論水庫除險(xiǎn)加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)

李春

【內(nèi)容摘要】 近年來，由于我國大量水庫在長期使用運(yùn)行過程中，因工程年久失修、老化、人為破壞、自然侵蝕以及工程建設(shè)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏低等原因，漸漸產(chǎn)生了不少安全隱患，需要進(jìn)行排查、修補(bǔ)和加固。尤其是在五六十年代修建的水庫，由于技術(shù)不成熟和盲目搶修的原因，存在大量病壩、險(xiǎn)壩，急需修補(bǔ)加固，排除病險(xiǎn)。本文在對水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，對水庫除險(xiǎn)加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，對今后我國病險(xiǎn)水庫的險(xiǎn)險(xiǎn)加固工作進(jìn)行了技術(shù)探討。

【關(guān)鍵詞】 病險(xiǎn)水庫 除險(xiǎn)加固 關(guān)鍵技術(shù) 施工工藝

1 引言

近年來，由于我國大量水庫在長期運(yùn)行過程中，因工程老化、人為破壞、自然侵蝕等原因，大量水庫普遍存在安全隱患，需要進(jìn)行排查、修補(bǔ)和加固。尤其是在五六十年代修建的水庫，由于技術(shù)不成熟和盲目搶修等原因，存在大量病壩、險(xiǎn)壩。截止2006年底，我國已建的八萬余座水庫中，有病險(xiǎn)水庫近四萬座，給國家及當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全造成巨大影響。目前，我國在水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)方面存在諸多不合理和不完善的地方，如何使除險(xiǎn)加固達(dá)到最佳效果成為人們所關(guān)心的問題。下面，本文從水庫除險(xiǎn)加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行分析，對今后我國水庫的除險(xiǎn)加固工作進(jìn)行探討。

2 我國病險(xiǎn)水庫加固中存在的主要問題

我國病險(xiǎn)水庫存在的問題較多，且類型較為復(fù)雜，主要表現(xiàn)在防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、大壩穩(wěn)定性較差、滲漏嚴(yán)重、泄洪建筑物老化、機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、抗震標(biāo)準(zhǔn)低、軟基蟻害鼠害影響嚴(yán)重等。

由于工程地質(zhì)勘探深度不夠、勘探試驗(yàn)針對性較差、地質(zhì)、水文等相關(guān)基礎(chǔ)資料不足、大壩病險(xiǎn)診斷技術(shù)缺乏、設(shè)計(jì)方案不盡合理、施工工藝選擇不當(dāng)、缺乏對施工建設(shè)的有效管理等問題，我國大量的病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程達(dá)不到除險(xiǎn)加固的要求，影響加固質(zhì)量，甚至加深水庫的病險(xiǎn)程度。

3 我國病險(xiǎn)水庫加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 高壓噴射灌漿技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)是利用工程鉆機(jī)鉆孔，利用高壓泥漿泵通過安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液，利用高壓射流使一定范圍內(nèi)土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)制與固化漿液混合，凝固形成固結(jié)體的一種加固技術(shù)。一般分為施噴、定噴和擺噴三類，旋噴主要用于加固地基，提高地基抗剪強(qiáng)度方面。定噴和擺噴主要用于地基防滲和改善地基水力條件及邊坡穩(wěn)定性方面。

高壓噴射灌漿技術(shù)具有成本低、施工速度快、固結(jié)體強(qiáng)度大、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但由于固結(jié)體的大小與地基的種類和密實(shí)度有密切關(guān)系，同時(shí)不同噴射種類與噴射方式對固結(jié)體的大小也有影響，所以在采用高壓噴射技術(shù)對病險(xiǎn)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固時(shí)，其噴射范圍應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場通過試驗(yàn)確定。

3.2 水泥土加固技術(shù)

水泥土加固技術(shù)是采用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處對軟土和水泥進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)改性，提高軟土強(qiáng)度，降低其壓縮性和滲水性的一種技術(shù)。目前水泥土加固技術(shù)常用的施工工藝中，攪拌樁常布置成柱狀、壁狀和塊狀三種型式。樁式水泥土加固工藝主要用于堤防上的地基加固工程，壁狀式水泥土加固工藝主要用于防滲加固工程。

