水利工程堤壩堵口施工技術研究

王更貴

(宣城市金水水利工程有限責任公司,安徽 宣城 242041)

水利工程是我國社會經濟發展過程中非常重要的組成部分,關系到社會生產進度以及人們的日常生活質量,因此受到了國家高度關注和重視。由于我國很多水利工程項目建設使用年限較長,在長時間的使用過程中受到地形條件、環境因素、人為性因素等干擾,造成水利工程水壩經常會出現裂縫滲漏等各種問題,因此做好水工程施工中水壩堤防工作非常關鍵。在具體施工過程中,通常情況下采用的是水壩堤防堵口施工技術,結合水壩產生的具體病害情況,對堵口施工技術方法進行合理選擇和應用,避免水利工程出現嚴重的滲水和漏水問題,防止出現嚴重的安全隱患,保證人們的生命財產安全,同時推動我國水利事業不斷朝著更高目標和方向上發展。

1 水壩堤防決口問題成因

1.1 水位上升過快

由于水利工程的堤壩水位上升過快,超過了水壩的允許排水速度,從而導致壩體、壩基和壩肩不能承受外力影響,當壩體基礎浸水強度超過允許排水強度時,壩體會因地基過濕而被水掏空,當水灌滿整個壩體時會造成壩內洪水頂托,從而使壩體潰決。比如:我國某地區防汛部門對已建好的3座水庫進行了安全檢查,3座水庫都位于長江支流監利河的河口附近,其中1座水庫是老水庫,建成于20世紀50年代;另1座是新水庫,在檢查中發現3座水庫大壩的基礎都出現了嚴重的裂縫、塌坑等險情,如果在水位上升過程中不能及時排水,就會造成整個大壩被淹,從而釀成巨大災難[1]。

1.2 壩體裂縫

裂縫是指壩體或壩基與周圍巖土體間的裂縫,壩體或壩基裂縫對壩體的穩定性有很大影響,有時甚至會使大壩決口。壩體裂縫有平面裂縫、垂直裂縫和斜向裂縫,其中,水平方向的橫縫對大壩穩定影響最大,水平向橫縫往往導致上游面排水不暢,導致下游面發生沖刷破壞,垂直向裂縫往往使混凝土表面剝落,降低大壩的抗滲性。此外,在洪水期和枯水期由于溫度差異會使壩體發生收縮或膨脹現象,這些因素都可能導致壩體裂縫,從而引起大壩的安全問題。

1.3 壩內淤積

壩內淤積主要是由于上游來水不暢,影響了水庫的正常運行,從而產生了壩體淤積、溢洪道淤積、放水涵管淤積等問題。由于上游來水量較小,特別是無大流量來水時,淤積的堆積問題表現更明顯,如果在洪水期間或泄水時排放受阻的情況下,會形成對壩體的壓力導致壩體發生變形甚至產生裂縫,同時泥沙在水流作用下也會使壩體產生淤積現象。通過對水庫大壩的觀測數據分析,統計出大壩壩體的淤積狀況,壩高越大、壩基寬度越寬、基巖埋藏越深、基巖沖刷程度越大的區域出現的裂縫或沉陷也越大,在一些特殊的狀態下可對水庫進行溢洪道清淤或更換泄洪設備等措施以排除壩內淤積。

1.4 土料強度差

土料強度較低,在土石料強度相對較高的地區,大壩往往出現潰決,但在土料差的地區大壩則較為安全,如果土石料強度太差在土料質量不佳的情況下,沒有對壩體進行足夠的保護,也會導致大壩潰決。目前,國內壩土質量尚不能滿足規范要求,缺乏長期的壩土質量跟蹤評價體系。另外,土壩工程投資巨大,技術復雜、工期長,導致許多大壩業主在土料供應不上時選擇使用質量差的土料進行填筑,這也是造成大壩潰決的重要原因之一。

2 水壩堤防堵口施工技術分析

2.1 施工準備工作

在水利工程施工過程中,要做好水壩堤防堵口施工技術的準備工作,保證水壩堤防工程施工建設的質量,避免出現質量安全問題。在開展堵口施工前要對堤壩周邊的地形地質進行勘測,進行填土操作前,則需要將這些數據以書面形式呈現出來,并做好相應的記錄工作。在施工前還需要對施工區域的土壤、地下水位等情況進行細致的考察,避免出現水土流失或土壤飽和現象[2]。在堵口施工過程中要確定具體的堵口時間與堵口方式,如果需要使用土石進行筑壩操作的話,則需要對壩體基礎進行加固處理。為了避免對堤壩的地基造成破壞,需要在修建堤壩前對其地基進行徹底清理干凈,如果需要使用混凝土進行填筑,則需要在施工前對混凝土的配合比、材料等內容進行明確。在開展堵口施工之前需要對工程的整體進度做出合理的安排與部署,并按照相關流程開展施工,對于需要修筑的堤防部位也需要有明確的規劃與設計,避免出現隨意修建和任意占地等問題。

2.2 拋石與鉛絲籠技術

在水壩堤防堵口施工過程中,采用拋石與鉛絲籠應用技術是最為常見的堵口施工技術,在拋投的時候需要采用質量良好尺寸適合的石塊,避免出現石塊掉落等情況,然后通過人力或者機械將石塊投入到水中或者較深的地方。在鉛絲籠應用方面需要對鉛絲籠的大小進行合理控制,避免過大或者過小。在選擇鉛絲籠時應該要利用鉛絲籠的抗沖刷能力強、承載力高等特點,在進行拋石與鉛絲籠應用時,需要選擇合適的拋石點以及石籠,然后利用機械或者人工進行拋投工作。在使用機械拋投的時需要注意操作人員是否存在違章現象,避免出現拋投工作不規范等問題。

