水利水電工程中的水庫(kù)加固施工管理探討

王曉莉

摘要：水庫(kù)作為攔洪蓄水和調(diào)節(jié)水流的水利工程建筑物，在農(nóng)田灌溉用水、居民發(fā)電、防洪抗旱當(dāng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。尤其在近十年來(lái)，我國(guó)的水庫(kù)建設(shè)數(shù)量呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)上升態(tài)勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，截至目前，我國(guó)的水庫(kù)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到98000座以上，其中大型水庫(kù)數(shù)量已經(jīng)突破750座。但是，在這喜人數(shù)據(jù)的背后不得不看到，許多在用的水庫(kù)由于年久失修，以至于抵御洪水災(zāi)害的能力逐步弱化，甚至一些水庫(kù)面臨著決堤和垮塌的風(fēng)險(xiǎn)，因此，這就需要采取一些行之有效的加固措施，來(lái)提高水庫(kù)的災(zāi)害防御能力，進(jìn)而使水庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到切實(shí)體現(xiàn)。本文將針對(duì)水利水電工程中的水庫(kù)加固施工管理存在的問(wèn)題以及采取有效措施展開全面論述。

關(guān)鍵詞：水利水電;水庫(kù);加固施工;有效管理措施

水庫(kù)在保證農(nóng)業(yè)灌溉用水和抵御洪水等方面扮演著重要角色，一旦水庫(kù)出現(xiàn)險(xiǎn)情，或者水庫(kù)的部分使用功能喪失，將給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成巨大打擊。因此，隨著水庫(kù)數(shù)量的逐年增長(zhǎng)，水庫(kù)的加固施工也在緊鑼密鼓的進(jìn)行當(dāng)中。但是，受到管理機(jī)制、技術(shù)水平、思想觀念、管理模式等因素的影響，水庫(kù)加固施工管理工作也暴露出一些需要亟待解決的問(wèn)題，這就需要施工單位應(yīng)當(dāng)從管理源頭抓起，認(rèn)真總結(jié)和汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以此提升施工管理水平，進(jìn)而為水庫(kù)各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮提供堅(jiān)實(shí)保障。

1 水庫(kù)的常見病害與風(fēng)險(xiǎn)

1.1 防洪設(shè)計(jì)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求

防洪御險(xiǎn)是水庫(kù)所具備的一項(xiàng)基本功能，而在水庫(kù)設(shè)計(jì)階段，由于設(shè)計(jì)人員個(gè)人專業(yè)能力有限，加之在前期勘查工作中，收集的水庫(kù)所在地的地質(zhì)信息、氣象信息、水文信息資料不全，以至于水庫(kù)防洪能力與標(biāo)準(zhǔn)要求相差甚遠(yuǎn)。當(dāng)雨季來(lái)到以后，隨著雨量的增加，水庫(kù)本身抵御暴雨侵蝕的能力大打折扣，進(jìn)而引發(fā)潰壩等事故，這就給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及居民的人身安全構(gòu)成直接威脅。

1.2 基礎(chǔ)失穩(wěn)，抗震能力差

影響水庫(kù)穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是水庫(kù)本身的抗震能力較差，一旦發(fā)生地震災(zāi)害，水庫(kù)壩體的局部區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)大面積的裂縫現(xiàn)象，進(jìn)而給水庫(kù)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。另外，在水庫(kù)修建過(guò)程中，由于施工隊(duì)伍專業(yè)能力欠缺，導(dǎo)致水庫(kù)壩體的局部應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出壩體材料的允許強(qiáng)度，在這種情況下，水庫(kù)壩體發(fā)生裂縫與垮塌的風(fēng)險(xiǎn)也將陡然上升[1]。

