白石水庫(kù)大壩防滲加固技術(shù)分析

宮立剛

(瓦房店市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

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白石水庫(kù)大壩防滲加固技術(shù)分析

宮立剛

(瓦房店市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

現(xiàn)階段我國(guó)的水壩工程的安全與建設(shè)技術(shù)都有很大進(jìn)步，相關(guān)水平也得到空前提高。在各種因素下，我國(guó)水庫(kù)大壩的一些關(guān)鍵技術(shù)不全面，還存在一些缺陷，特別是在加固技術(shù)以及大壩防滲技術(shù)方面。文章從大壩滲漏原因著手調(diào)查，對(duì)影響因素的進(jìn)行系統(tǒng)性分析研究，進(jìn)而總結(jié)提出水庫(kù)大壩的加固防滲技術(shù)措施以及相應(yīng)的對(duì)策與意見(jiàn)。

水庫(kù)大壩；滲漏；防滲加固；施工工藝

我國(guó)所采取常規(guī)防洪措施是建立水庫(kù)大壩，水庫(kù)大壩不僅是在防洪中體現(xiàn)巨大的價(jià)值，同時(shí)還能承擔(dān)發(fā)電等附屬功能，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)。但是根據(jù)關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)多數(shù)水庫(kù)大壩修建于改革開(kāi)放初期，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)、材料的影響因素下，為水庫(kù)大壩留下了一些隱患，工程質(zhì)量不能滿足現(xiàn)狀[1]。在長(zhǎng)久的維修不及時(shí)、改善不到位等多方面因素，水庫(kù)大壩現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了較為明顯的工程問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)不僅是水庫(kù)大壩建立時(shí)所造成的，也是由于后期對(duì)大壩維修不及時(shí)所造成的[2]。

馮新權(quán)[3]探討土石壩常見(jiàn)的滲透病害原因，總結(jié)土石壩加固處理中的幾種防滲處理措施；顧磊等[4]采用有限元法計(jì)算了防滲加固前后壩體的滲流特征，結(jié)果表明把混凝土防滲墻用在防滲體系取得的效果良好，只有把加固防滲技術(shù)更提高一步，才能使水庫(kù)修復(fù)變得簡(jiǎn)單，才能更加加強(qiáng)我國(guó)的防洪體系，保證我國(guó)各個(gè)河道流域的安全；汪湖海[5]就關(guān)于水庫(kù)大壩加固技術(shù)與防滲措施提出在水庫(kù)大壩加固防滲方面要形成一個(gè)完善的安全管理體系。通過(guò)加強(qiáng)水庫(kù)大壩的加固和防滲技術(shù)，可以提高水資源的調(diào)控能力，發(fā)揮環(huán)境保護(hù)和資源利用，提高環(huán)境效益。

1 工程概況

1.1 水庫(kù)現(xiàn)狀

白石水庫(kù)興建在遼寧省北票市大凌河上，位于三個(gè)市區(qū)相接壤的地方，是一座以防洪為主要功能，同時(shí)也提供灌溉、供水等相關(guān)基本功能。水庫(kù)壩長(zhǎng)500多米，總?cè)萘靠蛇_(dá)1.645×1010m3，可控制流域面積1.7×104km2。水庫(kù)年均徑流量15.7億m3，最大徑流量為3.017×1010m3，最小為5.72×109m3。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核查，白石水庫(kù)上游混凝土護(hù)坡剝蝕嚴(yán)重，無(wú)防浪墻；大壩清基不徹底，壩基、存在滲流現(xiàn)象；溢洪道左邊墩、中墩裂縫；安全監(jiān)測(cè)和管理設(shè)施不完善等。

1.2 造成大壩滲漏的原因

截至2011年，全國(guó)有4萬(wàn)座病險(xiǎn)水庫(kù)，水庫(kù)大壩發(fā)生滲漏的原因有很多種，有的是由于砂礫石層不均勻，有的是由于使用的原材料差，也有的是由于巖石在自然條件下產(chǎn)生風(fēng)化而造成。這3種都是在大壩選址因素、經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及外界條件的影響。

1.3 治理現(xiàn)狀

我國(guó)在對(duì)水庫(kù)管理方面做的還不太好，專項(xiàng)管理部門所配備的人員卻不是專業(yè)人員，維修設(shè)備、人員、資金不能及時(shí)到位。并且大多數(shù)的水庫(kù)大壩在建成以后，政府撥款不及時(shí)，假若水庫(kù)大壩需要維修，所需的費(fèi)用為水庫(kù)自營(yíng)收入，資金鏈發(fā)生斷裂，更難以保證工作管理人員的工資。

2 水庫(kù)大壩防滲加固設(shè)計(jì)

