水利水電工程中水庫(kù)加固施工管理

吳星

六盤水市水城區(qū)水務(wù)局 貴州 六盤水 553000

引言

水利水電工程屬民生項(xiàng)目，當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的過(guò)程中我國(guó)增大了在水利水電項(xiàng)目中的投入，陸續(xù)興建了各種規(guī)模及類型的水利水電工程，為社會(huì)創(chuàng)造了巨大效益。但水利項(xiàng)目中水庫(kù)為不可或缺的部分，因?yàn)樗畮?kù)特殊的水環(huán)境，在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中水庫(kù)經(jīng)常發(fā)生各種病害?，F(xiàn)階段行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的過(guò)程中，水庫(kù)加固成為重點(diǎn)任務(wù)，陸續(xù)出現(xiàn)了多種新技術(shù)，對(duì)提高水庫(kù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全具有重要意義。但水庫(kù)加固的技術(shù)要求高，為達(dá)到最佳的加固效果，工程人員需加強(qiáng)施工管理。

1 工程概況

以深溝水庫(kù)為例，該水庫(kù)位于北盤江右岸一級(jí)支流—龍場(chǎng)河支流雨灣河上游，壩址控制流域面積1.03km2。結(jié)合多年來(lái)的數(shù)據(jù)分析，其平均來(lái)水量為668000m3，水城到龍場(chǎng)鄉(xiāng)的公路經(jīng)過(guò)水庫(kù)附近，交通條件良好。深溝水庫(kù)樞紐包含多種建筑物，主要為大壩、溢洪道、放水管，大壩主壩壩型為黃褐色黏土夾少量碎石均質(zhì)土壩，壩頂高程、最大壩高、壩頂軸線長(zhǎng)度、壩頂寬度分別為1880m、17.35m、188.968m、4m。該水庫(kù)在長(zhǎng)時(shí)間使用的過(guò)程中存在諸多病害，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)明顯，為在后續(xù)繼續(xù)發(fā)揮該水庫(kù)的作用，對(duì)該水庫(kù)開(kāi)展了加固施工。

2 水利水電工程中水庫(kù)加固的難點(diǎn)

2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

水利水電工程中水庫(kù)加固為關(guān)鍵任務(wù)，為提高水加固施工水平，企業(yè)需將水庫(kù)加固的規(guī)劃設(shè)計(jì)任務(wù)交由專業(yè)人員來(lái)負(fù)責(zé)。因?yàn)樗畮?kù)加固施工的高要求，有關(guān)人員需在確定規(guī)劃設(shè)計(jì)方案之前進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)實(shí)地調(diào)研，分析水庫(kù)的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，以這些為基準(zhǔn)優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)。但規(guī)劃設(shè)計(jì)一直是水利水電工程水庫(kù)加固的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要是因?yàn)橄嚓P(guān)人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)中未提前進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)調(diào)研，整合工程的各方面信息開(kāi)展規(guī)劃與設(shè)計(jì)，導(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計(jì)脫離了項(xiàng)目本身，規(guī)劃設(shè)計(jì)方案中的加固技術(shù)等無(wú)法與水庫(kù)情況完全一致，加固效果不佳，增大了水庫(kù)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.2 施工準(zhǔn)備

各種規(guī)模及類型的水利水電工程中，如涉及水庫(kù)加固環(huán)節(jié)，施工準(zhǔn)備任務(wù)繁重。首先，準(zhǔn)備階段不同部門和崗位人員需做好技術(shù)交底，了解水庫(kù)加固的技術(shù)類型、操作要點(diǎn)；其次，針對(duì)施工人員等開(kāi)展崗前培訓(xùn)，使這些人員熟悉水庫(kù)加固的技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，可在后續(xù)的施工中利用自身在培訓(xùn)中所掌握的專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題，并嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)流程和標(biāo)準(zhǔn)；第三，根據(jù)水庫(kù)加固中的材料和設(shè)備需求，進(jìn)入市場(chǎng)完成采購(gòu)任務(wù)，采購(gòu)高質(zhì)量的材料與設(shè)備，確保所選用的材料質(zhì)量、設(shè)備性能等完全符合施工要求，避免設(shè)備或材料因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題而影響項(xiàng)目的順利實(shí)施；最后，考慮在水庫(kù)加固中可能存在的影響因素或者突發(fā)情況，制定預(yù)防和控制措施[2]。

