水利工程堤壩堵口施工技術(shù)研究

王更貴

(宣城市金水水利工程有限責(zé)任公司,安徽 宣城 242041)

水利工程是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中非常重要的組成部分,關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)進(jìn)度以及人們的日常生活質(zhì)量,因此受到了國(guó)家高度關(guān)注和重視。由于我國(guó)很多水利工程項(xiàng)目建設(shè)使用年限較長(zhǎng),在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中受到地形條件、環(huán)境因素、人為性因素等干擾,造成水利工程水壩經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫滲漏等各種問(wèn)題,因此做好水工程施工中水壩堤防工作非常關(guān)鍵。在具體施工過(guò)程中,通常情況下采用的是水壩堤防堵口施工技術(shù),結(jié)合水壩產(chǎn)生的具體病害情況,對(duì)堵口施工技術(shù)方法進(jìn)行合理選擇和應(yīng)用,避免水利工程出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水和漏水問(wèn)題,防止出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患,保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,同時(shí)推動(dòng)我國(guó)水利事業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)和方向上發(fā)展。

1 水壩堤防決口問(wèn)題成因

1.1 水位上升過(guò)快

由于水利工程的堤壩水位上升過(guò)快,超過(guò)了水壩的允許排水速度,從而導(dǎo)致壩體、壩基和壩肩不能承受外力影響,當(dāng)壩體基礎(chǔ)浸水強(qiáng)度超過(guò)允許排水強(qiáng)度時(shí),壩體會(huì)因地基過(guò)濕而被水掏空,當(dāng)水灌滿(mǎn)整個(gè)壩體時(shí)會(huì)造成壩內(nèi)洪水頂托,從而使壩體潰決。比如:我國(guó)某地區(qū)防汛部門(mén)對(duì)已建好的3座水庫(kù)進(jìn)行了安全檢查,3座水庫(kù)都位于長(zhǎng)江支流監(jiān)利河的河口附近,其中1座水庫(kù)是老水庫(kù),建成于20世紀(jì)50年代;另1座是新水庫(kù),在檢查中發(fā)現(xiàn)3座水庫(kù)大壩的基礎(chǔ)都出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫、塌坑等險(xiǎn)情,如果在水位上升過(guò)程中不能及時(shí)排水,就會(huì)造成整個(gè)大壩被淹,從而釀成巨大災(zāi)難[1]。

1.2 壩體裂縫

裂縫是指壩體或壩基與周?chē)鷰r土體間的裂縫,壩體或壩基裂縫對(duì)壩體的穩(wěn)定性有很大影響,有時(shí)甚至?xí)勾髩螞Q口。壩體裂縫有平面裂縫、垂直裂縫和斜向裂縫,其中,水平方向的橫縫對(duì)大壩穩(wěn)定影響最大,水平向橫縫往往導(dǎo)致上游面排水不暢,導(dǎo)致下游面發(fā)生沖刷破壞,垂直向裂縫往往使混凝土表面剝落,降低大壩的抗?jié)B性。此外,在洪水期和枯水期由于溫度差異會(huì)使壩體發(fā)生收縮或膨脹現(xiàn)象,這些因素都可能導(dǎo)致壩體裂縫,從而引起大壩的安全問(wèn)題。

1.3 壩內(nèi)淤積

壩內(nèi)淤積主要是由于上游來(lái)水不暢,影響了水庫(kù)的正常運(yùn)行,從而產(chǎn)生了壩體淤積、溢洪道淤積、放水涵管淤積等問(wèn)題。由于上游來(lái)水量較小,特別是無(wú)大流量來(lái)水時(shí),淤積的堆積問(wèn)題表現(xiàn)更明顯,如果在洪水期間或泄水時(shí)排放受阻的情況下,會(huì)形成對(duì)壩體的壓力導(dǎo)致壩體發(fā)生變形甚至產(chǎn)生裂縫,同時(shí)泥沙在水流作用下也會(huì)使壩體產(chǎn)生淤積現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)水庫(kù)大壩的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,統(tǒng)計(jì)出大壩壩體的淤積狀況,壩高越大、壩基寬度越寬、基巖埋藏越深、基巖沖刷程度越大的區(qū)域出現(xiàn)的裂縫或沉陷也越大,在一些特殊的狀態(tài)下可對(duì)水庫(kù)進(jìn)行溢洪道清淤或更換泄洪設(shè)備等措施以排除壩內(nèi)淤積。