2.1 大壩工程大壩滲流加固技術(shù)分析

在現(xiàn)階段的大壩防滲處治技術(shù)中存在多種不同原理、不同方式的防滲處理方法。這些不同的處理方法可以歸納以下4個(gè)方面：

1)水庫(kù)水壩是一個(gè)工期長(zhǎng)、施工難度大的一個(gè)綜合性項(xiàng)目，同時(shí)，在水庫(kù)維修的后期期間，假若初始資金不能有效跟進(jìn)，那么水庫(kù)破損就會(huì)愈加嚴(yán)重。在大壩建立初期以及后期的維護(hù)，整個(gè)項(xiàng)目所需的資金投入過(guò)大，若是資金鏈發(fā)生斷卻，整個(gè)水庫(kù)將無(wú)效益可言。資金的來(lái)源不僅僅是當(dāng)?shù)氐呢?cái)政、國(guó)家在當(dāng)?shù)刎?cái)政的基礎(chǔ)上對(duì)地區(qū)進(jìn)行一定補(bǔ)貼，當(dāng)水庫(kù)運(yùn)行之后，后期的資金主要來(lái)源是從水庫(kù)自營(yíng)上來(lái)供應(yīng)。同時(shí)，政府要根據(jù)水庫(kù)大壩實(shí)際情況建立相應(yīng)的專項(xiàng)專治資金管理系統(tǒng)，這樣才會(huì)更加保證大壩后期的合理運(yùn)行。

2)水庫(kù)大壩工程是一個(gè)大項(xiàng)目，其中有很多隱蔽性小項(xiàng)目，假若沒(méi)有專業(yè)人士對(duì)這些隱蔽項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，沒(méi)能及時(shí)探測(cè)出這些潛在的危害，最終后帶來(lái)嚴(yán)重的后果。只有及時(shí)監(jiān)測(cè)檢查，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尋找專業(yè)人員進(jìn)行立項(xiàng)研究，解決這些隱患，才能抱枕大壩安全運(yùn)行。為了減輕水庫(kù)專項(xiàng)治理后期的冗雜情況，可以組織專業(yè)人員形成專業(yè)的監(jiān)測(cè)維系團(tuán)隊(duì)，實(shí)行專題調(diào)研以及定期檢修，并進(jìn)行總結(jié)，形成工作經(jīng)驗(yàn)匯總，對(duì)于下次相類似的工程隱患可以做出快速有效安全治理，減少工作誤差。

3)在對(duì)水庫(kù)大壩加固處理過(guò)程中，不僅僅要根據(jù)之前總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，還要把現(xiàn)有科學(xué)合理的新技術(shù)、新材料運(yùn)用起來(lái)，為之推廣。

4)現(xiàn)有的土石壩防滲處理分為水平防滲和垂直防滲，防滲措施有大都采取混凝土防滲墻，應(yīng)用較廣是灌漿技術(shù)，各種施工方法措施可以聯(lián)合搭配使用。在考慮加固效果的同時(shí)還要充分考慮到施工效率以及工程造價(jià)，不僅要保證防滲加固的效果，還要保證高效經(jīng)濟(jì)性。

2.2 大壩滲流原理和主要方法

針對(duì)這些情況，我們一般使用防滲灌漿或截止措施來(lái)解決滲透或減少飽和線，使用防滑樁或壓艙物和其他措施改善滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)[6]。大壩滲漏采取的最好的辦法就是減少飽和線，在近幾年的土工合成材料飛速發(fā)展，一些新材料被運(yùn)用到防滲加固上。基礎(chǔ)滲流治療通常基于上游車間、切、阻塞的下游“指導(dǎo)、減、行”的原則，所謂的車間、切、阻斷”是構(gòu)建毯子，截水墻和帷幕灌漿，以減少滲透泄漏量；“指導(dǎo)、減、行”是一個(gè)建設(shè)指導(dǎo)滲透過(guò)濾的身體，減壓井、排水溝等減少浮力[7]。

3 白石水庫(kù)加固施工

3.1 施工要求依據(jù)

1)嚴(yán)格遵循合同文件、業(yè)主指令及其他要求的范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)生活設(shè)施及其他臨時(shí)設(shè)施的總體布置。

2)充分利用施工現(xiàn)場(chǎng)的交通、通訊等條件，合理設(shè)置五大施工區(qū)，避免重復(fù)設(shè)置。

3)合理利用空間，減少耕地占用和征用，做好土地保護(hù)，避免水土流失和土壤侵蝕。

4)符合法律法規(guī)和合同約定，結(jié)合利于生產(chǎn)、便于管理的原則綜合考慮。

5)根據(jù)施工圖紙等，進(jìn)行本標(biāo)段的施工總體布置。

6)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，并遵循節(jié)能、環(huán)保的基本要求，做到安全生產(chǎn)、文明施工。

3.2 主要施工技術(shù)方案

3.2.1 施工工序及施工工藝流程

圖1 施工工序圖

3.2.2 施工準(zhǔn)備

大壩混凝土防滲墻施工準(zhǔn)備工作主要包括施工平臺(tái)修筑、鋼筋混凝土導(dǎo)墻修筑、槽段劃分及設(shè)備機(jī)具選型等工作。具體如下：

1)為滿足混凝土防滲墻施工期設(shè)備布置要求，在上游壩腳115.0高程處搭建寬度約1 0m的施工平臺(tái)，防滲墻軸線上游側(cè)寬7.0m，下游側(cè)寬3.0m。