2.3 施工管理

水庫(kù)加固為許多水利水電工程中的重點(diǎn)部分，為提高加固施工效果，確保水庫(kù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，工程企業(yè)在施工建設(shè)全過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)施工管理，引進(jìn)先進(jìn)的管理理念及方法，構(gòu)建完善的施工管理體系。因?yàn)樗畮?kù)加固的技術(shù)要求高、流程復(fù)雜，還涉及了諸多的工程要素，只有推行全過(guò)程施工管理才能有效協(xié)調(diào)施工工序，合理規(guī)范應(yīng)用各項(xiàng)施工技術(shù)，參考水庫(kù)加固的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理分配各項(xiàng)施工資源，調(diào)配施工人員，提高施工質(zhì)量、效率，降低施工成本，保障施工安全。

3 水利水電工程中水庫(kù)加固施工管理策略

3.1 做好施工之前的工作

水利水電工程的水庫(kù)加固作業(yè)中，前期準(zhǔn)備十分關(guān)鍵，良好的前期準(zhǔn)備可促進(jìn)后續(xù)施工作業(yè)的高效開(kāi)展。為此，水庫(kù)加固前相關(guān)人員應(yīng)重視前期準(zhǔn)備，安排專人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)一系列調(diào)研，借助專業(yè)化儀器和工具完成測(cè)量，并整合有關(guān)部門所收集的相關(guān)資料。首先，相關(guān)人員需鑒定水庫(kù)大壩安全情況，經(jīng)由實(shí)地勘察來(lái)確定水庫(kù)中存在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，并確定與之相關(guān)的安全系數(shù)。其次，委托有資質(zhì)的企業(yè)再次考察、核實(shí)鑒定結(jié)果是否準(zhǔn)確，在綜合各個(gè)來(lái)源、不同類型的數(shù)據(jù)后，制定最為科學(xué)且合理的水庫(kù)加固方案，并配套制定施工管理策略，為后續(xù)的加固施工作業(yè)提供技術(shù)、管理等保障[3]。第三，綜合水庫(kù)功能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，引進(jìn)新技術(shù)和新設(shè)備。另外，正式施工作業(yè)之前，設(shè)計(jì)單位與施工單位之間應(yīng)就設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題展開(kāi)一系列交底，達(dá)成一致性意見(jiàn)。如針對(duì)水庫(kù)加固圖紙中的問(wèn)題展開(kāi)詳細(xì)分析，審核其中是否存在不合理之處，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化圖紙，保障該圖紙無(wú)任何缺陷，在后續(xù)嚴(yán)格按照此圖紙安排施工作業(yè)。最后，各分項(xiàng)工程的施工作業(yè)開(kāi)始之前，施工負(fù)責(zé)人必須根據(jù)施工要求等優(yōu)化作業(yè)路徑，特別需引導(dǎo)各施工人員熟悉施工圖紙、安全規(guī)程、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 做好施工環(huán)節(jié)的各項(xiàng)工作

3.2.1 注重壩體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。水庫(kù)加固中為提高大壩穩(wěn)固性，相關(guān)人員必須率先評(píng)估大壩的安全性。如壩坡相對(duì)較陡，后續(xù)施工作業(yè)中發(fā)生滑坡的可能性較高，如從結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定的角度考慮，可采取以下措施：由專人借助儀器檢測(cè)壩坡，了解壩坡安全系數(shù)、抗滑能力等基本要求，適當(dāng)在原有基礎(chǔ)上加厚坡腳，使壩坡更為平緩，具有更大的抗滑系數(shù)。

3.2.2 護(hù)坡的使用。水庫(kù)加固作業(yè)中合理應(yīng)用護(hù)坡也能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能。但具體的加固處理中相關(guān)人員必須立足實(shí)際情況看待問(wèn)題，如盡可能保障原有壩基無(wú)調(diào)整，即使需調(diào)整原有壩基，也盡量維持細(xì)微調(diào)整。如壩基損壞程度較小，可直接整修大壩，或者更換部分大壩結(jié)構(gòu)。如大壩高度不超20m，施工作業(yè)中需將預(yù)制塊結(jié)構(gòu)厚度保持在0.1m左右；如大壩高度超20m，預(yù)制塊厚度需適當(dāng)增大，達(dá)到0.13m，與此同時(shí)在大壩下游地段布置草皮護(hù)坡[4]。

