土石壩病害特點(diǎn)及除險(xiǎn)加固技術(shù)

李蓓 李海彬 韓國(guó)梁

【摘要】土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。其優(yōu)點(diǎn)是：就地取材，節(jié)省鋼材、水泥、木材等重要建筑材料，減少了建壩過(guò)程中的遠(yuǎn)途運(yùn)輸；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修和加高、擴(kuò)建；土石壩的壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)，有適應(yīng)變形的良好性能，對(duì)地基的要求低；施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組合機(jī)械快速施工。其缺點(diǎn)是：壩身一般不能溢流，施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大等。本文主要對(duì)土石壩工程類別、工程建設(shè)中存在的病害進(jìn)行分析以及在施工實(shí)施過(guò)程中應(yīng)如何確保工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】土石壩；病害特點(diǎn)；除險(xiǎn)加固工程

近些年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家加大了對(duì)于水利設(shè)施的投入力度，各地掀起了一輪建設(shè)水利設(shè)施的高潮。在這一建設(shè)過(guò)程中，土石壩以其所具有的優(yōu)勢(shì)在建設(shè)過(guò)程中占據(jù)著重要的地位。在廣泛應(yīng)用土石壩的過(guò)程中，由土石壩病害所導(dǎo)致的變形乃至潰壩問(wèn)題不容忽視，應(yīng)當(dāng)做好對(duì)原有及新建土石壩相應(yīng)的防滲加固措施，提高土石壩的使用可靠性及使用壽命。

1、土石壩病害的原因

1.1設(shè)計(jì)問(wèn)題

設(shè)計(jì)質(zhì)量差的問(wèn)題，由于小型土石壩設(shè)計(jì)工作大多由建設(shè)單位組織工程設(shè)計(jì)招標(biāo)，具有高水平設(shè)計(jì)技術(shù)能力的設(shè)計(jì)單位不屑來(lái)承攬業(yè)務(wù)，中標(biāo)單位基本為一些資質(zhì)等級(jí)較低的設(shè)計(jì)公司中標(biāo)，存在著設(shè)計(jì)水平較低，專業(yè)性較差。設(shè)計(jì)人員組成的主力大部分為剛從院校畢業(yè)的學(xué)生，所完成的設(shè)計(jì)成果同現(xiàn)場(chǎng)情況脫節(jié)，水力水文計(jì)算數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，施工圖設(shè)計(jì)粗制濫造，造成施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后返工，釀成質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失。

1.2施工原因

土石壩大壩出現(xiàn)滲漏時(shí)對(duì)壩體的破壞一般有兩種情況，即滲透造成的破壞和壩體發(fā)生變形后的破壞。由于滲透造成的破壞經(jīng)常是大壩基部出現(xiàn)滲流，使壩基周圍巖石層的土粒發(fā)生松動(dòng)并出現(xiàn)變形，這種現(xiàn)象就屬于滲透變形破壞。在滲流的破壞下，壩體抵抗水流的沖擊張力變小，很容易在一些工程質(zhì)量薄弱部位出現(xiàn)裂縫、彎曲變形、滑坡甚至潰壩的危險(xiǎn)。由于土石壩大壩滲流處理不恰當(dāng)，或處理不及時(shí)，使水從圍護(hù)區(qū)域內(nèi)向外滲水，從而出現(xiàn)大量?jī)?chǔ)水滲出的現(xiàn)象，如果不能有效防治，就有可能出現(xiàn)土石壩圍壩或者大壩基部滲出水的量很大，不但蓄水量降低，還有可能使下游的水位升高，會(huì)出現(xiàn)農(nóng)田淹沒(méi)、建筑物基部浸水等現(xiàn)象，給人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成較大損失。

1.3管理問(wèn)題

項(xiàng)目管理問(wèn)題。有資金保障，合理的實(shí)施與管理方案是關(guān)鍵。必須要有一個(gè)分工明確的管理方隊(duì)伍，才能確保工程質(zhì)量，達(dá)到除險(xiǎn)加固的目的。否則項(xiàng)目管理不到位，造成工程質(zhì)量差，加固工程失效，這方面的例子也不少。

2、土石壩除險(xiǎn)加固技術(shù)

