中小型堤壩的病險(xiǎn)狀況及維修加固措施分析

木拉地力·買買提江

(新疆維吾爾自治區(qū)塔里木河流域和田管理局，新疆 和田 848000)

堤壩一般指修建于河流、湖泊、水庫或其他有水區(qū)域用于抵擋水災(zāi)的建筑物，海邊的堤壩甚至能夠抵擋風(fēng)浪和海潮。所有城市都依賴于水資源，人們?cè)谑褂盟Y源時(shí)也在相應(yīng)地防范水災(zāi)的發(fā)生，因此堤壩就成為了城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，堤壩的安全穩(wěn)固保障了整個(gè)城市的安全和繁榮[1]。然而，堤壩在修建完畢后，總會(huì)在長時(shí)間的流水沖刷下，因各種原因不斷被破壞，如果不能進(jìn)行相應(yīng)的檢修，很容易因堤壩的病險(xiǎn)導(dǎo)致汛情出現(xiàn)時(shí)的災(zāi)難降臨，因此必須及時(shí)將出現(xiàn)病險(xiǎn)狀況的堤壩進(jìn)行維修加固。因此，本文就中小型堤壩的病險(xiǎn)狀況及其維修加固措施進(jìn)行研究。

1 堤壩病險(xiǎn)狀況分析

以和田地區(qū)喀拉喀什河的堤壩為工程實(shí)例，詳細(xì)分析該河流堤壩的病險(xiǎn)狀況，因常年的流水侵蝕以及自然地質(zhì)災(zāi)害，該堤壩的病險(xiǎn)狀況主要表現(xiàn)為河流堤壩裂縫和河流堤壩滲漏。

1.1 中小型堤壩裂縫

在對(duì)喀拉喀什河堤壩進(jìn)行維修前的勘察工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)河流堤壩的裂縫問題十分嚴(yán)重，在長達(dá)27.4 km的堤壩長度中，共有17個(gè)大型裂縫，69處小型裂縫，裂縫類型包括龜裂縫、橫向裂縫和縱向裂縫。

在這些裂縫中以龜裂縫最為常見，且主要集中于堤壩的頂端或坡面[2]。龜裂縫的表面如同龜背一般裂痕縱橫交錯(cuò)，30年前河流堤壩施工時(shí)的施工技術(shù)還不完善，所以在河流上游建設(shè)的防滲漏工程不算完滿，再加上氣候環(huán)境的影響，填土?xí)r土壤濕度較大，隨著水分的逐漸蒸發(fā)，當(dāng)土壤變干以后，龜裂縫就會(huì)出現(xiàn)，因此該河流中的龜裂縫有大大小小70余處。

在這個(gè)河流堤壩的上方還有一種與堤壩的軸線相垂直的裂縫，叫做橫向裂縫。橫向裂縫一般是相對(duì)而言較為嚴(yán)重的河流堤壩裂縫，一般的橫向裂縫都會(huì)深入到河流堤壩的內(nèi)部，這種裂縫的深度嚴(yán)重時(shí)能夠達(dá)到十幾米，縫隙較淺的地方也有一米有余的深度[3]。而裂縫往往是上寬下窄的結(jié)構(gòu)，裂縫上方一般能夠達(dá)到十幾厘米，下方則相對(duì)較為狹窄，只有幾厘米的寬度。這種橫向裂縫一般是因?yàn)楹恿鞯虊蔚牡撞炕蛩鳑_刷等原因出現(xiàn)了完全沉降而導(dǎo)致的。這種裂縫在該河流堤壩中是數(shù)量最少的一種，只有河流下游的一處最大的裂縫是這種裂縫形式。

剩余的裂縫都是第三種縱向裂縫，縱向裂縫是一種與河流堤壩呈現(xiàn)平行狀態(tài)的裂縫，主要是由于河流堤壩的底部基座因水流沖刷等原因出現(xiàn)了不完全沉降而導(dǎo)致的，或者因?yàn)榈卣鸬茸匀粸?zāi)害所引起的裂縫。這種裂縫雖然在表現(xiàn)形式上都是縱向裂縫，但是其內(nèi)部形成裂縫的原因并不相同，導(dǎo)致其在補(bǔ)救時(shí)采取的措施也不相同，因此在對(duì)縱向裂縫進(jìn)行修復(fù)時(shí)，首先需要分析裂縫產(chǎn)生的原因[4]。如果該縱向裂縫是由于底部基座的不完全沉降導(dǎo)致的，則這道縱向裂縫會(huì)向著河流堤壩的深處蔓延，與橫向裂縫一樣最大可以達(dá)到十幾米的深度。與橫向裂縫不同的是，這種因底部基座不完全沉降導(dǎo)致的裂縫不會(huì)如完全沉降那樣嚴(yán)重，因此縱向裂縫一般表現(xiàn)為細(xì)而長，寬度只有幾毫米到幾厘米，長度短則幾米，最大能夠達(dá)到幾百米。如果是因?yàn)榈卣鸹蚧碌鹊刭|(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的縱向裂縫，這種裂縫會(huì)顯示為圓弧形，地質(zhì)災(zāi)害的程度越深，則這種縱向裂縫的縫隙越大。裂縫通常會(huì)向內(nèi)部延伸，裂縫表面呈現(xiàn)出向上游彎曲的形態(tài)。如果地質(zhì)災(zāi)害的程度使得裂縫延伸到河流堤壩底端基座，則整個(gè)堤壩表面都會(huì)呈現(xiàn)出拱起的形態(tài)，也有一些會(huì)直接碎裂呈帶狀，從而脫落下來。

