中小型水庫(kù)土石壩管理及加固、防滲管理措施分析

楊考明 廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)小坑水庫(kù)管理處

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)高度重視水利工程建設(shè)，在全國(guó)范圍大規(guī)模建設(shè)大、中、小型水利水庫(kù)，以解決防洪排澇、農(nóng)業(yè)灌溉以及人畜飲水等問(wèn)題。近年來(lái)，各級(jí)黨政機(jī)關(guān)更是高度重視水庫(kù)的運(yùn)行安全，但是由于病險(xiǎn)水庫(kù)數(shù)量逐漸增加，而各級(jí)政府投入資金有限，因此，如何利用有限的資源有效對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行加固除險(xiǎn)以及防滲處理成為了迫切需要解決的問(wèn)題。基于此，有必要對(duì)中小型水庫(kù)土石壩的管理、加固、防滲方案進(jìn)行研究，以期為相關(guān)工作的開展提供一點(diǎn)參考。

1.工程概況

某水庫(kù)建設(shè)于1980年，屬于中型水庫(kù)，主要作用是防洪以及農(nóng)業(yè)灌溉，兼顧發(fā)展?jié)O業(yè)，該水庫(kù)大壩為土石壩，全長(zhǎng)為465m，壩頂寬度為6.4m，壩頂高程316.65m，防浪墻高程為315.65m，壩頂是混凝土路面。2018年上級(jí)管理部門對(duì)該水庫(kù)大壩進(jìn)行檢定核查，對(duì)其防洪能力、滲流穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性作出了鑒定，鑒定結(jié)果為三類壩，需要進(jìn)行加固除險(xiǎn)以及防滲處理。

2.土石壩管理

2.1 壩體維護(hù)管理

土石壩在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，受水力作用以及其他因素的影響，會(huì)導(dǎo)致壩體表面的完整性受損，進(jìn)而影響到壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及滲流穩(wěn)定性，因此，平時(shí)必須要做好壩體維護(hù)管理工作。維護(hù)管理人員平時(shí)要定期對(duì)壩體砌石以及混凝土板進(jìn)行檢查，并做好記錄，以便后續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，同時(shí)要注意檢查塊石護(hù)坡，若發(fā)現(xiàn)損壞要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

2.2 運(yùn)行安全管理

土石壩運(yùn)行安全直接關(guān)系到水庫(kù)是否能有效發(fā)揮防洪、農(nóng)業(yè)灌溉功能，一旦發(fā)生事故甚至?xí){到下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，水庫(kù)管理人員要注意做好運(yùn)行安全管理工作。一方面要定時(shí)對(duì)水庫(kù)土石壩進(jìn)行巡查，以隨時(shí)掌握土石壩的情況，防止土石壩被人為損壞或者惡意破壞，嚴(yán)禁人畜上壩；一方面要及時(shí)掌握水庫(kù)庫(kù)容以及水位，確保水庫(kù)水位保持在警戒水位以下，若遇到特殊情況，要及時(shí)向上級(jí)主管部門匯報(bào)。

2.3 觀測(cè)設(shè)備維護(hù)

觀測(cè)設(shè)備維護(hù)也是水庫(kù)管理工作的重要內(nèi)容，管理人員首先要注意對(duì)觀測(cè)土石壩形變的校核基點(diǎn)、位移以及沉陷標(biāo)點(diǎn)等加強(qiáng)管護(hù)；其次要注意管護(hù)好觀測(cè)壩體浸潤(rùn)線的測(cè)壓管，及時(shí)進(jìn)行加蓋上鎖，以免遭到破壞；最后要注意管護(hù)好水尺、量埝等相關(guān)觀測(cè)設(shè)備，以防受到損壞，影響觀測(cè)工作。

3.中小型水庫(kù)土石壩加固、防滲管理措施

根據(jù)上級(jí)主管部門對(duì)水庫(kù)土石壩的鑒定結(jié)果，結(jié)合水庫(kù)土石壩的實(shí)際情況，泥采用混凝土防滲墻對(duì)土石壩進(jìn)行加固以及防滲處理。

3.1 墻頂高程、底高程以及施工范圍確定

綜合考量本項(xiàng)目土石壩的情況以及加固、防滲處理要求，設(shè)計(jì)防滲墻墻頂高程為313.65m，防滲墻處于樁號(hào)0+055～0+417之間。施工平臺(tái)寬度設(shè)計(jì)為9.5m，符合最小寬度6.0m的要求。