1.4 土料強(qiáng)度差

土料強(qiáng)度較低,在土石料強(qiáng)度相對(duì)較高的地區(qū),大壩往往出現(xiàn)潰決,但在土料差的地區(qū)大壩則較為安全,如果土石料強(qiáng)度太差在土料質(zhì)量不佳的情況下,沒(méi)有對(duì)壩體進(jìn)行足夠的保護(hù),也會(huì)導(dǎo)致大壩潰決。目前,國(guó)內(nèi)壩土質(zhì)量尚不能滿(mǎn)足規(guī)范要求,缺乏長(zhǎng)期的壩土質(zhì)量跟蹤評(píng)價(jià)體系。另外,土壩工程投資巨大,技術(shù)復(fù)雜、工期長(zhǎng),導(dǎo)致許多大壩業(yè)主在土料供應(yīng)不上時(shí)選擇使用質(zhì)量差的土料進(jìn)行填筑,這也是造成大壩潰決的重要原因之一。

2 水壩堤防堵口施工技術(shù)分析

2.1 施工準(zhǔn)備工作

在水利工程施工過(guò)程中,要做好水壩堤防堵口施工技術(shù)的準(zhǔn)備工作,保證水壩堤防工程施工建設(shè)的質(zhì)量,避免出現(xiàn)質(zhì)量安全問(wèn)題。在開(kāi)展堵口施工前要對(duì)堤壩周邊的地形地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè),進(jìn)行填土操作前,則需要將這些數(shù)據(jù)以書(shū)面形式呈現(xiàn)出來(lái),并做好相應(yīng)的記錄工作。在施工前還需要對(duì)施工區(qū)域的土壤、地下水位等情況進(jìn)行細(xì)致的考察,避免出現(xiàn)水土流失或土壤飽和現(xiàn)象[2]。在堵口施工過(guò)程中要確定具體的堵口時(shí)間與堵口方式,如果需要使用土石進(jìn)行筑壩操作的話(huà),則需要對(duì)壩體基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。為了避免對(duì)堤壩的地基造成破壞,需要在修建堤壩前對(duì)其地基進(jìn)行徹底清理干凈,如果需要使用混凝土進(jìn)行填筑,則需要在施工前對(duì)混凝土的配合比、材料等內(nèi)容進(jìn)行明確。在開(kāi)展堵口施工之前需要對(duì)工程的整體進(jìn)度做出合理的安排與部署,并按照相關(guān)流程開(kāi)展施工,對(duì)于需要修筑的堤防部位也需要有明確的規(guī)劃與設(shè)計(jì),避免出現(xiàn)隨意修建和任意占地等問(wèn)題。

2.2 拋石與鉛絲籠技術(shù)

在水壩堤防堵口施工過(guò)程中,采用拋石與鉛絲籠應(yīng)用技術(shù)是最為常見(jiàn)的堵口施工技術(shù),在拋投的時(shí)候需要采用質(zhì)量良好尺寸適合的石塊,避免出現(xiàn)石塊掉落等情況,然后通過(guò)人力或者機(jī)械將石塊投入到水中或者較深的地方。在鉛絲籠應(yīng)用方面需要對(duì)鉛絲籠的大小進(jìn)行合理控制,避免過(guò)大或者過(guò)小。在選擇鉛絲籠時(shí)應(yīng)該要利用鉛絲籠的抗沖刷能力強(qiáng)、承載力高等特點(diǎn),在進(jìn)行拋石與鉛絲籠應(yīng)用時(shí),需要選擇合適的拋石點(diǎn)以及石籠,然后利用機(jī)械或者人工進(jìn)行拋投工作。在使用機(jī)械拋投的時(shí)需要注意操作人員是否存在違章現(xiàn)象,避免出現(xiàn)拋投工作不規(guī)范等問(wèn)題。

