水工建筑物的穩(wěn)定性

王冬雨+李歡+鐘廷凱

（鄭州大學(xué) 450001）

摘 要：水工建設(shè)項(xiàng)目中建筑物的穩(wěn)定性，是保證建筑物是否可以有效運(yùn)行的關(guān)鍵，工程項(xiàng)目的花費(fèi)和工程效益的高低也深受穩(wěn)定性的影響。結(jié)合國內(nèi)外實(shí)際情況，深入探討在限定的經(jīng)濟(jì)能力下通過部分工程措施使水工建筑物的穩(wěn)定性達(dá)到極致。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；穩(wěn)定性；

一、水體重法解決基底和水閘穩(wěn)定性不足

水體重法是提高水工建筑物的穩(wěn)定性手段中是常見的方法，通過公式的計(jì)算可以得出基底的安全系數(shù)，地基的穩(wěn)定性常以安全系數(shù)值的大小來加以判斷，值的大小主要取決與阻滑力與滑動力的比值。只有安全系數(shù)值大于某限定數(shù)值后才能認(rèn)為安全度可靠，穩(wěn)定性才能有所保障，否則認(rèn)為不能滿足安全指標(biāo)的要求，穩(wěn)定性欠缺，工程風(fēng)險度則會大大提升。

在上游面時如若重力壩設(shè)計(jì)為直立面時，且穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的時候，這時可以對壩體進(jìn)行改造，可以改變它的傾斜角度改為斜坡，也可對其表面進(jìn)行改造，增加褶皺變?yōu)檎燮?。利用水的重量壓迫壩體，從而增加抗滑能力，保障基底的穩(wěn)定性。而且要避免斜坡過緩情況發(fā)生，這樣也存在安全隱患。

除了基底滑動造成的穩(wěn)定性不足以外，水閘運(yùn)行時有時也避免不了穩(wěn)定低差的情況，這時為了能充分利用水重對水閘的門前底板的作用力來提高抗滑能力，就要將水閘的大門向下游區(qū)域移動或者是底部底板向上游區(qū)域拉伸一點(diǎn)。這樣便可充分利用到水重的作用來提高穩(wěn)定性。

二、防范滲透減輕水壓保障穩(wěn)定性

利用防滲設(shè)備防止?jié)B透和減輕水壓等手段可以提升水工建筑工程中的諸多建筑物的穩(wěn)定性。其原理則在于通過減壓手段避免建筑滑動和因揚(yáng)壓力過大造成建筑浮起，從而形成高阻滑力的效果，保障穩(wěn)定性。對于水閘和重力壩等建筑，可以通過對于基底的上游區(qū)域灌漿、建造防滲墻，建立防滲透體系，避免因水滲透而造成揚(yáng)壓力變大使建筑上浮。于此同時 補(bǔ)充排水設(shè)備，增強(qiáng)排水能力，這樣可以防范因滲透造成的積水沖擊建筑基底，避免滲透，防范積水，這樣便可以有效杜絕揚(yáng)壓力造成的危害，以保證建筑物處于一個穩(wěn)定性較高的狀態(tài)。

三、使用齒坎結(jié)構(gòu)結(jié)合錨筋配件提高穩(wěn)定性

齒砍為溢流壩的底端設(shè)置挑流鼻坎時把挑流鼻坎設(shè)置成齒狀，使水流參差不齊的挑到空中，便于水流的消能，可以使壩體的穩(wěn)定性得到提高。利用齒坎可以切入基底的特性，增加主體重量，提高正壓力的同時加強(qiáng)摩擦力，使穩(wěn)定性更高。

錨筋，指的是把預(yù)埋件與混凝土錨固連接的鋼筋。嵌入建筑物后可以時襯砌與基底緊密結(jié)合，防止襯砌滑動。

四、注意使用施工技巧提高建筑物穩(wěn)定性

對于重力壩的基底挖采開端時期，可以改變基巖面的狀況，發(fā)揮施工技巧和手段，將其改造成為可以向上游區(qū)域傾斜一點(diǎn)，約在3°—5°的區(qū)間范圍內(nèi)，角度的把控也尤為重要，如若過大不符合施工科學(xué)性，也很難達(dá)到預(yù)期的效果。正是因?yàn)樾⌒泵娴拇嬖冢瑝误w可以通過利用自重的手段，產(chǎn)生一種切向分力從而阻止自身壩體沿著壩基面方向滑動，于此傾斜基巖面對于水平推力大小的較弱也存在著明顯的效果，且可以產(chǎn)生法向分力，一定程度的提高壩體的穩(wěn)定性?；蛘叱Ｒ姷氖┕な侄沃幸部梢酝ㄟ^將基巖面表面形狀進(jìn)行改變，使用施工手段改造為類似鋸齒狀形狀的表面，達(dá)到建筑物穩(wěn)定性提高的效果。如若把壩基形狀改為鋸齒形狀，其目的則在于使壩體和壩基能夠緊密契合，從而接觸表面的凝聚力、摩擦力都會大大增加，達(dá)到防滑效果進(jìn)而達(dá)到提高壩體穩(wěn)定性的目的。再比如可以以徑向以及半徑向的方法開挖拱壩兩岸的壩肩，使得拱圈在兩岸巖體處的推力方向在一定程度上得到改變，推力變得到分散，從而保障拱壩穩(wěn)定性。

