2018浅谈小型水库土石坝的除险加固技术

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　　摘要：小型水库是我国防洪体系与水利基础设施的重要组成部分，在防洪、灌溉、供水、发电和改善生态与环境等方面发挥了巨大的作用。但受多种原因影响，造成小型水库土石坝病险率高，有相当一部分存在着防洪标准低，渗漏、破损严重，工程管理薄弱等问题。本文针对小型水库土石坝的安全隐患问题，提出了相应的除险加固措施。
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　　关键词：小型水库；土石坝；除险加固
　　中图分类号：U457+.3 文献标识码：A文章编号：
　　Abstract: Small reservoirs in water conservancy and flood control system are an important part of the infrastructure, in flood control, irrigation, water supply, power generation and improve the ecological and environmental play a large role. But by many reasons influence of a small reservoir earth dam seepage path rate is high, there are a number of flood control standards which have low, leakage, breakage serious, engineering management problems such as weak. This paper aims at the small reservoir of earth-rockfill dam safety concerns, and puts forward the corresponding problems of reinforcement measures.
　　Key Words: small reservoirs; earth dam; reinforcement problems
　　
　　1.小型水库土石坝安全隐患问题
　　 1.1 防洪和抗震标准低。因工程建设、水文系列延长或运用方式改变等原因，不少水库坝顶高程不够、泄洪能力不足导致防洪标准偏低。全国有近万座小型水库存在防洪能力不足问题，约占小型病险水库总数的50%。因洪水漫顶导致小型水库垮坝的事例所占比例超过半数。按2001年中国地震动参数区划图界定场地地震动参数和现行水工抗震规范复核很多水库抗震标准偏低，不满足抗震要求。
　　 1.2 稳定性差、渗漏严重。我国许多水库大坝存在坝体断面不足，存在抗滑不稳定、裂缝多等问题。不少水库大坝尤其是土石坝存在坝基、绕坝、坝体渗漏和流土、管涌、接触冲刷等渗流破坏等问题，严重危及大坝安全。全国约有近万座小型水库存在渗流安全问题。
　　 1.3 泄水建筑物老化、破损现象严重。目前很多水库的输、泄水建筑物老化，破坏严重，不同程度的存在着结构破损、裂缝多、漏水严重、失稳、冲蚀严重等问题，危及坝体安全。
　　 1.4 配套设施不完善。我国小型水库工程管理建设相对薄弱。防汛道路、通讯和照明设施、安全监控和预警预报系统等配套设施极不完善，自动化程度不高，管理手段和技术水平落后。水库大坝观测设施老化落后，无法对大坝运行状况进行准确判断，而有些水库根本没有观测设备，无法对大坝进行安全维护和监测。较多水库防汛公路标准低、破损严重，甚至没有防汛道路，难以应付突如其来的汛情、险情，不能及时运送防汛物料，易错失抢险。
　　2.小型水库土石坝的除险加固设计