2)平臺(tái)修筑完畢，進(jìn)行導(dǎo)墻基槽開(kāi)挖和鋼筋混凝土導(dǎo)墻的澆筑。導(dǎo)墻應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件、施工方法和難度、外部施加荷載以及工期、成本等因素，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。應(yīng)確保導(dǎo)墻承載能力滿足各種外在施加的施工荷載要求，并保證其不會(huì)因下部土體發(fā)生局部坍塌而發(fā)生變形甚至斷裂[8]。

3)混凝土導(dǎo)墻施工前將底部基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí)，以便于上部進(jìn)行扎筋、支模和混凝土澆注。施工過(guò)程中重點(diǎn)控制混凝土的施工配合比和水灰比，振搗使用插入式振搗器。

3.2.3 防滲墻墻體施工

防滲墻墻體施工可以依據(jù)相關(guān)條令法規(guī)參照施工工序及施工工藝流程進(jìn)行施工。

圖2 施工工藝流程圖

3.3 防滲加固質(zhì)量檢測(cè)與分析

3.3.1 防滲墻質(zhì)量檢測(cè)

1)對(duì)混凝土防滲墻施工過(guò)程中的槽孔深度、偏差、槽寬，漿液比重、黏度、含砂量以及坍落度、擴(kuò)散度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)。

2)現(xiàn)場(chǎng)取抗?jié)B試塊六組，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，在0.8MPa壓力下，六組試塊均未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，表明試塊符合要求。

3)對(duì)防滲墻工程進(jìn)行探地雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)，雷達(dá)側(cè)線應(yīng)該沿著滲墻墻體軸線布置。檢測(cè)結(jié)果表明墻體整體度較好，未出現(xiàn)墻體中斷、墻體混凝土離析等不密實(shí)現(xiàn)象；

3.3.2 防滲加固質(zhì)量分析

1)水庫(kù)大壩防滲加固工程中所使用的各類原材料質(zhì)量合格。

2)帷幕灌漿檢查孔檢測(cè)的基巖透水率均小于設(shè)計(jì)透水率要求，工程質(zhì)量合格。

3)混凝土防滲墻的施工工藝，成槽質(zhì)量等滿足設(shè)計(jì)要求。

4)防滲墻滲透系數(shù)符合要求，未發(fā)現(xiàn)有斷墻等現(xiàn)象。

5)墻體密實(shí)性較好，未發(fā)現(xiàn)墻體混凝土離析現(xiàn)象。鉆孔電視圖像顯示混凝土防滲墻體結(jié)構(gòu)密實(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷墻等質(zhì)量缺陷，工程質(zhì)量合格。

4 結(jié) 語(yǔ)

水利大壩作為水利工程的重要組成部分，其修建年代久遠(yuǎn)，施工技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，并且在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，大壩在使用期間逐漸出現(xiàn)裂縫、滲漏等危害，直接威脅其安全穩(wěn)定。因此，通過(guò)對(duì)遼寧省北票市白石水庫(kù)進(jìn)行混凝土防滲墻的施工，有效提高水庫(kù)大壩的安全穩(wěn)定性，確保其等功能的正常高效發(fā)揮。同時(shí)也可以看出防滲加固技術(shù)要不斷通過(guò)完善的設(shè)計(jì)理論、思路進(jìn)行策劃，依靠可靠的施工水平、技術(shù)能力來(lái)實(shí)施保障，利用先進(jìn)的質(zhì)量檢測(cè)手段來(lái)檢查和糾正，最終實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

[1]鞏向偉,侯豐奎,張衛(wèi)東,等.水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及自動(dòng)化[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2007(02):65-68.

[2]徐江,趙其興,袁曉華,等.ANSYS在混凝土拱壩溫度場(chǎng)仿真計(jì)算中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2008(04):75-78，98.

[3]馮新權(quán).牟山水庫(kù)防滲墻的研究[D].南京：河海大學(xué),2005.

[4]顧磊，王寧，柴先墩，等.昌梨水庫(kù)大壩防滲加固效果評(píng)價(jià)[J].南水北調(diào)與水利科技，2014，12(02)：167-170.

[5]汪湖海.關(guān)于水庫(kù)大壩加固技術(shù)與防滲措施的幾點(diǎn)思考[J].黑龍江水利科技,2012(07):189-190.

[6]董婷婷.遼寧省市際以上界河信息調(diào)查與成果分析[J].中國(guó)水能及電氣化,2016(05):30-32.

[7]王海芝.石質(zhì)山區(qū)坡改梯工程設(shè)計(jì)實(shí)施中的問(wèn)題與思考[J].水利建設(shè)與管理，2014(12):30-32.

[8]徐飛.沈陽(yáng)地區(qū)水資源短缺原因分析及對(duì)策研究[J].水資源開(kāi)發(fā)與管理，2015(01)：24-26.

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2017-02-16

宮立剛(1975-)，男，遼寧大連人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)、測(cè)量等工作。

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