1.3 抗?jié)B性能差

影響水庫(kù)抗?jié)B性能的主要原因是填充材料質(zhì)量不過(guò)關(guān)，或者施工單位的主觀人為失誤所致。比如在大壩基礎(chǔ)施工過(guò)程中，由于施工單位選用填充材料與施工方案中規(guī)定的材料嚴(yán)重不符，同時(shí)，在碾壓施工時(shí)，壓實(shí)度也無(wú)法滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，使得大壩基礎(chǔ)的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響，并且局部區(qū)域也將出現(xiàn)大面積裂縫，這就使水庫(kù)的抗?jié)B性能大幅下降。

1.4 年久失修，建筑物老化

水利水電工程始終處于持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這就加快了水庫(kù)壩體以及水工建筑物的老化速度，尤其對(duì)于農(nóng)業(yè)水利水電工程來(lái)說(shuō)，當(dāng)工程交付使用以后，后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)工作主要由當(dāng)?shù)剜l(xiāng)政府與村委會(huì)負(fù)責(zé)，但是，由于缺少維護(hù)資金，導(dǎo)致一些水庫(kù)附屬設(shè)施的使用功能大受影響。比如管道老化、淤堵、斷裂、漏水等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，這就給水庫(kù)運(yùn)行埋下了重大的安全隱患。

2 水利水電工程中水庫(kù)加固施工管理存在的問(wèn)題

2.1 前期基礎(chǔ)資料缺失

水庫(kù)加固施工管理不僅僅需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量與安全進(jìn)行有效控制與管理，同時(shí)，也需要大量參考資料的支持，比如水庫(kù)所在區(qū)域的水文資料、氣象資料、地質(zhì)資料、周邊建筑物資料、交通狀況資料等。但是，部分施工單位往往將關(guān)注焦點(diǎn)集中在工程進(jìn)度與經(jīng)濟(jì)效益上面，進(jìn)而忽略了前期基礎(chǔ)資料的重要性，以至于在后續(xù)施工過(guò)程中，由于缺少當(dāng)?shù)氐乃呐c地質(zhì)資料，使得水庫(kù)的各項(xiàng)加固指標(biāo)與施工標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)，這不僅給水庫(kù)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，同時(shí)，也給施工單位造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以當(dāng)?shù)氐牡叵滤毁Y料為例，由于施工單位對(duì)當(dāng)?shù)氐牡叵滤磺闆r不甚了解，進(jìn)而在施工過(guò)程中，選用了常規(guī)的加固方法，當(dāng)施工結(jié)束以后，受到地下水的侵蝕，水庫(kù)壩體的局部區(qū)域開始出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，在這種情況下，施工單位只有采取返工與返修的方式對(duì)水庫(kù)壩體重新予以加固處理，這就耗費(fèi)了大量的人力資源成本與時(shí)間成本。

2.2 施工技術(shù)水平受限

水庫(kù)加固施工具有較強(qiáng)的專業(yè)性，而且涉及到的加固技術(shù)類型呈現(xiàn)出多樣化特點(diǎn)，但是，由于施工單位的技術(shù)人員在施工經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)技術(shù)等方面嚴(yán)重欠缺，加之投入的機(jī)械設(shè)備老化，應(yīng)用的技術(shù)類型落后，導(dǎo)致在施工過(guò)程中頻繁出現(xiàn)質(zhì)量與安全事故。比如在水庫(kù)加固施工時(shí)，技術(shù)人員忽略了邊施工、邊觀測(cè)水庫(kù)水位的重要性，以至于在大壩加固后，未及時(shí)對(duì)水庫(kù)中的蓄水量進(jìn)行合理調(diào)度，當(dāng)水庫(kù)水位突然上升為高水位時(shí)，加固后的大壩難以在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)高水位的沖蝕，使得大壩再一次出現(xiàn)潰壩現(xiàn)象，進(jìn)而給周邊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。

2.3 加固設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)薄弱

在加固施工前期，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)水庫(kù)的運(yùn)行狀況以及加固部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，以獲取更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而編制一套切實(shí)可行的加固方案。但是，由于施工單位過(guò)度追求施工進(jìn)度，導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位在未收集相關(guān)有效資料的情況下，便確定了加固方案的內(nèi)容，一旦水庫(kù)加固進(jìn)入到施工階段，由于加固技術(shù)選擇有誤，或者設(shè)計(jì)圖紙存在諸多設(shè)計(jì)缺陷，使得水庫(kù)的加固效果差強(qiáng)人意。當(dāng)加固施工結(jié)束以后，水庫(kù)的正常運(yùn)行也受到嚴(yán)重影響。

