中小型水庫土石壩除險加固施工技術(shù)實踐應(yīng)用研究

王 月

(萊州市河長制服務(wù)中心，山東 萊州 261400)

0 引言

我國作為農(nóng)業(yè)發(fā)展大國，農(nóng)業(yè)水利基礎(chǔ)在發(fā)展中的作用尤為重要，但水利工程普遍建成周期較長，存在較多危情以及安全隱患。在目前我國的中小型水庫中，病險水庫數(shù)量較大且存在的問題較為復(fù)雜，尤其對于土石壩的除險加固治理是一項十分復(fù)雜的工程，中小型水庫是農(nóng)業(yè)水利以及人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾A(chǔ)，而水庫功能的進一步恢復(fù)與利用是經(jīng)濟建設(shè)進一步發(fā)展的重要保障與推動。

1 中小型土石壩水庫存在的問題

1.1 土石壩滲漏與滑坡

①壩體滲漏是目前中小型水庫土石壩中最常見的滲漏形式，在工程建設(shè)的初期對于土石壩建設(shè)的規(guī)劃不全面且不科學(xué)，對后期建設(shè)中水壩壩面的完整性產(chǎn)生直接影響。②壩基滲漏主要出現(xiàn)在地基建設(shè)階段，在初始建設(shè)過程中未能做好實地考察與具體規(guī)劃，導(dǎo)致整體設(shè)計與建設(shè)計劃未能與實際相符，從而使大壩的地基出現(xiàn)多處漏洞，造成滲漏與滑坡。③接觸滲漏出現(xiàn)頻率較低，這一滲漏形式主要出現(xiàn)在以上兩種滲漏之后，屬于聯(lián)系性繼發(fā)滲漏。主要由于以上兩種滲漏發(fā)生時未能及時處理，加劇滲漏問題。

1.2 建造結(jié)構(gòu)不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

中小型土石壩水庫的主要建造材質(zhì)為土石，如果建造結(jié)構(gòu)不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，會出現(xiàn)以下問題:①建造結(jié)構(gòu)不符合規(guī)范很有可能造成大壩的壩基不牢固，無論是厚度還是堅固程度都無法達到相關(guān)要求，且沒有進行防滲結(jié)構(gòu)的設(shè)計，就容易發(fā)生滲漏問題。此外，水庫的蓄水量達到一定程度時，超負(fù)荷運轉(zhuǎn)也存在較大危險，也很可能造成滲漏的出現(xiàn)，在水力的沖擊下出現(xiàn)裂縫或崩塌現(xiàn)象，進而造成難以修復(fù)的危險以及無法估量的損失。②中小型水庫土石壩普遍坡度較大，出現(xiàn)滑坡的概率較高，這一特點會導(dǎo)致在雨量較大時，土石壩工程在水的作用下不斷變薄并堆積泥沙，減少庫容量。③如果防洪結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，很容易導(dǎo)致土石壩高度低且存量小，無法應(yīng)對惡劣的災(zāi)害天氣，而大壩設(shè)計中防洪理念的缺失也會造成防洪標(biāo)準(zhǔn)的降低，使安全性大大降低[1]。

1.3 土石壩滑坡

土石壩工程的材料較為復(fù)雜，加固程度不夠的情況下，如果遭遇極端天氣或環(huán)境變化，很容易引發(fā)壩體滑坡，極易產(chǎn)生較大安全事故，因此，要對滑坡問題采取相關(guān)措施，除險加固，才能保障工程的安全運行與長久使用。

1.4 壩體裂縫

中小型水庫日常運行期間，土石壩壩身和壩基的不均勻變形是裂縫產(chǎn)生的主要原因，而裂縫又分為橫向、水平以及縱向三個類型。對于裂縫應(yīng)當(dāng)采取相關(guān)措施進行加固，在具體的處理中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)裂縫的具體成因以及實際情況加以判斷，尋求徹底的解決與加固方法。裂縫問題是影響中小型水庫土石壩工程安全的主要問題之一，在對其進行處理時應(yīng)當(dāng)科學(xué)化、合理化，力求加固回填與原壩體之間更好地結(jié)合。