3.2.3 科學(xué)加固處理泄洪道。水利水電工程中水庫(kù)應(yīng)具備極強(qiáng)的防洪能力，為達(dá)到這一要求，在實(shí)際的施工建設(shè)中相關(guān)人員需綜合諸多數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算水庫(kù)的消能防沖能力、泄洪能力、水面線，并結(jié)合水庫(kù)大壩運(yùn)行特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)南芊绞?。另外，相關(guān)人員需進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢查消力池護(hù)坦、泄槽底板區(qū)域、控制段、邊墻作結(jié)構(gòu)，依據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整大壩加固方案。如泄洪道存在或大或小的損壞，都應(yīng)及時(shí)安排專人根據(jù)實(shí)際情況來(lái)整修，凸顯其泄洪功能。

3.2.4 處理好滑坡。水庫(kù)大壩一旦出現(xiàn)滑坡問(wèn)題，將引發(fā)嚴(yán)重后果。因此，針對(duì)水庫(kù)加固作業(yè)，有關(guān)人員必須重視滑坡的處理，在前期的工作中分析可能出現(xiàn)滑坡的位置，并分析滑坡發(fā)生過(guò)程，提前采取加固方式。在調(diào)研過(guò)程中關(guān)鍵應(yīng)分析山體滑坡的大小、滑坡區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況、土層力學(xué)參數(shù)等，得到滑坡體應(yīng)具備的最小、最穩(wěn)定的安全系數(shù)，并通過(guò)有效的方式處理滑坡體，如可加固坡腳、減小坡度、疏通排水系統(tǒng)。

3.2.5 大壩涵洞治理方式。水流水電工程的水庫(kù)大壩，如出現(xiàn)涵洞，將增大水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查，一旦涵洞面積在1～2m2之間，且大壩周圍結(jié)構(gòu)中無(wú)任何結(jié)構(gòu)破損的情況下，需在大壩結(jié)構(gòu)內(nèi)展開(kāi)加固處理。為有效處理涵洞，有關(guān)人員需分析在大壩結(jié)構(gòu)中存在的裂縫，通過(guò)水泥填充修復(fù)裂縫等方式處理涵洞，增強(qiáng)水庫(kù)大壩的安全性。如涵洞位于水庫(kù)大壩較深位置，對(duì)大壩運(yùn)行產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)較大，此時(shí)需通過(guò)全面封堵的方式來(lái)處理，由專人深挖水庫(kù)大壩，當(dāng)消除了大壩隱患后再開(kāi)展全面修復(fù)。在確定大壩修復(fù)方案時(shí)，有關(guān)人員需綜合分析諸多因素，制定科學(xué)的加固方案，如密切關(guān)注壩體間、截?cái)嗤夤艿墓鼙趨^(qū)域，在這些區(qū)域做好防滲工作；如壩體高度較小，應(yīng)引入虹吸方法；如壩體高度較大，應(yīng)及時(shí)開(kāi)鑿壩體形成隧洞結(jié)構(gòu)。

3.2.6 抗震及加固措施。部分水利水電工程的水庫(kù)，存在抗震能力不足的情況，在地震發(fā)生后水庫(kù)結(jié)構(gòu)損壞明顯，為有效應(yīng)對(duì)地震作用力，在水庫(kù)加固中也需做好抗震工作。首先，從地震震級(jí)與地震烈度方面分析。我國(guó)總體上為地震低發(fā)區(qū)，僅有個(gè)別地區(qū)屬于地震高發(fā)區(qū)，大部分水利水電工程建設(shè)都考慮了地震因素。為提高水庫(kù)抗震能力，在前期階段相關(guān)人員需采取加固處理方式，使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的抗震能力。具體的工作中應(yīng)分析水利水電項(xiàng)目所在地的地震反應(yīng)譜特征周期、地震動(dòng)峰值加速度、地震參數(shù)等，確定水利水電工程中水庫(kù)抗震等級(jí)。其次，抗震加固措施方面，可采取的加固方式相對(duì)較多，具體的處理中必須綜合分析實(shí)際情況，保障加固方式與水庫(kù)加固需求完全一致。主要可采用以下措施：適當(dāng)在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加壩頂高度，以延緩壩坡坡度，增強(qiáng)水庫(kù)壩體上部穩(wěn)固性；水庫(kù)壩體上部結(jié)構(gòu)受地震慣性的影響較大，為最大程度上減小這些影響，需結(jié)合壩體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用護(hù)坡技術(shù)，選擇恰當(dāng)?shù)淖o(hù)坡材料，如水泥砌石，以增強(qiáng)護(hù)坡結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性；下游壩坡上使用土石格柵縱橫鋼筋混凝土梁或者鋼筋材料完成加固，或者適當(dāng)增大反濾墊層的厚度。