2.4 重施工，輕維護(hù)

當(dāng)前，水庫(kù)壩體裂縫與滲漏已成為水庫(kù)的一種常見病害，而這一病害是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期水體侵蝕所致，雖然施工單位對(duì)裂縫與滲漏部位采取了加固措施，但是，在加固施工結(jié)束以后，卻忽略了后續(xù)水庫(kù)維護(hù)與保養(yǎng)工作的重要性，以至于小問(wèn)題慢慢演化成為大事故。比如以農(nóng)業(yè)水利水電工程中的水型水庫(kù)為例，由于施工單位疏于對(duì)下游排水管網(wǎng)以及反濾料等設(shè)施的維護(hù)，導(dǎo)致排水管網(wǎng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，在這種情況下，大壩的浸潤(rùn)線直線上升，進(jìn)而引發(fā)壩體滲漏。

3 提升水庫(kù)加固施工管理質(zhì)量的有效措施

3.1 做好充足的事前準(zhǔn)備工作

在加固施工開始之前，施工單位應(yīng)對(duì)加固方案進(jìn)行廣泛研討和分析，并指派專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)對(duì)水庫(kù)所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查和了解，通過(guò)與當(dāng)?shù)厮臍庀蟛块T、地質(zhì)部門的溝通和交流，獲取水文、氣象、地質(zhì)信息的第一手資料。然后對(duì)加固方案內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，以提高方案的可行性。另外，在選擇加固技術(shù)類型時(shí)，施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)水庫(kù)病害部位的類型以及實(shí)際運(yùn)行狀況，遵循“優(yōu)中選優(yōu)”的原則，來(lái)確定加固施工方案的內(nèi)容，最后與監(jiān)理單位、建設(shè)單位就方案的合理性進(jìn)行有效溝通，以保證后續(xù)加固施工能夠順利進(jìn)行。

3.2 健全施工管理體系

保證施工質(zhì)量，提高施工管理績(jī)效的前提條件是需要一個(gè)科學(xué)完善的施工管理體系的支撐，因此，施工單位在加固項(xiàng)目實(shí)施之前，應(yīng)當(dāng)由項(xiàng)目經(jīng)理牽頭，負(fù)責(zé)組建一個(gè)水庫(kù)加固施工管理機(jī)構(gòu)（如圖1所示），并明確每一個(gè)崗位的工作職責(zé)權(quán)限。首先項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)對(duì)施工全過(guò)程實(shí)施有效控制與管理，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人專門負(fù)責(zé)施工技術(shù)的選擇與操作規(guī)范的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，質(zhì)檢部門負(fù)責(zé)對(duì)加固施工質(zhì)量進(jìn)行檢查與監(jiān)督。材料人員負(fù)責(zé)對(duì)采購(gòu)相關(guān)的施工材料，并對(duì)材料質(zhì)量負(fù)全責(zé)，施工作業(yè)隊(duì)與施工班組負(fù)責(zé)具體的施工任務(wù)，并在技術(shù)人員與管理人員的統(tǒng)一調(diào)度與指揮下開展施工活動(dòng)[3]。