五、使用分縫技巧改善建筑物局部穩(wěn)定性

襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。襯砌技術(shù)通常是應(yīng)用于隧道工程、水利渠道中。襯砌簡單說來就是內(nèi)襯，常見的就是用砌塊襯砌，可以是預(yù)應(yīng)力高壓灌漿素混凝土襯砌。襯砌作為水工建筑物中重要的一環(huán)，它和水閘或其它建筑物一并，都需要具有適應(yīng)多變的地質(zhì)條件、沉陷、多變溫度以及能夠滿足施工中澆筑能力的特質(zhì)，為了滿足這種要求的實(shí)現(xiàn)，分縫過程中常常使用縱橫縫的設(shè)置技巧。且為了最大程度上可以使分縫塊體穩(wěn)定性得到保障，分縫的過程中可以使用對穩(wěn)定性有較大提升效果的“搭接”、“鍥形”的形式結(jié)構(gòu)。比如溢洪道的泄槽上對襯砌的分縫往往就使用能夠達(dá)到上下層“搭接”的分縫技巧。其原理在于上游區(qū)域一塊襯砌搭落在下游區(qū)域的一塊襯砌上方，可以有效的杜絕下游區(qū)域那塊襯砌上浮的現(xiàn)象發(fā)生，從而使下游區(qū)域的穩(wěn)定以及整體水流可以平順流淌得到了保障。也可從體型較大的水閘底板出發(fā)考慮，采用分離式的分縫技巧，在正常情況下為平行閘墩及水流方向設(shè)置的。但為了達(dá)到保證水閘基底中間部分塊體穩(wěn)定性，在側(cè)方塊體足夠穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，把縫隙切割成“鍥形”的形狀，中間塊體變呈現(xiàn)如同一個鍥形體的狀態(tài)，那么在順流方向則會越擠越緊。如若擔(dān)心中間塊體上浮的情況發(fā)生，可以使用搭接、斜接等形式的施工技巧進(jìn)行風(fēng)險防范，這樣就可以有效杜絕上浮的現(xiàn)象發(fā)生。

六、加固基礎(chǔ)層面從而加強(qiáng)穩(wěn)定性

建筑物穩(wěn)定性若除了會造成沿基底層面方向產(chǎn)生滑動、浮起現(xiàn)象以外，還可能出現(xiàn)在深層的薄弱面以及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，這也是需要施工中需要避免發(fā)生的現(xiàn)象，因此可以采用地基加固則尤為重要，是細(xì)節(jié)問題也是重點(diǎn)為題，采用加固、凝結(jié)、灌漿、堵塞軟弱的結(jié)構(gòu)層面的辦法，使基底整體的強(qiáng)度綜合的抗壓能力得到改善和提高，從而杜絕順沿深層的薄弱層面或結(jié)構(gòu)層面發(fā)生滑動的情況發(fā)生。

總結(jié)：

以提高水工建筑物的穩(wěn)定性為目的進(jìn)行深入研究和探討，從水工建筑物的結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)等方面尋求提高穩(wěn)定性的方法和措施技巧，如：利用水重、防滲減壓、使用齒坎結(jié)構(gòu)和錨筋工具，加固基體等方法來改善因不同原因造成的穩(wěn)定性不足。方法繁多，靈活多變，能夠隨機(jī)應(yīng)變、結(jié)合實(shí)際對方法單一或組合靈活的使用，才可達(dá)到改善穩(wěn)定性的最終目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]天津大學(xué).水工建筑物[M].北京：水利出版社，1981.

[2]胡榮輝.水工建筑物[M].北京：中國水利水電出版社，1993.

[3]張世儒.水閘[M].北京：水利電力出版社，1998.

作者簡介：

1.王冬雨（1997.11.1-）女，漢族；山東省濰坊市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，水利水電工程、給排水科學(xué)與工程、機(jī)械工程；2.李歡，1994年8月29日，男，漢族，陜西省寶雞市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，水利水電工程、給排水科學(xué)與工程、機(jī)械工程；3.鐘廷凱（1996.3.17-）男，侗族，貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，水利水電工程、給排水科學(xué)與工程、機(jī)械工程。endprint