水泥土加固技術(shù)具有加固效果好，施工速度快，可充分利用原軟土無棄土，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，適宜各種成因的飽和軟粘土，如淤泥、粘土、亞粘土等環(huán)境，在病險(xiǎn)水庫加固工程中主要應(yīng)用于處理軟基堤防上的滑坡段，此外還可以用于建造截滲墻發(fā)揮防滲效果。

3.3 劈裂灌漿技術(shù)

劈裂灌漿技術(shù)主要是利用水力劈裂原理，向土體內(nèi)的孔內(nèi)壓水或灌漿時(shí)，利用作用在孔壁上的壓力引起擴(kuò)張，使孔壁土體受劈裂擠應(yīng)力，使土體內(nèi)產(chǎn)生一些裂縫，再通過向這些裂縫中壓注漿液形成裂縫固結(jié)體的一種加固技術(shù)。利用劈裂灌漿技術(shù)，可以在壩體沿軸線方向形成一道或數(shù)道粘土帷幕，從而起到消險(xiǎn)固堤的作用。

劈裂灌漿技術(shù)具有投資小、見效快、設(shè)備和技術(shù)簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于病險(xiǎn)水庫土壩壩體除險(xiǎn)加固工程中。但要注意保證灌漿質(zhì)量和施工工藝，只有這樣才能真正起到除險(xiǎn)加固的作用。

3.4 振動(dòng)沉模技術(shù)

振動(dòng)沉模技術(shù)是堤壩除險(xiǎn)加固工程中的一項(xiàng)新技術(shù)，采用步履式打樁機(jī)，將特制空腹模板沉入地層，再沿已沉入地層的第一塊模板側(cè)邊將第二塊模板沉入地層，通過砼泵向第一塊模板空腔內(nèi)灌注漿體，并振動(dòng)提升該模板，使?jié){體沿模板下端流出并注入槽孔，最后提出第一塊模板沿第二塊模板側(cè)邊沉入地層，對第二塊模板灌注漿體并振動(dòng)提升，最后重復(fù)操作形成一道連續(xù)墻體。

由于振動(dòng)沉模技術(shù)施工過程中，模板沉入地下的速度過緩，使得施工效率很低，由此引起長時(shí)間越負(fù)荷工作，使設(shè)備使用壽命縮短，影響攪拌系統(tǒng)、送漿系統(tǒng)的工作，且模板極易彎曲，所以在實(shí)際施工中存在可行性問題，一般用于地下水位埋深較淺、土質(zhì)松軟、不含較大硬石的地層。

3.5 基巖帷幕灌漿技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高分子技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，自21世紀(jì)以來，大量的合成材料以其優(yōu)越的性能被人們所接受，在水庫除險(xiǎn)加固工程中也得到了大量應(yīng)用，比如聚乙烯纖維、聚乙烯醉、聚酞胺纖維等。將高分子材料應(yīng)用于除險(xiǎn)加固工程雖然歷時(shí)較短，但發(fā)展極為迅速，就目前所出現(xiàn)的眾多材料來說，主要包括高分子織物、高分子格柵、高分子土工網(wǎng)、高分子席墊、高分子復(fù)合材料等。因?yàn)楹铣刹牧蟽?yōu)秀的防滲性能，以及施工方便、投入低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得合成材料在堤壩防滲墻、透水地基、土壩防滲體、渠道補(bǔ)砌、涵閘防滲、隧道防滲、圍堰防滲等方面被大量運(yùn)用。

目前在水庫除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用較多的是垂直鋪塑防滲技術(shù)，主要是利用水沖、鏈斗或往復(fù)式鋸槽機(jī)在病患位置開出槽孔，以泥漿護(hù)壁之后將與槽深相當(dāng)?shù)暮铣刹牧舷氯氩蹆?nèi)，再使合成材料展開，在相鄰兩幅之間用搭接方式連接，最后向模兩側(cè)進(jìn)行填土，形成防滲帷幕。一，對第二塊模板灌注漿體并振動(dòng)提升，最后重復(fù)生地層，對熱銷貨二塊