水利水電工程設(shè)計(jì)中砌石拱壩除險加固技術(shù)的研究

【摘要】砌石拱壩與混凝土拱壩相比， 在壩體外形、受力特點(diǎn)及對基礎(chǔ)的要求等方面具有相同或相似的特點(diǎn)， 但由于建筑材料和施工方法的差異， 又使砌石拱壩在壩體裂縫成因、壩體滲漏、壩肩穩(wěn)定和樞紐布置等許多方面具有獨(dú)特的一面。本文對水利水電工程設(shè)計(jì)中砌石拱壩除險加固技術(shù)進(jìn)行了分析探討。

【關(guān)鍵詞】水利水電；砌石拱壩；除險加固；技術(shù)

上世紀(jì)廣大水利水電工程技術(shù)人員根據(jù)我國實(shí)際情況，深入實(shí)際進(jìn)行探索和實(shí)驗(yàn)，在山地丘陵區(qū)普遍推廣了砌石拱壩技術(shù)，尤其在交通不便，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后的山地丘陵地區(qū)，小型砌石拱壩以其用料省、可就地取材、砌筑工藝成熟、安全性優(yōu)越等優(yōu)勢而得到廣泛建設(shè)，對解決山區(qū)農(nóng)田灌溉、人畜飲等起到積極的作用，為當(dāng)?shù)厝嗣衩撠氈赂粍?chuàng)造了條件。這些砌石拱壩的建設(shè)受其建設(shè)歷史、經(jīng)濟(jì)條件等影響，經(jīng)長年運(yùn)行而缺乏系統(tǒng)管理維護(hù)，不同程度的出現(xiàn)損壞，存在安全隱患，不能正常發(fā)揮效益，需進(jìn)行除險加固。在小型砌石拱壩除險加固工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)砌石拱壩自身的特點(diǎn)制定切實(shí)可行的加固方案。

1、大良水庫的主要簡介

大良水庫是沁縣段柳鄉(xiāng)大良村濁漳河西源支流段柳河上的小（2）型水庫工程。經(jīng)安全鑒定防洪復(fù)核，現(xiàn)水庫不滿足10年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)也不滿足50年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)除險加固后在正常運(yùn)用情況下可抵御10年一遇設(shè)計(jì)洪水，非常運(yùn)用情況可達(dá)到抵御20年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。

水庫防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)有新店鎮(zhèn)大良村和何家莊兩個村900口人、3000畝耕地和縣鄉(xiāng)公路棟山線。現(xiàn)大良水庫一直處于病險運(yùn)行狀態(tài)，防洪能力達(dá)不到現(xiàn)行國家防洪標(biāo)準(zhǔn)，一旦失事，瞬時垮壩流量將達(dá)336.2m3/s（大良水庫大壩安全評價潰壩復(fù)核計(jì)算值），其造成的洪災(zāi)損失將是巨大的。因此，提高水庫的防洪能力是本次除險加固的主要任務(wù)之一。

水庫灌區(qū)原設(shè)計(jì)灌溉面積500畝，現(xiàn)水庫存在諸多工程問題，一直處于低水位運(yùn)行，由于水庫未進(jìn)行除險加固，屬帶病運(yùn)行，現(xiàn)調(diào)控能力有限，灌溉面積僅500畝，水資源利用率低。

2、除險加固設(shè)計(jì)內(nèi)容

原山西大良水庫大壩設(shè)計(jì)為砌石砌筑，現(xiàn)場觀察壩體基本完好，但局部有滲水現(xiàn)象。現(xiàn)狀水庫蓄水高程約為994.5m，在壩體中部高程993.0m處，壩體滲漏最為明顯，滲漏帶寬約2.0m，為常年滲水帶。據(jù)觀察壩體在高程993.0m以下壩體砌筑砂漿多處脫落，有后期補(bǔ)填痕跡。而壩體在高程993.0m以上壩體砌筑質(zhì)量較好（現(xiàn)場觀察有明顯的界限），未見砂漿脫落現(xiàn)象，和瀑雨洪水期高水位運(yùn)行時的滲水痕跡。

