浅谈中小型病险水库加固施工及质量控制

赵勇

摘要：目前中小型病险水库数量多,分布范围广,病险原因复杂多样对于不同的工程,应根据具体的坝型坝基和管理运用情况,分析病险原因,采取有针对性的处理措施。

关键词：病险水库；加固施工；质量控制

Abstract: at present, the number of small and medium-sized seepage path reservoir, wide distribution, seepage path for different reasons complicated engineering, should be based on the specific type of the dam foundation and management use dam, analyzes the reason for seepage path, to adopt targeted processing measures.

Keywords: seepage path reservoir; Strengthening the construction; Quality control

中图分类号: TV697 文献标识码：A文章编号：

一、工程实况

该水库控制流域面积总计为1.8万km2,总库容193亿m3,兴利库容96.2亿m3,设计灌溉面积约174万hm2,水电站总装机容量414MW,多年平均发电量6.85亿kw.h水库在防洪、灌溉、供水、发电等方面发挥了巨大的效益。 水库绝大多数建于20世纪50一70年代,受当时社会、经济、技术条件的制约,设计标准低、施工质量差,加上运行维护经费不足,建筑物老损严重,病险问题非常突出。当前共有病险水库1909座,其中大型8座中型81座小型1820座，按照省政府的要求,在2008年开始的3年多时间内,基本完成除险加固任务。

二、 中小型水库病险问题

2.1 防洪标准不足

主要表现为:一是设计标准偏低。原因可能是规范的问题,按照设计时的规范套,标准是够的,后来规范的防洪标准提高了,水库的防洪标准就变得不够了;也可能是大坝历经多次加高,导致水库总库容超过原设计规模;还有可能是水库下游城市规模扩大,或新建了重要的交通工况等设施,水库的防洪重要性提高了。二是水文系列改变,导致同等标准的洪水位增高了。三是泄洪或放水建筑物损毁废弃,导致泄洪能力降低,相应洪水位抬高。四是大坝填筑时未达到设计坝顶高程要求。通常表现为整体或局部坝段坝顶高程不足。

2.2坝基、坝身渗漏

省内许多中小型水库的大坝都建在低山丘陵之间的河谷及漫滩上,坝基地层结构和渗漏型式有以下几种:一是二元结构地基上部为冲积覆盖层,下部为砂砾石层。坝基渗漏的可能原因为:①部分大坝采用冲积覆盖层作为水平防渗铺盖。由于冲积覆盖层成份复杂,渗透性较大;②大坝粘土截水槽底部厚度不能满足接触渗径长度要求,或基岩上部裂隙风化等;③大坝水平粘土铺盖的长度厚度不足。二是砂砾石地基。铺盖长度不足,是这类坝基渗漏的主要原因。三是粉质粘土或壤土地基。这种地基在该地区的水库较为常见,通常地基土质渗透性能满足要求,出现坝基渗漏一般是由于清基不彻底等所致。四是岩石地基。出现坝基渗漏一般是由于清基不彻底或基岩上部裂隙风化等所致。

省内中小型病险水库拦河坝主要为土坝或砌石拱坝。导致土坝坝身渗漏的原因,一是坝身填土杂,就近取土,坡积土冲积土上坝,坝身土渗透系数大;二是填土碾压不实,坝体土质疏松渗透性过大;三是心墙、斜墙等防渗体不满足设计要求,如厚度、高度不足,土质渗透系数超过标准等;四是坝体施工质量差,坝身填筑接头及结合面多,且处理不规范,沿这些结合面出现渗漏;五是白蚁寄生等造成生物洞穴;六是穿坝建筑物损坏引起接触渗漏。砌石拱坝坝身渗漏,有可能是坝身裂缝所致,也有可能是砌筑砂浆老化所致。坝身裂缝的原因,一是大坝设计未分缝或分缝间距过大,二是大坝封拱温度过高。

2.3护坡不满足要求

护坡存在的问题可归结为:①无护坡或部分坝段无护坡。②干砌块石石质不符合要求或块径过小。③块石护坡下部无垫层。

2.4泄洪、放水建筑物老化

多数土坝都以坝下埋涵作为水库灌溉或供水的放水建筑物,且以预制混凝土管涵或浆砌石涵洞为主。经过几十年运行,普遍出现涵管混凝土或砌筑砂浆碳化、块石风化、管身开裂不均匀沉降引起分缝拉开或接头脱节等现象;多数小型水库的放水建筑物只有一道工作闸门,不设事故或检修闸门;闸门及启闭设施老化失灵,闸门漏水严重泄洪建筑物以开敞式溢洪道为主,少数中型水库建有泄洪闸泄洪建筑物的主要问题,一是污工结构砌筑砂浆碳化块石风化,边墙开裂失稳;二是无消能工或消能工不符合要求;三是闸门及启闭设施老化。

三、 除险加固的主要工程措施

3．1 防洪标准不足

针对大坝防洪标准不足的问题,应通过加大泄洪能力与坝体加高两种方案之间的技术经济比较来确定加固方案。若现状防洪能力与规定的标准相差较多时,一般采用加大泄洪能力的方式来解决问题,如果相差不大,则可通过大坝戴帽加高或增设防浪墙等方式来解决。

