固。 高噴灌漿起初是用于粉土層和砂土層的防滲，多年來在砂礫層中也起著一定作用。

2.2.3 劈裂灌漿

劈裂灌漿是在土壩沿壩軸線布置豎向鉆孔，采用壓力灌漿將壩體沿壩軸線方向打開，灌入泥漿，之后形成20 cm厚的連續(xù)泥墻，目的是為了達(dá)到防漏加固。同時(shí)，泥漿使壩體濕化，增強(qiáng)壩體的密實(shí)度。而存在的缺點(diǎn)是只能適用于一般壩高50 m以下的墻壩，并且要求在水位很少的情況下才能進(jìn)行；灌漿的壓力不易控制，可能導(dǎo)致灌漿過程中壩體出現(xiàn)不穩(wěn)、滑坡等現(xiàn)象；有時(shí)會出現(xiàn)灌入大壩壩體中的泥漿凝結(jié)時(shí)間較長、耐久性比較差；劈裂灌漿與基巖和剛性建筑接觸處防止接觸沖刷難度也很大、很不容易；對施工人員的經(jīng)驗(yàn)要求也是非常高的。

2.2.4 膏狀穩(wěn)定漿液灌漿

膏狀穩(wěn)定漿液灌漿是加進(jìn)一定比例的粘土或膨潤土等在水泥泥漿中，以形成比較大的黏度和穩(wěn)定性的膏狀漿液，并采用防滲帷幕灌漿技術(shù)進(jìn)行實(shí)施。該技術(shù)能在孔隙較大的情況下和有一定地下水流速的堆石體形成防滲的保障。

2.3 土石壩壩坡穩(wěn)定方法

2.3.1 加固壩坡穩(wěn)定性

傳統(tǒng)的土石壩壩坡穩(wěn)定的加固方式，主要有培土放緩壩坡和削坡放緩壩坡法，加厚時(shí)應(yīng)將原壩坡面挖成階梯；對壩體上部局部壩坡偏陡的壩坡穩(wěn)定問題，可采用格構(gòu)護(hù)坡加固；對于下游大壩壩坡浸潤線較高引起壩坡穩(wěn)定性不足的問題，可增設(shè)防滑體，如拋石壓腳、砌石固腳、鎮(zhèn)壓臺等措施，與防滲加固方法相結(jié)合，采用防滲墻加固。

2.3.2 護(hù)坡加固

為確保土石壩上游避免被庫波浪沖刷，上游護(hù)坡加固可采用石塊護(hù)坡、預(yù)制混凝土塊護(hù)坡；下游護(hù)坡通常采用草皮護(hù)坡。對于那些具有旅游性的水庫，其上游坡可選擇美化功能的預(yù)制混凝土護(hù)坡，其下游坡也可以選擇具有美化作用的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡、草皮及格構(gòu)草皮護(hù)坡。

2.4 壩下涵管及隧洞加固

壩下涵管斷裂與漏水的加固措施：翻修、灌漿、內(nèi)套管、內(nèi)襯砌補(bǔ)強(qiáng)。

2.4.1 改壩下涵管為隧洞

我國在過去修建了許多水庫，其用于農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電及供水用的輸水建筑采用壩下涵管，但是由于大壩壩體變化、涵管的質(zhì)量不合格以及結(jié)構(gòu)不完善等一系列狀況，大量出現(xiàn)漏水，發(fā)生接觸性沖刷破壞，危及到大壩的壩體安全。

2.4.2 加鋼筋混凝土襯砌

在原來的基礎(chǔ)上增加或加強(qiáng)鋼筋混凝土襯砌，使其結(jié)構(gòu)達(dá)到既安全又防滲要求。但該加固方式會對出水量有一定的影響。

2.4.3 加鋼內(nèi)襯方法

鋼襯與洞壁之間的空隙中，加以灌注水泥砂漿使鋼襯與原洞壁之間形成一個(gè)整體。通常來說，由于鋼襯糙率變小，增加鋼襯后不會減少輸水流量。這個(gè)方法應(yīng)注意防止鋼襯受外面的水壓力，而且不能有小于1 m洞徑，否則施工會很難。

2.5 溢洪道的除險(xiǎn)加固

增加泄洪能力的措施：加高大壩增加調(diào)蓄能力、加大溢洪道斷面、降低堰頂高程、增大流量系數(shù)和減小側(cè)收縮系數(shù)、增設(shè)泄洪設(shè)施。

溢洪道接觸滲漏破壞的處理：培厚加固邊墻、增建刺墻、充填灌漿。

在病險(xiǎn)水庫加固設(shè)計(jì)中，溢洪道工程是整個(gè)樞紐工程的關(guān)鍵和重點(diǎn)，它與大壩加固方案相互影響、相互制約，不僅影響工程的加固效果與加固投資，還直接關(guān)系水庫泄洪對下游沿河及庫區(qū)的淹沒影響，應(yīng)多方案綜合分析比較后確定最佳方案。

3 結(jié)語

我國在總結(jié)病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固上，論述了各種加固方法及一些相關(guān)技術(shù)。防洪安全方面，迫切需要除險(xiǎn)加固。該文論述了水庫病害特點(diǎn)，探討了水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)和一些簡單的處理措施。目前應(yīng)對病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固意識進(jìn)行推廣， 除險(xiǎn)加固成了目前水利行業(yè)一項(xiàng)十分重要的工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜雷功.全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固專項(xiàng)規(guī)劃綜述[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2003，22（3）：1-5.

[2] 顧群.全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固一期項(xiàng)目績效評估分析[J].海河水利，2006（5）：40-43.