大壩由漿砌石拱壩（996.5m以下）和漿砌石重力式擋墻（996.5m至壩頂）組成，大壩總長65m，其中漿砌石拱壩長25m，最大壩高7.0m，壩頂寬2.0m，上游壩坡1：0，下游壩坡1：0.1；重力式擋墻長65m，最大壩高2.0m，壩頂寬2.0m，上游壩坡為1：0，下游壩坡1：0.1，壩頂高程998.5m。

整治設(shè)計(jì)時為防止庫水入滲，盡可能充填砌體內(nèi)現(xiàn)有孔隙，粘合已成裂隙，使砌體的強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍能力都得到提高，同時考慮適當(dāng)增加壩體厚度以改善大壩應(yīng)力狀況，達(dá)到壩體補(bǔ)強(qiáng)防滲、抗凍防護(hù)及美觀的目的。因此本次除險加固設(shè)計(jì)將壩體加厚1.0m，從應(yīng)力角度分析，加厚部位放在上游前壩面。

2.1前壩面處理

前壩面先鑿除混凝土松散部分，清除表層破壞嚴(yán)重的混凝土，進(jìn)行壩體加厚、貼面混凝土面板。除險加固中修補(bǔ)壩面滲洞后，然后對處理過的壩體表面涂刷一層丙乳膠凈漿，加厚0.7mC20F200混凝土后，進(jìn)行錨固、鋼筋網(wǎng)掛壁，再澆筑厚30cm的混凝土。為了提高其防滲效果，混凝土拌合物中摻加防水材料聚丙烯纖維。

壩面錨固、鋼筋網(wǎng)掛壁，掛網(wǎng)面板參照已建工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)貼面配置φ14網(wǎng)格筋，間距為300mm；面板與加厚壩體及原壩體的連接采用φ22聯(lián)系筋，垂直間距1.5m，水平間距1.5m，梅花形布置，筋深入原壩體深度0.25m，深入面板0.15m；伸入原壩體錨筋錨入點(diǎn)以砌石體中間為基準(zhǔn)點(diǎn)。掛網(wǎng)貼面面板的錨筋、加厚體之間的錨筋與加厚體、原壩體之間采取錯位布置。

壩面設(shè)縱向施工縫，15m間距，縫寬2cm，分縫材料從外到內(nèi)依次為15cm深聚氨酯密封膏，XRSZ—A3型橡膠止水帶，高壓閉孔板。

2.2后壩面處理

后壩面先鑿除混凝土松散部分，清除表層破壞嚴(yán)重的混凝土，重新勾縫、填塞處理。勾縫前必須將槽縫沖洗干凈，不得殘留灰渣和積水，并保持縫面濕潤。

2.3壩基處理

水庫建壩時壩基基礎(chǔ)未經(jīng)處理，基礎(chǔ)坐落于強(qiáng)風(fēng)化砂巖之上，中等透水性，水庫高水位運(yùn)行時強(qiáng)風(fēng)化巖層和表層未處理的裂隙成為滲漏的主要通道，形成壩基滲漏。由于該設(shè)計(jì)主要是解決壩基底部基巖、壩體與岸坡接觸部位、閘井進(jìn)口底部滲漏及整體穩(wěn)定性問題，因此采用防滲帷幕灌漿的形式，以減少壩基基巖的滲漏量。

2.4左壩肩及庫岸處理

左壩肩壩體末端基巖出露高程低于正常蓄水位3.0m。基巖與表層粘土之間夾0.5m厚的強(qiáng)透水的卵礫石層，是水庫壩肩繞壩滲漏的主要通道。其次水庫建壩時壩肩基礎(chǔ)未經(jīng)處理，基礎(chǔ)座落于強(qiáng)風(fēng)化砂巖之上，中等透水性，水庫高水位運(yùn)行時強(qiáng)風(fēng)化巖層和表層未處理的裂隙也成為滲漏的主要通道，形成壩肩繞壩滲漏。

綜上所述，對砌石拱壩出現(xiàn)的裂縫、滲漏、穩(wěn)定等問題， 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況， 參考常規(guī)處理辦法， 結(jié)合砌石拱壩自身的獨(dú)特性， 因地制宜地制定合理的整治方案。

參考文獻(xiàn)：

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