3.2 坝身、坝基渗漏

对于岩基渗漏,一般采用增设水泥灌浆帷幕的方式处理。中低坝,设置单排帷幕即可,高坝,多设置双排帷幕。

对于软基渗漏,应根据相对透水层厚度的不同,采用不同的处理方案。透水层厚度较小时,可采用垂直截渗,如高喷、塑性混凝土墙等,具体采用什么方式,要根据地质条件而定,对地下水流速较大的地基,应慎重使用高喷措施;透水层厚度较大时,则可采用水平铺盖的方式,水平铺盖防渗一般与下游反滤排水相结合。若水平粘土铺盖下部坝基为强透水层时,应按反滤要求设置过渡层。土坝的坝身渗漏处理,一是截,二是排,或两者结合“截”的方式常用的有防渗斜墙(粘土、土工膜等)粘土井柱、塑性混凝土墙等“排”主要是做下游刹陈棱体或贴坡反滤体。对于穿坝建筑物接触渗漏,应结合建筑物加固方案进行处理:对于涵洞拆除重建的,可采用涵洞周边换填粘性土、增设止水环等措施;对于涵洞加固的,可在洞外壁进行接触灌浆、设置环向截水帷幕等。浆砌石坝或混凝土坝的裂缝渗漏处理,主要是进行裂缝修补和灌浆补强，对于砌筑砂浆老化导致的渗漏,可进行表面重新勾缝增设防渗面板等。

3.3 护坡加固

护坡材料有现浇混凝土板、预制混凝土块、干(浆)砌块石等。加固内容包括新设、翻建、维修等。新设护坡应重点注意镇脚的稳定性,并每隔一定距离设一道浆砌石或混凝土隔埂。如采用预制混凝土块护坡,则应注意块体厚度是否满足防冲稳定性的要求。翻建或维修护坡的目的一般是增加垫层、更换风化或小径块石等、下游坝坡宜采用草皮护坡。护坡的设置应与坡面排水、交通台阶等统一考虑。

3．4 泄洪、放水建筑物加固

泄洪、放水建筑物依据其病害程度确定加固方案。土坝下埋藏式坛工结构、碳化、开裂或脱节的混凝土结构,均宜改建；如仅存在控制段病险、消能工不符合要求、闸门及启闭设施老化等局部问题,则可采用局部拆除重建或维修加固等方式处理。改建的方式,应视埋管深度而定。埋管不深,可就地拆除重建。埋管深,拆除重建开挖回填工程量极大,则宜封堵老涵,另选址新开隧洞。

四、质量控制

4.1筑坝材料

①软粘土冻土不能上坝②膨胀土只能用在坝体内部,不能用于填筑坝体表层③合理把握土料渗透系数大坝下游侧土料的渗透系数宜适当大于上游侧。用于护坡、砌坝、挡墙等的块石料,要能抵抗风化、冰冻作用,并能在水中长期浸泡而不软化。所用的块石料应新鲜完整,并有足够的强度。一般的岩浆岩、沉积岩中的硅质砂岩、石英岩和石灰岩,均可使用。页岩、泥灰岩、粘土岩抗水性弱,熔岩、角砾岩、千枚岩强度低,粗面岩、安山岩抗风化能力弱,不宜采用。

4.2灌浆帷幕

帷幕灌浆的质量控制重点,一是钻孔精度的控制,精度过低易造成相邻孔“开岔”现象,导致帷幕不能封闭,失去应有的截渗效果;二是灌浆压力控制,防止由于压力控制不当导致土坝坝体“劈裂”。

4．3截渗墙

高喷墙一般需先行开展围井试验。试验确定的参数在实际应用时还需要进行修正。截渗墙施工宜分段进行,先选择合适位置应用试验确定的参数施工一段墙体,达到一定龄期后钻孔取芯检查,验证施工参数的合理性。不宜一步到位,全面铺开,避免造成不必要的损失。塑性混凝土防渗墙的质量控制重点:①孔斜偏差②清孔与接头清洗③拔管。过早不能成孔,过晚可能造成铸管事故。具体何时合适,应由现场试验确定。

4.4穿坝建筑物开挖回填

开挖龙口边坡越陡,边坡上部新填土顺坝轴线单位长度范围内的沉降差越大,越易产生裂缝。规范规定开挖龙口边坡不宜陡于1:3。穿坝建筑物一般采用山墙挡土、洞口内缩的布置方式,导致穿坝建筑物附近渗径比坝体其他部位要短,更易发生渗漏。一方面,采用渗透系数较低的土回填,另一方面,采用人工夯实的方法进行夯实,确保填筑密实坝体回填的速度不能过快,以使最终沉降量的大部分(80%)能在施工期间完成。

五、结束语

中小型病险水库点多面广,实施除险加固是近几年我省水利建设的一项重要任务。文章对中小型水库常见病险情况及其原因进行了初步分析,提出了针对性的加固措施,并对加固施工中的质量控制要点进行了探讨。