3.3 水庫(kù)大壩加固管理措施

大壩是水庫(kù)當(dāng)中極為重要的水工建筑物，在抵御洪水侵蝕方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，在對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行加固施工時(shí)，施工單位應(yīng)當(dāng)注意以下問(wèn)題：第一，技術(shù)人員事先應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確計(jì)算出水庫(kù)大壩的泄洪能力、放沖能力，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一記錄，進(jìn)而為加固方案的編制提供有力的參考數(shù)據(jù)。第二，對(duì)關(guān)鍵部位與工序進(jìn)行嚴(yán)格審查，比如壩體的邊墻結(jié)構(gòu)、主要控制段、泄槽底板等位置，當(dāng)準(zhǔn)確獲取這些部位的運(yùn)行數(shù)據(jù)以后，來(lái)確定最后的加固方案。第三，加固方案的實(shí)時(shí)調(diào)整。在施工過(guò)程中，由于常常出現(xiàn)一些突發(fā)事件，以至于現(xiàn)行的加固方案與實(shí)際情況出現(xiàn)沖突，為了切實(shí)解決這一問(wèn)題，施工單位應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)方案內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以保證水庫(kù)的泄洪能力能夠滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 水庫(kù)抗震加固管理措施

由于水庫(kù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員忽略了水庫(kù)的抗震性能，以至于部分水庫(kù)在使用過(guò)程中受到地震的影響，水庫(kù)的壩體、壩基等部位嚴(yán)重失穩(wěn)，甚至發(fā)生了嚴(yán)重的垮塌事故。針對(duì)這種情況，施工單位在加固施工開始之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)地震震級(jí)以及地震烈度等參數(shù)進(jìn)行分析，然后結(jié)合地震反應(yīng)譜的特征編制一套科學(xué)合理的抗震加固措施。同時(shí)，需要著重做好以下幾方面工作：第一，結(jié)合地震震級(jí)與烈度適當(dāng)加高的水庫(kù)壩頂?shù)母叨?，并延緩壩坡的坡度，以此?lái)提高水庫(kù)大壩的整體穩(wěn)定性。第二，科學(xué)選擇護(hù)坡材料，尤其對(duì)抗震性能相對(duì)較差的壩頂位置來(lái)說(shuō)，盡量選擇一些強(qiáng)度較高的材料，比如水泥砌石，這種材料既可以增強(qiáng)壩頂?shù)姆€(wěn)定性，也可以起到美化護(hù)坡的作用。

4 水庫(kù)加固施工技術(shù)

4.1 高壓噴射灌漿技術(shù)

高壓噴射灌漿是水庫(kù)壩基加固施工中一種常用技術(shù)類型，這種技術(shù)主要利用高壓泥漿泵，通過(guò)安裝在噴桿端的噴嘴，向地下土體高壓噴射固化漿液，進(jìn)而使?jié){液與土體形成一個(gè)堅(jiān)固的凝結(jié)體，這樣能夠使壩基的穩(wěn)定性得到大幅提升。該技術(shù)常用的漿液類型主要包括三種，即普通型漿液、速凝-早強(qiáng)型漿液以及高強(qiáng)型漿液，普通型漿液的主要材料是普通硅酸鹽水泥，并且不添加任何外摻劑，在拌合時(shí)，水灰比通常為0.8：1—1.5—1，應(yīng)用這種材料，固結(jié)體的最大強(qiáng)度值能夠達(dá)到20Mpa左右。速凝-早強(qiáng)型漿液主要是在水泥漿當(dāng)中加入氯化鈣、三乙醇胺等早強(qiáng)劑，以摻入2%的氯化鈣漿液為例，固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度能夠保持在1.6Mpa左右，如果將氯化鈣的摻入量提升至4%，那么固結(jié)體的強(qiáng)度值也將上升至2.4Mpa左右。 而高強(qiáng)型漿液，一般是選擇高標(biāo)號(hào)的水泥作為主要原料，或者在水泥當(dāng)中添加水玻璃、無(wú)機(jī)鹽擴(kuò)散劑等，應(yīng)用這種材料，固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到20Mpa以上[4]。

4.2 深層攪拌加固技術(shù)