2.3 進(jìn)堵與合龍階段的施工技術(shù)

進(jìn)堵階段在水利工程的水壩堤防堵口施工中是一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié),具體工作主要包括了進(jìn)堵技術(shù)與合龍技術(shù)兩個(gè)方面。在進(jìn)堵階段的施工過(guò)程中,主要需要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題,其一是要對(duì)水壩堤防的地形條件進(jìn)行充分的分析,了解其水流運(yùn)行狀況;其二是要對(duì)進(jìn)堵口進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),以此來(lái)保證水壩堤防堵口施工的順利進(jìn)行。首先,要對(duì)水壩堤防的水文狀況進(jìn)行充分了解,并將其作為進(jìn)堵階段施工的重要依據(jù)。在這一環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)關(guān)注其進(jìn)水口與截水口處水流運(yùn)行狀況,然后要對(duì)進(jìn)堵所需要的材料、數(shù)量及型號(hào)等進(jìn)行充分考慮[3]。在進(jìn)水口與截水口處開(kāi)展堵口工作時(shí),一般都需要使用大量的土料、混凝土、石料等材料,但是在實(shí)際施工過(guò)程中進(jìn)堵材料要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。在實(shí)際施工過(guò)程中需對(duì)堵口材料進(jìn)行科學(xué)配制,對(duì)進(jìn)堵口工藝進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)與布置,在進(jìn)堵與合龍階段都要保證進(jìn)口處的水流速度相對(duì)平穩(wěn),為堵口施工工作提供良好的條件,并且采取必要措施來(lái)避免堵口過(guò)程中出現(xiàn)流砂問(wèn)題。在進(jìn)水口與截水口處需要設(shè)置臨時(shí)擋水設(shè)施,在必要時(shí)可以進(jìn)行一定數(shù)量的裝料作業(yè),這一階段工作重點(diǎn)是保證進(jìn)水口與截水口處結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定,順利地進(jìn)行堵口工作,提高堵口工作實(shí)施效率及質(zhì)量。

2.4 復(fù)堤階段的施工技術(shù)

在水壩堤防工程堵口施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中,為了能夠?qū)λ畨蔚谭拦こ踢M(jìn)行有效的加固,需要將壩體上的決口進(jìn)行堵死,從而保證水壩堤防工程能夠正常運(yùn)行。在這個(gè)階段為了保證水壩堤防工程的質(zhì)量安全,需要對(duì)水壩堤防工程進(jìn)行復(fù)堤工作。在復(fù)堤階段主要需要做好以下3個(gè)方面工作:①?gòu)?fù)堤段與原堤要具有良好的結(jié)合,并且要在原堤的基礎(chǔ)上對(duì)新堤的位置進(jìn)行有效的加固;②在復(fù)堤段內(nèi)要配置鋼筋混凝土塊等材料以保證其穩(wěn)定性與安全性;③復(fù)堤后還要對(duì)壩體進(jìn)行填土工作。在壩體填筑工作中,筑壩材料需進(jìn)行分層填筑碾壓,保證碾壓遍數(shù)與碾壓強(qiáng)度,按設(shè)計(jì)要求將堤身填筑成壩體的標(biāo)準(zhǔn)尺寸[4]。

2.5 截流技術(shù)