2.3 進堵與合龍階段的施工技術

進堵階段在水利工程的水壩堤防堵口施工中是一項非常重要的環節,具體工作主要包括了進堵技術與合龍技術兩個方面。在進堵階段的施工過程中,主要需要考慮兩個方面的問題,其一是要對水壩堤防的地形條件進行充分的分析,了解其水流運行狀況;其二是要對進堵口進行合理的設計,以此來保證水壩堤防堵口施工的順利進行。首先,要對水壩堤防的水文狀況進行充分了解,并將其作為進堵階段施工的重要依據。在這一環節需要重點關注其進水口與截水口處水流運行狀況,然后要對進堵所需要的材料、數量及型號等進行充分考慮[3]。在進水口與截水口處開展堵口工作時,一般都需要使用大量的土料、混凝土、石料等材料,但是在實際施工過程中進堵材料要根據實際情況進行合理選擇。在實際施工過程中需對堵口材料進行科學配制,對進堵口工藝進行科學設計與布置,在進堵與合龍階段都要保證進口處的水流速度相對平穩,為堵口施工工作提供良好的條件,并且采取必要措施來避免堵口過程中出現流砂問題。在進水口與截水口處需要設置臨時擋水設施,在必要時可以進行一定數量的裝料作業,這一階段工作重點是保證進水口與截水口處結構能夠穩定,順利地進行堵口工作,提高堵口工作實施效率及質量。

2.4 復堤階段的施工技術

在水壩堤防工程堵口施工技術應用過程中,為了能夠對水壩堤防工程進行有效的加固,需要將壩體上的決口進行堵死,從而保證水壩堤防工程能夠正常運行。在這個階段為了保證水壩堤防工程的質量安全,需要對水壩堤防工程進行復堤工作。在復堤階段主要需要做好以下3個方面工作:①復堤段與原堤要具有良好的結合,并且要在原堤的基礎上對新堤的位置進行有效的加固;②在復堤段內要配置鋼筋混凝土塊等材料以保證其穩定性與安全性;③復堤后還要對壩體進行填土工作。在壩體填筑工作中,筑壩材料需進行分層填筑碾壓,保證碾壓遍數與碾壓強度,按設計要求將堤身填筑成壩體的標準尺寸[4]。

2.5 截流技術

截流技術是指在水壩堤防工程建設過程中,對河道進行截流施工保證工程的正常運行,通常情況下,在工程中截流技術分為兩種:①明渠截流技術;②水壩堤防決口后的截流技術,在進行明渠截流施工時,需要按照先高后低的原則進行。一般來說,在明渠截流施工中,要保證水位的降低幅度不低于其高度的一半,在完成水壩堤防工程截流施工后需要及時開展后期工作,對堤身進行加固處理。如果不能及時對堤身進行加固處理會導致堤身發生崩塌、滑坡等質量問題,進而影響水壩堤防工程的正常運行。水壩堤防決口后需要通過人工或機械設備對決口處進行封堵,但如果在施工過程中不能保證施工質量安全的情況下,也可能會導致水利工程出現坍塌問題,因此,需要及時開展后期工作對決口處進行封堵處理。在水利工程中,水壩堤防工程的堵口施工技術主要有機械堵流、人工堵流、空底截流、拋石堵流等多種技術方式,其中機械堵流是應用最廣泛的一種堵口技術,通常情況下在水壩堤防工程施工中采用這種技術措施,結合決口位置的水體滲漏程度和后續的發展態勢對其進行針對性選擇和控制,保證堤壩的安全性。

2.6 堵口施工后的技術

在完成堵口施工后,需要對水壩堤防的堵口施工開展下一步工作,首先,需要進行堵口施工后的復堤,將堤壩恢復到正常的設計斷面,然后對壩防的裂縫、漏水等問題進行處理,并進行壩坡以及堤身的修整工作。為了確保堵口施工之后的質量滿足相關要求,需要在水壩堤防完成堵口施工后立即進行驗收工作,要按照相關的規定對堵口施工后的位置進行放線與劃線工作,同時對堵口施工后的壩頂高程、位置及相關尺寸進行確定;然后對壩頂高程與位置進行復核,對壩堤上原有的裂縫、漏水等問題進行檢查并及時修補[5]。在完成驗收工作之后要在相應地點設立相應警示標志。最后,在水壩堤防堵口施工結束后,需要將水壩堤防堵口段的相關工作內容,以及要求告知施工單位相關負責人,在完成水壩堤防堵口段工程以后需要對相關材料與設備等進行封存管理工作,在完成水壩堤防堵口段工程以后,需要對堵口段內原有的垃圾、雜草以及其他雜物進行清理與處理,在堤壩工程完成后要設置相應警示標志。

3 結 語

綜上所述,水利工程施工過程中,水壩堤防堵口施工技術的應用非常關鍵,要求工程施工單位在實際施工當中,必須要結合工程的實際情況,對水壩堤防堵口施工技術方法進行針對性選擇和使用,對水壩產生滲漏等其它問題進行有效處理,防止堤壩形成更加嚴重的安全隱患,以此來保證水利工程整體施工質量和安全性。