深層攪拌加固技術(shù)也稱之為水泥土加固法，這種方法主要將水泥作為固化劑，在施工過(guò)程中，利用深層攪拌機(jī)械，在水庫(kù)壩底將軟土層與水泥漿液進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使二者之間通過(guò)固化反應(yīng)而形成一個(gè)堅(jiān)固的整體結(jié)構(gòu)，因此，利用這種加固技術(shù)能夠大幅提升軟土層的抗壓強(qiáng)度，使軟土層的防滲性得到有效改善。該技術(shù)的加固原理是在攪拌機(jī)械的作用下，軟土層與水泥漿液能夠發(fā)生一系列物理與化學(xué)反應(yīng)，在這反應(yīng)過(guò)程中，軟土層中的含水率大幅降低，土層散狀顆粒的粘結(jié)力大大增加，進(jìn)而對(duì)軟土產(chǎn)生固化與硬結(jié)作用。目前，深層攪拌樁主要包括成柱狀、壁狀、塊狀三種類型，在水庫(kù)加固施工中，多采用壁狀式攪拌樁，因?yàn)檫@種攪拌狀防滲加固性較好，利用壁狀加固樁可以在被加固部位形成一道堅(jiān)固的水泥土擋墻，這就相當(dāng)于給水庫(kù)大壩設(shè)置了一道隔水帷幕，進(jìn)而使水庫(kù)大壩的抗?jié)B漏能力得到大幅提升。與其它壩基加固技術(shù)相比，深層攪拌加固技術(shù)具有加固效果好、施工速度快、投入成本低、加固方式靈活等特點(diǎn)。比如截面積為0.71m的深層攪拌樁，造價(jià)約為100元左右，如果按照成墻厚度0.22m計(jì)算，那么成墻造價(jià)約為70元/m，與混凝土墻截滲、垂直鋪塑截滲、高噴水泥土墻截滲技術(shù)相比，能夠節(jié)省大量的施工投入資金，因此，深層攪拌加固技術(shù)在水庫(kù)加固施工中得到普遍推廣和應(yīng)用。

4.3 水庫(kù)堤身填筑加固技術(shù)

在對(duì)水庫(kù)堤身進(jìn)行加固施工時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)清除堤身表層的腐殖土、雜填土以及多余雜物，并利用壓實(shí)機(jī)械對(duì)進(jìn)堤基進(jìn)行碾壓作業(yè)，在清基過(guò)程中，清基范圍應(yīng)當(dāng)超出設(shè)計(jì)邊線50cm的距離。如果堤身所在位置有房基、孔洞或者建筑基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)徹底予以清除，技術(shù)人員需要對(duì)清除效果進(jìn)行檢查。在填筑土料時(shí)，應(yīng)當(dāng)按水平分層向上鋪土填筑，不得順坡填筑，在對(duì)堤身邊坡進(jìn)行鋪土作業(yè)時(shí)，如果超出設(shè)計(jì)邊線，那么，應(yīng)當(dāng)預(yù)留出一部分余量，采用人工鋪筑的方式，需要預(yù)留10cm的余量，采用機(jī)械鋪筑的方式，需要預(yù)留30cm的余量。在壓實(shí)作業(yè)當(dāng)中，碾壓機(jī)械的行走方向應(yīng)當(dāng)始終與堤軸線平行，切忌垂直堤軸線碾壓。如果采取分段分片碾壓方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理控制相鄰兩個(gè)工作面碾跡的搭接寬度，一般情況下，平行堤軸線方向，搭接寬度不得小于0.5m，垂直堤軸線方向，搭接寬度應(yīng)當(dāng)介于3～5m之間。在夯實(shí)階段，可以利用夯實(shí)機(jī)械實(shí)行分段、分片夯實(shí)，夯跡搭接寬度不得超過(guò)10cm。

5 結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)加固施工管理水平的高低與水庫(kù)的各項(xiàng)功能是否能夠正常使用存在著必然聯(lián)系，因此，為了最大限度的降低各類災(zāi)害與安全事故的發(fā)生概率，施工單位應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大對(duì)施工全過(guò)程的控制與管理力度，一方面通過(guò)完善內(nèi)部組織機(jī)構(gòu)與內(nèi)控機(jī)制，來(lái)構(gòu)建一個(gè)科學(xué)的施工管理體系。另一方面，在加固施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料，在保證水庫(kù)加固效果的前提下，延長(zhǎng)水庫(kù)的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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