3.2 材料選擇

綜合考量施工難度、工程造價(jià)、施工經(jīng)驗(yàn)等多方面因素，擬使用塑性混凝土，塑性混凝土適用于體厚度超過(guò)20cm的墻體，相較于普通混凝土，塑性混凝土彈性模量更小，可以適應(yīng)墻體地基形變，降低了墻體內(nèi)部應(yīng)力，降低墻體開裂的風(fēng)險(xiǎn)。墻體設(shè)計(jì)參數(shù)為，混凝土強(qiáng)度為C4，彈性模量1400MPa，允許滲透比降40～70，抗?jié)B標(biāo)號(hào)W6，滲透系數(shù)小于0.000001cm/s。

3.3 抗?jié)B墻厚度計(jì)算

關(guān)于抗?jié)B墻厚度需要考慮抗拉應(yīng)力、施工技術(shù)、施工機(jī)械設(shè)備、抗?jié)B比例以及抗?jié)B坡降等多重因素，根據(jù)公式：；其中d表示抗?jié)B墻體厚度，單位為m；K表示抗坡降系數(shù)，在本項(xiàng)目中取3；ΔHmax表示最大水頭差，在本項(xiàng)目中取9.21，單位為m；Jmax表示允許滲透比降，在本項(xiàng)目中取80。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)抗?jié)B墻體厚度為0.35m，結(jié)合類似水庫(kù)抗?jié)B處理經(jīng)驗(yàn)，最終決定抗?jié)B墻體厚度設(shè)計(jì)為0.40m。

3.4 施工方案

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)高程，將壩頂開挖至313.65m，開始防滲處理施工前，根據(jù)作業(yè)條件，確保施工平臺(tái)寬度不低于6.0m。

（2）修剪鋼混導(dǎo)墻。沿墻體軸線修剪鋼混導(dǎo)墻，高度為0.9m，厚度為0.30m，底部寬度為1.0m，上下游的導(dǎo)墻凈距控制在0.50m，墻體內(nèi)部需要配置鋼筋。

（3）泥漿拌制。泥漿主要原材料包括水、分散劑、增粘劑、膨潤(rùn)土以及防漏劑，其中膨潤(rùn)土需要符合表1各項(xiàng)指標(biāo)；水直接從水庫(kù)抽??；防漏劑使用鋸末、水泥以及粘土；分散劑使用純堿；增粘劑使用酸甲基纖維素。泥漿配合比如表2所示。

（4）造孔成槽。墻體造孔采用兩鉆一抓法，設(shè)備使用液壓抓斗式成糟機(jī)。根據(jù)本項(xiàng)目的地質(zhì)條件、機(jī)械設(shè)備性能等因素，槽段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為6.40m，如圖1所示。槽段接頭部分的處理采用接頭管法，一期槽孔完成施工后，在兩端接頭管后澆筑混凝土，初凝后取出接頭管。成槽施工時(shí)將沖擊鉆放置在導(dǎo)向槽上，完成定位后開始施工，導(dǎo)向孔成孔后采用液壓抓斗開始抓槽施工，施工順序?yàn)閺膬啥酥林虚g，首抓長(zhǎng)度為2.30m，次抓長(zhǎng)度為1.80m。

表1 膨潤(rùn)土指標(biāo)

表2 泥漿配合比表

圖1 槽段長(zhǎng)度劃分圖示

（5）混凝土澆筑施工。混凝土主要原材料包括水泥、細(xì)骨料、粗骨料、膨潤(rùn)土以及粘土，其中水泥使用普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料要求粒徑不超過(guò)3mm；粗骨料粒徑不超過(guò)35mm；粘土塑性指數(shù)在30以上。黏粒含量在45%以上；膨潤(rùn)土塑性指數(shù)在30以上，黏粒含量在60%以上。

混凝土施工擬采用泥漿下直升導(dǎo)管法，在澆筑施工時(shí)導(dǎo)管埋入混凝土深度不宜低于1.0m，混凝土面的上升速度不宜低于2m/h。注意埋入導(dǎo)管以及拔出導(dǎo)管時(shí)都要嚴(yán)格執(zhí)行施工要求，在本項(xiàng)目施工中連接導(dǎo)管采用的是快速接頭法。需要注意的是，在開始混凝土澆筑作業(yè)前，需要使用壓球法，以防止混凝土澆筑作業(yè)時(shí)快速下落的混凝土和泥漿碰撞發(fā)生絮凝反應(yīng)，影響混凝土澆筑施工質(zhì)量。

4.結(jié)語(yǔ)

我國(guó)中小型水庫(kù)的數(shù)量較多，其中土石壩應(yīng)用最為廣泛，在水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中受多種因素的影響，壩體會(huì)出現(xiàn)各種病害或者問(wèn)題，如果不進(jìn)行加固、防滲處理，勢(shì)必影響水庫(kù)作用的發(fā)揮。本文設(shè)計(jì)以混凝土抗?jié)B墻對(duì)壩體進(jìn)行加固、抗?jié)B處理，整體造價(jià)較低，加固、抗?jié)B效果良好，具有一定的推廣價(jià)值。