　　 2.1 坝体尺寸设计。工程的坝顶宽度当前为2.5m~4.0m,根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)(以下简称《导则》)有关规定,考虑工程构造、防汛抢险、交通、新农村建设等需要,本次加固坝顶宽度按4m设计。依据《导则》规定,坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和,根据该水库不同运行工况下静水位的坝顶超高核算坝顶高程。本次加固坝顶高程确定为235.24m,在现有基础上加高坝顶0.94m,并在上游坝肩修建0.8m高防浪墙,则防浪墙顶高程为235.24m。
　　 2.2 迎水坡工程。迎水坡进行补土以达到设计坡比,并进行翻压。采用干砌块石护,护坡石下设反滤层。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001),选用块石宽×厚为0.30m×0.20m,块石长度不小于50cm;每隔20m设浆砌石隔梁,断面尺寸为0.7m×0.7m,沿坝脚设浆砌石齿墙。原有反滤体由于多年运行,部分坍塌,反滤体外部淤积粘土,排水效果差,现排水体顶部高程不满足规范要求,故本次加固对其拆除重建。反滤体形式按实际现状选用贴坡排水体,护坡反滤层自上而下第一层为2cm~4cm石子,厚15cm,第二层为200g/m?L反滤土。顶部高程按照规范要求,贴坡排水体顶部高程应高于坝浸润线出逸点不小于1.5m,根据渗流计算成果确定反滤贴坡排水体的顶部高程为91.5m,底部设两级反滤层。 2.3 渗漏处理工程。根据安全排查可知,该工程建坝时坝基清基不彻底,坝脚多处渗水,通过对坝基进行帷幕灌浆,彻底根治了坝基渗漏问题。具体渗漏处理的要求为:保证坝体和坝基的渗流稳定,其抗渗比降和渗透流速满足稳定要求;控制渗流量,尽量减少渗漏损失;控制下游剩余水头,防止渗透变形破坏,保证下游边坡稳定,减少下游沉降。渗漏处理的总原则是“上截下排”,“上截”即在坝轴线以上部分堵截渗流途径,防止和减少渗漏水量渗入坝体和坝基;“下排”就是在下游做好反滤导渗排水设施,使渗入坝体、坝基的渗水在不带走土颗粒的前提下安全通畅地排向下游。 3.小型水库土石坝除险加固措施
　　 3.1 槽孔划分。对于划分槽孔，应充分考虑地基的工程地质和水文地质条件、混凝土供应强度、施工部位、造孔方法及延续时间等因素。混凝土防渗墙槽孔划分为一期、二期孔，奇数号为一期槽孔，偶数号为二期槽孔。为避免坝体槽孔集中受力而产生裂缝、漏浆、塌孔等事故，施工顺序采用先施一期槽孔，其次二期槽孔。每个槽孔分为主副两孔，塑性混凝土防渗墙共五个槽段，长度 6.8m。每个槽孔主孔四个、副孔三个，主副孔单孔长度分别为 80cm 和120cm。
　　 3.2 槽孔建造。槽孔建造的施工方法根据不同的地层条件以及不同的施工器具，在不同的施工条件下选择两钻一抓法、钻劈法和抓取法等。在造孔机具的选择上，其性能必须达到设计要求的有关指标、有较好的排渣性能、操作简便安全，能灵活移动。混凝土防渗墙采用 CZ- 22 型冲击钻凿机，主孔钻劲，副孔劈打，泥浆固壁，用大直径抽砂筒出渣。
　　 3.3 施工用泥浆的制备。混凝土防渗墙在塑性混凝土拌和方面采用 0.56m搅拌机，黏土以泥浆形式加入搅拌机内。再使用相关的测量仪器对泥浆的密度、失水量与泥饼厚度、泥浆粘度、胶体率以及稳定性和含沙量进行检测，以选择满足性能指标的泥浆。同时在施工的不同环节其性能指标的测定也有所差异。
　　 3.4 清孔换浆。清孔是通过置换泥浆、抽取孔底沉渣、接头刷洗的方法进行的，必要时使用空压机进行辅助清渣。在使用环砂石泵或潜水排污泵吸出槽底沉渣和槽内泥浆的同时补入新鲜的或者是已经被过滤处理的泥浆来置换孔内含有大量砂石和岩屑的泥浆。
　　3.5 混凝土浇筑。混凝土浇筑是整个施工过程中最重要、最复杂的环节，是影响混凝土防渗墙施工质量的重要因素。在浇筑混凝土时，必须保证拌和物的质量和浇筑过程的连续性。浇筑前，拟定浇筑方案，绘制浇筑指示图，核对浇筑方量。
　　结束语：
　　 通过分析小型水库土石坝的隐患所在,依据规范对大坝坝坡稳定、渗透稳定进行了坝体尺寸的重新设计,并采用碾压试验等方法确定各项施工填筑参数,在施工中严格按施工填筑参数控制压实质量、铺筑厚度、材质级配等各项指标。实践证明其所采取的除险加固措施取得了较好效果,值得推广。