2.1土石壩施工中壩體和壩基的結(jié)合

土石壩施工中壩體和壩基的結(jié)合處是關(guān)鍵施工部位，因?yàn)檎麄€(gè)土石壩的自身重量以及投入使用后外力所產(chǎn)生的壓力和重量都要由壩基來(lái)承受，因此壩基的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性直接影響了整個(gè)大壩的運(yùn)行質(zhì)量和安全性。在施工過(guò)程中要嚴(yán)格選擇壩基材料，科學(xué)計(jì)算壩高以及壩基能夠承受的最大壓力。如果壩基不需要特殊處理即可進(jìn)行壩體施工，可以對(duì)壩基進(jìn)行刨毛和重新碾壓，具體是對(duì)壩基進(jìn)行表面含水量的處理，使壩基整體處于含水量的最大值，之后根據(jù)預(yù)先計(jì)算得到的碾壓參數(shù)作為依據(jù)，對(duì)壩基進(jìn)行壓實(shí)處理后再鋪土壓實(shí)。如果壩基屬于非黏性土的材料，則必須現(xiàn)對(duì)壩基進(jìn)行整體壓實(shí)的處理，在壩基上鋪上第一層土料，之后使用輕型機(jī)械對(duì)壩基進(jìn)行碾壓處理。如果壩基屬于巖基的材料，則需要現(xiàn)對(duì)巖石表面凹凸不平的平面進(jìn)行磨平、裂縫填充的處理，如果是已經(jīng)破碎的基巖則還需要進(jìn)行灌漿的處理。

2.2土石壩滲漏處理措施

混凝土防滲墻。此加固方式，可以在土石壩不放空水的情況下進(jìn)行施工。防滲采用置換的方法，施工的質(zhì)量相對(duì)其他工程的施工方式來(lái)說(shuō)比較容易監(jiān)控、耐久性好、防滲水性高。

劈裂灌漿。劈裂灌漿是在土石壩沿壩軸線布置豎向鉆孔，采用壓力灌漿將壩體沿壩軸線方向打開(kāi)，灌入泥漿，之后形成20cm厚的連續(xù)泥墻，目的是為了達(dá)到防漏加固。同時(shí)，泥漿使壩體濕化，增強(qiáng)壩體的密實(shí)度。而存在的缺點(diǎn)是只能適用于一般壩高50m以下的墻壩，并且要求在水位很少的情況下才能進(jìn)行；灌漿的壓力不易控制，可能導(dǎo)致灌漿過(guò)程中壩體出現(xiàn)不穩(wěn)、滑坡等現(xiàn)象；有時(shí)會(huì)出現(xiàn)灌入大壩壩體中的泥漿凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)、耐久性比較差；防止劈裂灌漿與基巖和剛性建筑接觸處沖刷難度大，對(duì)施工人員的經(jīng)驗(yàn)要求非常高。

高壓噴射灌漿。先用鉆機(jī)打孔，然后將噴射管置于孔內(nèi)含水管、水泥漿管和風(fēng)管，由噴射出的高壓射流沖擊破壞墻體，同時(shí)隨噴射流引入水泥漿液與被沖切的土體摻攪，噴嘴上提，泥漿凝固。高噴灌漿起初是用于粉土層和砂土層的防滲，多年來(lái)在砂礫層中也起著一定作用。

2.3其他注意事項(xiàng)

對(duì)于土石壩普遍存在的壩基滲漏、繞壩滲漏等滲漏問(wèn)題要進(jìn)行全面的排查，通過(guò)使用帷幕灌漿的措施進(jìn)行處理。對(duì)于溢洪道的加固處理，要在充分分析項(xiàng)目特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從水調(diào)節(jié)計(jì)算、溢流堰優(yōu)化、溢洪道優(yōu)化等角度具體提出科學(xué)、合理的溢洪道優(yōu)化改造設(shè)計(jì)方案。對(duì)于裂縫問(wèn)題要進(jìn)行施工處理控制，主要包括橫向裂縫和水平裂縫兩類。對(duì)于水平或垂直的裂縫可以直接進(jìn)行沙壤土的填入及搗實(shí)密封處理，對(duì)于橫向的裂縫則需要先進(jìn)行開(kāi)挖處理后再進(jìn)行回填，具體開(kāi)挖過(guò)程中一般采用梯形斷面的方式進(jìn)行處理，從而能夠保持較好的回填土和壩體之間的結(jié)合。由于土石壩本身一般建造在支流的位置，因此要對(duì)其上下游的壩坡進(jìn)行專門的加固處理。

綜上所述，我國(guó)在總結(jié)土石壩除險(xiǎn)加固上，論述了各種加固方法及一些相關(guān)技術(shù)。防洪安全方面，迫切需要除險(xiǎn)加固。該文論述了土石壩病害特點(diǎn)，探討了土石壩除險(xiǎn)加固技術(shù)和簡(jiǎn)單的處理措施。目前應(yīng)對(duì)土石壩除險(xiǎn)加固意識(shí)進(jìn)行推廣，全面做好水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作。

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