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  • 水利水电论文:对加快病险水库除险加固工作的思考和实践



    步步高论文发表www.lunwenup.com 更新时间:2016-08-26 18:17
      我国的小型水库多建设于 20 世纪 50 年代~ 70 年代,运行年限有些已经超过了 50 年,且由于建设时的设计条件、施工技术和技术限制等,坝体建设标准较低,建筑质量较差,坝基、坝体渗漏严重,坝体存在裂缝等问题,运行过程中存在严重的安全隐患。重庆地区小型水库也存在类似问题,大坝多为土石坝,多采用人工铺土,人工石磙碾压,无压实标准,坝端与岸坡接合部位置等关键部位也是采用用人工夯实,建筑质量较差。文章首先分析了小型水库的特点,并分析了建设中存在的问题,然后提出了小型水库出险加固的技术措施与建议,希望能为还正在进行除险加固的病险水库提供借鉴。
      一、小型水库的特点及安全隐患
      现存的大部分小型水库,均为病险水库,水库大多为土石坝,包括大坝、溢洪道和放水设施三部分。现阶段,小型水库的特点和存在的问题包括以下几点:
      (一)设计基础资料不完整,数据缺乏准确性
      小型水库设计基础资料缺失、不完整和数据缺乏准确性,一些水库设计质量堪忧,尤其是缺少水文、地形和地质资料等,比如缺乏库容、水位 - 面积 - 库容等资料,需要重新审核。而水库运行资料聊胜于无,一些资料只能从当地人的口头描述中来获得历史高水位,准确性不足,地址及周围地质情况不确定,增加了设计前期工作的难度和工作量。
      (二)坝体防洪能力不符合要求
      小型水库大坝防洪能力达不到相关的技术要求,其主要表现为防洪能力低于设计标准,也不能够满足现行水库设计标准的相关要求。而坝体防洪能力不足的具体表现为:坝体高度不符合防洪设计要求,本地农民多用于水库蓄水、多灌溉、少泄水;库岸冲塌失稳、库区淤积较为严重,库容损失较多;溢洪道宽度较窄,并且缺少消能设施与衬护相关设施,有的水库甚至没有修建溢洪道。
      (三)坝体结构安全隐患大
      小型水库大坝坝体结构所存在的安全隐患,主要表现为:坝体淡薄,迎水面坝体冲掏严重,坝坡较窄,坝基位置含水量较多,且处于淤泥层中,从而使得坝坡抗滑稳定性达不到设计要求。坝后渗水严重,导致坝后稳定性也打不到设计要求,溢洪道泄流过程中,易冲击坝脚,危机坝体整体安全性。
      (四)存在严重渗漏问题
      水库存在严重渗漏问题,是小型水库普遍面临的一个问题,其主要表现在水库坝基及其两岸边坡在清理之时达不到标准要求,而且岩层存在风化裂隙,使得坝基和两岸边坡存在有渗漏的路径,并且坝体所用的填筑料质量较差,在碾压的过程中密实度不够,导致渗透系数较大。同时,坝前五防渗处理,坝体渗漏严重。坝后无反滤或者反滤破坏,以至于坝后发生坍塌,危机坝体安全。同时,水库出现渗漏现象,若不加以治理,久而久之就会使水库积蓄的水资源缓慢流失,造成水资源的浪费,甚至更为严重者会影响水库的整体粘合性,引起水库的坍塌,对社会经济以及下游地区的生产生活造成严重的影响
      (五)基础设施不安全,运行管理不到位
      水库基础设施不安全,运行管理不到位,水库道路不畅,上坝无任何道路,且部分水库溢洪道兼有入库公路作用。没有安排专业、专职管理人员进行水库的管理,也没有对问题采取有预见性的措施和对策。
      二、小型病险水库出险加固技术措施
      根据小型水库的特点,出险加固遵循安全、实用的原则,完善水库的基本资料与“三大件”。
      (一)完善水库基础数据
      在小型病险水库出现加固之前,相关的建设施工单位需要对库区及周边地区的地形进行详细的测量,获取准确资料,重新绘制水库水位 - 面积 - 库容曲线;根据现行防洪标准,以及省暴雨洪水查算手册,由相关人员计算好相应频率下的洪水过程线,为重新确定水库溢洪道型式和尺寸提供必要的帮助。通过调洪验算,准确确定水库正常水位、校核洪水位、正常库容、总库容等特征数据,从而为水库坝体加固提供基础性数据。
      现场勘测坝基及周围地质情况,取样土石方,并按照室内土工试验结果,获取土工参数,从而确保加固的质量。
      (二)挡水建筑物加固措施
      一是坝体加高增厚措施。目前,小型病险水库本身的坝体较为单薄、大坝的高度不够,在进行加固的过程中需要给予增高加厚处理,而增高加厚的工作通常是在大坝上游进行,并尽可能地与坝体防渗工作相结合,将坝顶宽度控制在3.0 ~ 5.0m;对于坝后而言,应当尽可能减少土体填筑的施工。