1.2 中小型堤壩滲漏

河流堤壩滲漏會(huì)直接導(dǎo)致河流內(nèi)的水量流失，如果該現(xiàn)象出現(xiàn)，河流內(nèi)的水體就會(huì)從滲漏地點(diǎn)不斷向外流出，如果滲漏口較大，還會(huì)直接導(dǎo)致河流水位的下降，該河流的經(jīng)濟(jì)功能也會(huì)受到相應(yīng)的影響[5]，本河流堤壩滲漏后的水位和泄漏水量的關(guān)系如圖1所示。

圖1 河流泄流曲線

河流堤壩底端一般都會(huì)在建設(shè)時(shí)布置足夠的防滲漏措施，因此滲漏并非是一朝一夕所能產(chǎn)生的，而是長年累月不斷滲透的結(jié)果。滲流發(fā)生時(shí)，需盡快對(duì)該河流進(jìn)行滲流觀測(cè)，計(jì)算方法如下：

(1)

式中：q表示不透水地基的單寬滲流量；K1為堤壩滲透系數(shù)；H和h分別為河流原始水位和河流現(xiàn)水位；L為河流整體長度；m為下游堤壩溢出高度。

河流堤壩滲漏可以分為堤壩基座滲漏和堤壩底部主體滲漏等兩種類型。其中，堤壩基座滲漏是由于施工過程中堤壩基座強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致的，而堤壩底部主體滲漏則是長年累月的流水侵蝕導(dǎo)致堤壩底部的壩身出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致河流的水量流失。無論是堤壩基座滲漏還是堤壩底部主體滲漏，如果不及時(shí)處理都會(huì)嚴(yán)重威脅整個(gè)河流的安全和穩(wěn)定。

2 堤壩維修加固措施

2.1 完善維修加固施工體系

絕大部分河流的堤壩病險(xiǎn)狀況都是在堤壩施工過程中施工技術(shù)的不完善導(dǎo)致的，因此為了減少工程消耗，保證施工后河流堤壩能夠起到正常的作用，在施工前應(yīng)首先確定嚴(yán)密詳實(shí)的施工方案，并在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行。整個(gè)河流堤壩維修加固過程都需要施工人員擁有相應(yīng)的施工技術(shù)水平，因此在施工前需要首先提高工作人員的專業(yè)技術(shù)水平。指揮員也要有足夠的能力和知識(shí)儲(chǔ)備，能夠理解或設(shè)計(jì)施工方案，對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo)[6]。其次，河流堤壩的防滲環(huán)節(jié)一定要有足夠的重視，河流堤壩的裂縫大多不影響河流的正常運(yùn)行，但是河流堤壩滲漏若不及時(shí)處理，很可能導(dǎo)致整個(gè)河流堤壩的坍塌，以至于整個(gè)河流周邊地區(qū)受到水災(zāi)的侵害。因此在這個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)以科學(xué)的方法提出詳細(xì)周全的防滲漏方案，將防滲漏工作作為整個(gè)維修加固工程的中心環(huán)節(jié)，仔細(xì)排查河流堤壩的滲漏地點(diǎn)，保證施工順利進(jìn)行。

2.2 靈活修復(fù)堤壩裂縫

該堤壩長期受到流水的沖刷，以及地質(zhì)災(zāi)害的影響，上面的裂縫現(xiàn)象已經(jīng)十分嚴(yán)重，因此施工人員應(yīng)在堤壩維修加固工程中將堤壩裂縫完全修復(fù)。首先需要施工人員進(jìn)行實(shí)地勘察，將各處裂縫做好標(biāo)記，并進(jìn)行相應(yīng)的分類。如果是龜裂縫，可以直接修復(fù)；如果是橫向裂縫，需要先堤壩底部基座修復(fù)，然后在填補(bǔ)裂縫；如果是縱向裂縫，則需要判斷裂縫產(chǎn)生的原因，若是由于基座底部不完全沉降導(dǎo)致的裂縫，則和橫向裂縫一樣需要首先修復(fù)底部基座，若是地質(zhì)災(zāi)害引起的裂縫，則可以直接修復(fù)。

2.3 建設(shè)河流堤壩防滲墻

該河流堤壩建設(shè)于30年前，當(dāng)時(shí)的堤壩修建技術(shù)還不發(fā)達(dá)，很難做到河流堤壩完全防滲透工程，但是隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了切實(shí)解決這些問題的方法，可以利用高壓噴射技術(shù)建立河流堤壩防滲墻。這種高壓噴射技術(shù)在實(shí)際操作中較為簡(jiǎn)單，因此對(duì)于工作人員的要求也很低，只需要將噴射設(shè)備準(zhǔn)備好，再填充相應(yīng)的泥漿就可以直接操作。在使用高壓噴射裝置配設(shè)泥漿時(shí)，要將泥漿與混凝土墻相結(jié)合，使混凝土擁有一定的韌性，能夠抵擋流水侵蝕，還能從根本材料上降低滲水量。在鉆孔的過程中也需要盡量保證鉆孔部位的合理性，將配置好的泥漿與混凝土的結(jié)合物通過高壓噴射裝置填裝進(jìn)孔洞中，并及時(shí)進(jìn)行加固處理。

3 結(jié)語

綜上所述，該河流堤壩的維修加固需要根據(jù)工程情況具體分析，而且在施工時(shí)還需要盡量考慮施工技術(shù)、施工方法的影響，在對(duì)河流堤壩進(jìn)行維修的同時(shí)，不僅需要考慮病險(xiǎn)安全問題，還需要盡量保證該堤壩的修補(bǔ)材料不會(huì)對(duì)河流的整體功能產(chǎn)生影響。