1.5 險情防范措施較為落后

由于防范機制不健全，防范措施落后，當(dāng)中小型水庫土石壩工程出現(xiàn)險情時，損毀程度高且難以進行修復(fù)工作，只能重新修建或大面積修復(fù)，在損耗人力物力財力的同時，影響水利工程功能的發(fā)揮。如果能建立健全防范機制，并在危險區(qū)域進行階段性檢查防范，就能將災(zāi)害發(fā)生的概率降到最低，且不會危害整體工程的使用。土石壩的局部隨著使用時間的增加會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，影響土石壩功能的發(fā)揮。因此，必須做好險情防范措施，才能夠保障工程的長期安全。

2 中小型土石壩的除險加固措施

2.1 裂縫的處理

①裂縫的出現(xiàn)會嚴(yán)重影響整個土石壩工程，尤其是橫向貫穿壩體的裂縫，如果壩體裂縫的寬度與深度均在1 m范圍內(nèi)，且裂縫控制較為穩(wěn)定，就可以使用細的沙壤土進行填補，由縫口灌入后進行搗實。②比較重要的中小型水庫土石壩應(yīng)當(dāng)進行開挖，挖到裂縫深度以下，再進行回填與夯實，整體協(xié)調(diào)，分段施工。③裂縫較寬時，應(yīng)在裂縫停止擴張后，采用開挖后回填的方式進行施工，在開挖時采用梯形斷面，或者在開挖過程中進行臺階形坑槽的建設(shè)，并在回填過程中削去臺階，保持整體斷面的梯形形狀，以便于回填的土料和原壩體緊密結(jié)合[3]。

2.2 土石壩防滲處理

防滲加固工程實施前，要對施工場地的土質(zhì)基巖取樣檢驗，基于檢測數(shù)據(jù)信息組織鉆孔施工，保證深度符合高噴鉆孔工程要求，將基層巖石鉆入的深度維系在1 m以上。在灌漿施工前充分確認(rèn)放置高噴管的位置，待接觸到底部位置以后方可組織開展灌漿作業(yè)。檢測高噴嘴凝結(jié)體和基巖兩者之間連接的厚度，保證厚度值不低于0.5 m。有效控制噴灌的速度，維系在5～7 cm/min。

防滲加固效果受高噴孔之間的連接質(zhì)量影響比較顯著，甚至是決定性影響。以砂石層實際作業(yè)條件作為依據(jù)，明確孔洞之間的間隔距離，砂石本身會影響到高噴墻體各序孔之間的連接質(zhì)量。再者，以壩體所在地的地質(zhì)條件和施工情況為出發(fā)點，合理確定高噴孔孔距，可兼顧鉆孔深度和孔斜率。通常情況下，需要采取高噴灌漿作業(yè)施工，根據(jù)底層厚度差異細微地調(diào)整灌漿速度，并時刻保持水壓值、氣壓值等外部條件處于穩(wěn)定狀態(tài)[4]。施工主要參數(shù)值為黏土層10～15 cm/min，砂卵石層提速為8～10 cm/min，砂土層為10～20 cm/min。

2.3 滑坡處理

在中小型水庫土石壩滑坡的處理中，若壩基存在較為軟弱的夾層，且軟弱夾層在進行壩體填筑時未能選用合適材料或施工中沒有做到完全碾壓平實，再加之壩坡太陡或背水坡浸潤線出溢點因排水失靈而提高，或遇到較為惡劣的自然天氣時，極易引發(fā)滑坡災(zāi)害。而對于已經(jīng)出現(xiàn)滑坡災(zāi)害的壩體，主要處理原則為上部減載、下部壓重。在壩基比較良好的壩體中，滑坡如果在基礎(chǔ)面以下出現(xiàn)，則可以進行水庫水位的下降與排水工作，水位下降至滑動面且滑動部位材料失水固結(jié)后，可以清除松動的土體并進行材料的修復(fù)與重建。而在因壩基有淤泥夾層或濕陷性黃土層而引起的滑坡中，可以在壩腳外合理位置拋石固腳，修建防滑齒墻，此墻應(yīng)當(dāng)高出地基平面，再使用透水材料或土料等進行壩腳與齒墻間的回填，構(gòu)造壓重平臺，并在平臺和齒墻間做好反濾層[5]。