      一般来说,坝后新增土体填筑,其主要是由于原坝体土料的粘合度不达标,一旦出现降雨天气,新老土相结合就可能会出现大面积的滑坡现象,带动老坝体剥落,对坝体安全构成严重的威胁。
      二是大坝防渗加固处理。在小型病险水库坝体防渗处理的过程当中,主要采用的是“上堵下排”的原则。其中,在采用“上堵”原则的过程当中,主要采用的措施包括水平防渗以及垂直防渗等两种类型。一般来说,根据小型病险水库除险加固的相关技术要求,水平防渗措施主要有黏土铺盖相结合的下排开挖导渗沟、减压井以及水平盖重压渗等多种形式;而垂直防渗的措施主要包括混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗以及土工合成材料防渗等多种形式。下排的措施主要是加设排水体。结合坝体加固可以选用“上游坡设置黏土斜墙、黏土铺盖与坝基截水槽”方案,采用黏土斜墙防渗型式时,在严格控制坝坡基础上,确保斜墙底部 3.0m,从而确保防渗要求。如果大坝顶部为 3.0m,则可满足施工需求,不需要人为加宽坝顶,大坝加固断面图详见图 1。同时,也可以选用垂直防渗措施,在使用垂直防渗之时,可以利用砂垫层、复合土工膜、砂保护层、碎石垫层以及砼预制块护坡相结合的防渗措施,并且,在水库坝基的坝肩之处进行防渗加固之时,可以使用帷幕与灌浆相结合的方式,在土工膜高程以下与坝基之间采用冲填灌浆,从而起到防渗的效果。
      三是大坝下游反滤加固处理。小型水库很多没有反滤排水设施,对于这些小型病险水库,需要做好反滤加固的所示,即设置好贴坡以起到反滤的功能;而对于已经具备反滤排水设施的小型病险水库而言,首要的任务就是需要对反滤排水设施进行翻修,逐渐完善反滤设施。并且及时拆除失去翻修价值的反滤排水设施,进行重建工作。
      四是上下游护坡加固处理措施。土石坝上下游存在护坡的,应利用当地有的护坡材料,优先使用护坡修补加固方案。
      而对于没有护坡的水库,则需要新增护坡,上游护坡可以选用 8cm 厚度的砼预制块或干砌石护坡,下设垫层;下游护坡通常采用框格草皮护坡。
      五是水库大坝坝顶加固处理。水库大坝坝顶加固处理通常采用砼结构路面,下设垫层,砼路面宽度通常为3.0m ~ 5.0m,具体宽度根据原有坝顶宽度和加固宽度确定,保证与上坝公路相连,确保汛期物资的顺利输送。
      (三)水库溢洪道溢洪道加固措施
      水库土石坝泄水建筑物,应选择使用泄洪能力较大、运行管理方便的岸边,采用敞开式无闸控制溢洪道。一般而言,溢洪道多为宽顶堰:一是复核现状宽度是不是满足设计要求,如果不满足设计要求,则应考虑溢洪道加宽至设计要求时。而对于集雨面积较大、河道坡较陡、洪水量较大时,可能对溢洪道产生影响,应采用实用堰型式,提高水库溢洪道的泄洪能力。
      (四)放水建筑物加固处理
      小型水库原有卧管多属于砌石结构,推荐采用将原砌石结构拆除重新浇筑钢筋砼结构的斜卧管,并做好与涵管的衔接,对于卧管放水孔可采用铸铁板或是混凝土墩型式封堵和开启,方便放水和蓄水。原有水库大坝涵管多为砌石结构,漏点在大坝下面,难以查找,可采用涵管内套管方案,对报废涵管采用拆除或封堵助理。若原涵管较小或是堵塞较严重无法内套管,可选用原址或异址重建钢筋砼结构涵管,但这一方案投资较大。
      三、建议
      为了更好加固小型病险水库,应做好以下几方面工作:一是加大人力物力投入,形成长效机制,很多病险水库由于资金投入不足,特别是配套资金不足,而导致迟迟得不到加固处理,所以应加大资金投入,并引入社会资本进入,为病险水库处理提供资金保障;二是运用科技成果,确保水库出险加固质量,更多运用新技术、新方法和新工艺,在工程设计和管理中,尽量提升病险水库加固科技含量,并建立水库自动化监测、评价和管理系统。
      结语:
      我国小二型水库多数是建设于 20 世纪 50 ~ 70 年代,由于建设时的技术水平较低,设计标准要求低,且经过了多年的服役,多数存在渗漏、开裂等问题,需要给予小二型病险水库进行出险加固处理。文章对小二型病险水库存在的问题进行了分析,指出了渗漏严重、无溢洪道等问题,然后从输水建筑物加固处理、加大投入、提升建设加固技术含量、水库溢洪道加固处理等方面提出了加固处理,确保水库的安全运行。
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