3.2.7 科學(xué)處理排水棱體。如水利水電工程中排水棱體的排水不暢，為避免積水對(duì)水庫(kù)結(jié)構(gòu)造成的負(fù)面影響，相關(guān)人員應(yīng)深挖翻修，消除安全隱患。具體的施工作業(yè)中，在水庫(kù)下游區(qū)域引入垂直向下方式深鑿出一條導(dǎo)滲井，將滲水引進(jìn)堆石棱體之間。在此過(guò)程中垂直導(dǎo)滲井不僅能作為導(dǎo)滲沙井而存在，必要情況下還可以為其設(shè)置毛細(xì)透排水管，如水庫(kù)中未根據(jù)規(guī)定布設(shè)立水棱體，則需形成毛細(xì)透排水帶。

3.2.8 保證土工合成材料的加固質(zhì)量。水利水電工程中為解決水庫(kù)加固問(wèn)題，相關(guān)人員在具體的施工作業(yè)中需合理應(yīng)用土工合成材料，因?yàn)檫@種材料的防滲性能好，可最大程度上提高水庫(kù)、大壩的防滲能力，增強(qiáng)這些結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性與安全性。為此，水庫(kù)加固施工期間專業(yè)人員應(yīng)立足實(shí)際需求，合理采用土工合成材料，發(fā)揮該材料的性能優(yōu)勢(shì)。以水庫(kù)大壩的垂直鋪塑防滲處理為例，在具體的施工作業(yè)中應(yīng)注意以下方面：配備往復(fù)式鋸槽機(jī)，由該設(shè)備在土體垂直方向開(kāi)設(shè)一槽孔，注意控制槽孔的相關(guān)尺寸，采取泥漿護(hù)壁方式；為延伸土工膜，施工人員應(yīng)參考槽深參數(shù)，確定土工膜長(zhǎng)度，并通過(guò)軸卷倒轉(zhuǎn)，確保土工膜長(zhǎng)度與槽深的完全匹配性；連接卷材；開(kāi)展防滲帷幕施工作業(yè)，如可在膜的兩側(cè)填土，以建立防滲帷幕，但黏土厚度需槽1m，且黏土材料應(yīng)在槽底部分；為應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的滲水問(wèn)題，填土的壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.9 合理進(jìn)行攔河大壩的加固工作。水庫(kù)加固施工中施工人員也需開(kāi)展攔河大壩的加固處理，為達(dá)到最佳的施工目標(biāo)，工程人員應(yīng)綜合本水利水電工程的歷史險(xiǎn)情等數(shù)據(jù)，復(fù)核相應(yīng)結(jié)果，參考地質(zhì)地形基本資料選定加固方式。因?yàn)榭蛇x擇的加固方式相對(duì)較多，每一種方式都有其適用條件及其注意事項(xiàng)，為提高加固水平，相關(guān)人員也需要對(duì)比這些加固方式的優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)選技術(shù)。大多數(shù)大壩工程在加固方面都會(huì)采取溢洪道整治方案，壩體和壩坡應(yīng)分別開(kāi)展防滲和抗滑處理，但這些作業(yè)期間特別需關(guān)注上下游壩坡的具體情況。針對(duì)大壩加固處理，以下方式相對(duì)有效：背水側(cè)壩應(yīng)增設(shè)戧臺(tái)或者適當(dāng)放緩下部壩坡，在壩腳位置開(kāi)展填塘作業(yè)，或者在壩腳布置排水設(shè)施，以增強(qiáng)壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、抗滑和抗?jié)B性；迎水側(cè)壩坡應(yīng)設(shè)置黏土斜墻，并在壩坡鋪設(shè)土工膜，布置防滲護(hù)坡。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段的水利水電工程項(xiàng)目中，水庫(kù)加固越發(fā)引起了人們的關(guān)注，陸續(xù)出現(xiàn)了很多全新的加固技術(shù)。但因?yàn)槊恳凰姽こ趟畮?kù)都有其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在加固方面相關(guān)人員需優(yōu)選技術(shù)，制定科學(xué)且詳細(xì)的施工管理方案，提高水庫(kù)加固施工效果。