截流技術(shù)是指在水壩堤防工程建設(shè)過(guò)程中,對(duì)河道進(jìn)行截流施工保證工程的正常運(yùn)行,通常情況下,在工程中截流技術(shù)分為兩種:①明渠截流技術(shù);②水壩堤防決口后的截流技術(shù),在進(jìn)行明渠截流施工時(shí),需要按照先高后低的原則進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō),在明渠截流施工中,要保證水位的降低幅度不低于其高度的一半,在完成水壩堤防工程截流施工后需要及時(shí)開(kāi)展后期工作,對(duì)堤身進(jìn)行加固處理。如果不能及時(shí)對(duì)堤身進(jìn)行加固處理會(huì)導(dǎo)致堤身發(fā)生崩塌、滑坡等質(zhì)量問(wèn)題,進(jìn)而影響水壩堤防工程的正常運(yùn)行。水壩堤防決口后需要通過(guò)人工或機(jī)械設(shè)備對(duì)決口處進(jìn)行封堵,但如果在施工過(guò)程中不能保證施工質(zhì)量安全的情況下,也可能會(huì)導(dǎo)致水利工程出現(xiàn)坍塌問(wèn)題,因此,需要及時(shí)開(kāi)展后期工作對(duì)決口處進(jìn)行封堵處理。在水利工程中,水壩堤防工程的堵口施工技術(shù)主要有機(jī)械堵流、人工堵流、空底截流、拋石堵流等多種技術(shù)方式,其中機(jī)械堵流是應(yīng)用最廣泛的一種堵口技術(shù),通常情況下在水壩堤防工程施工中采用這種技術(shù)措施,結(jié)合決口位置的水體滲漏程度和后續(xù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性選擇和控制,保證堤壩的安全性。

2.6 堵口施工后的技術(shù)

在完成堵口施工后,需要對(duì)水壩堤防的堵口施工開(kāi)展下一步工作,首先,需要進(jìn)行堵口施工后的復(fù)堤,將堤壩恢復(fù)到正常的設(shè)計(jì)斷面,然后對(duì)壩防的裂縫、漏水等問(wèn)題進(jìn)行處理,并進(jìn)行壩坡以及堤身的修整工作。為了確保堵口施工之后的質(zhì)量滿(mǎn)足相關(guān)要求,需要在水壩堤防完成堵口施工后立即進(jìn)行驗(yàn)收工作,要按照相關(guān)的規(guī)定對(duì)堵口施工后的位置進(jìn)行放線(xiàn)與劃線(xiàn)工作,同時(shí)對(duì)堵口施工后的壩頂高程、位置及相關(guān)尺寸進(jìn)行確定;然后對(duì)壩頂高程與位置進(jìn)行復(fù)核,對(duì)壩堤上原有的裂縫、漏水等問(wèn)題進(jìn)行檢查并及時(shí)修補(bǔ)[5]。在完成驗(yàn)收工作之后要在相應(yīng)地點(diǎn)設(shè)立相應(yīng)警示標(biāo)志。最后,在水壩堤防堵口施工結(jié)束后,需要將水壩堤防堵口段的相關(guān)工作內(nèi)容,以及要求告知施工單位相關(guān)負(fù)責(zé)人,在完成水壩堤防堵口段工程以后需要對(duì)相關(guān)材料與設(shè)備等進(jìn)行封存管理工作,在完成水壩堤防堵口段工程以后,需要對(duì)堵口段內(nèi)原有的垃圾、雜草以及其他雜物進(jìn)行清理與處理,在堤壩工程完成后要設(shè)置相應(yīng)警示標(biāo)志。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,水利工程施工過(guò)程中,水壩堤防堵口施工技術(shù)的應(yīng)用非常關(guān)鍵,要求工程施工單位在實(shí)際施工當(dāng)中,必須要結(jié)合工程的實(shí)際情況,對(duì)水壩堤防堵口施工技術(shù)方法進(jìn)行針對(duì)性選擇和使用,對(duì)水壩產(chǎn)生滲漏等其它問(wèn)題進(jìn)行有效處理,防止堤壩形成更加嚴(yán)重的安全隱患,以此來(lái)保證水利工程整體施工質(zhì)量和安全性。