2.4 主體工程加固

中小型水庫加固施工是為了保證主體工程能夠穩(wěn)定、正常運行。所以，施工人員在施工全過程中要圍繞主體加固，采取保障措施：①在山區(qū)位置修建的水庫，施工團隊要因地制宜，借助當(dāng)?shù)刈匀粭l件修建護坡。在丘陵地區(qū)修建的水庫，采取生物護坡和上游塊石護坡相結(jié)合的方式，護砌的高度一般維系在水面50 cm以上。②嚴(yán)格檢測大壩和取土區(qū)域，采取科學(xué)有效的方式防止壩體出現(xiàn)潰塌。倘若大壩的某些位置出現(xiàn)滲漏等問題，可以采取黏土灌漿和挖巢相結(jié)合的方式，將出現(xiàn)滲漏的位置徹底堵住[6]。

2.5 溢洪道的處理和修復(fù)

應(yīng)當(dāng)按照工程總體要求以及相關(guān)的質(zhì)量要求來進行溢洪道的處理和修復(fù)，針對溢洪道的形式結(jié)構(gòu)以及材料結(jié)構(gòu)進行處理與修復(fù)，對工程所在地的地質(zhì)地形進行勘察與檢驗，選擇合適的處理方式進行消能管理。針對底板和陡坡的變形情況，應(yīng)當(dāng)根據(jù)情況翻修或重建，若相關(guān)指標(biāo)達不到要求與標(biāo)準(zhǔn)，則使用合適的材料對整體進行加固與處理。若在底板以及其他部位有裂縫出現(xiàn)，可以根據(jù)裂縫尺寸與位置構(gòu)造砌筑槽，并進行材料的填筑與修復(fù)[7]。

2.6 加強除險加固施工的質(zhì)量監(jiān)控

中小型水庫土石壩在除險加固工作中，其加固質(zhì)量直接影響到水利設(shè)施的后期使用與整體壽命，若進行無效加固，甚至?xí)φw工程效果起到反作用，所以應(yīng)當(dāng)在施工過程中加強除險加固工作的施工監(jiān)控，對于各項工序以及材料等進行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控，確保各個環(huán)節(jié)都能得到有效控制與合理檢測。還應(yīng)做好技術(shù)指導(dǎo)工作，對于各項細節(jié)進行嚴(yán)格把控[8]。

2.7 泄水和引水建筑物的加固措施

應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的總平面布置以及泄水方案來進行建筑物病險狀況的評估與判斷，了解建筑物病險的狀態(tài)，對于泄水和引水建筑物應(yīng)當(dāng)進行除險改建與擴建等措施。從中小型水庫土石壩工程的引排水來看，許多工程都采用涵管方式，但涵管的斷面尺寸普遍較小，在進行檢修與后期修復(fù)加固時十分不便，無法進入其中進行檢修，所以在出現(xiàn)問題時應(yīng)當(dāng)封堵進口或拆除涵管后另行修建斷面面積更大的新涵管，進行引水作業(yè)。

3 結(jié)語

中小型水庫土石壩除險加固施工直接影響到水利工程整體作用的發(fā)揮，以及經(jīng)濟社會的良好發(fā)展和下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全，應(yīng)當(dāng)加強質(zhì)量監(jiān)管，并建立完備的除險加固體系，確保中小型水庫土石壩安全運轉(zhuǎn)。