病險水庫除險加固工程設計探討
時間:2022-05-15 03:19:35
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我國社會經濟的不斷發展、龐大的人口基數,讓水資源面臨著越來越緊缺的局面,我國水利工程重點工作內容是合理開發和利用水資源。對于目前小型病險水庫來說,水庫的調節能力較低,大部分的病險水庫都存在著滲透問題,造成水資源的嚴重浪費,甚至能嚴重危害到水庫大壩自身的安全。另外,在實際使用中水庫的設計灌溉面積都遠遠地大于實際有效灌溉面積,使得灌溉渠道的水量使用率較低。當遇到干旱的季節,水資源短缺時,會出現水庫供水能力嚴重不足的現象。水庫下游人們的生命財產安全和水庫大壩存在的安全隱患息息相關。近年來,洪澇災害的頻發、超標準的洪水不斷出現等一系列問題都使病險水庫的安全問題異常突出;因此,對小型病險水庫進行除險加固工程合理的設計是非常重要的。
1小型病險水庫工程現狀
目前,針對我國多數的小型病險水庫來說,大多數的水庫修建的時間較長,與科技發達的現在對比有一定時間上的差距,受限于當時的技術水平、人力、物力等因素的影響,當時的水庫工程項目多是實行邊勘測,邊設計,邊施工的“三邊”工程。絕大部分是當地的居民提供勞力建設而成,從水庫工程建設的施工程序上來看,由于受當地區域經濟水平的限制,資金投入的力度不夠、沒有先進的技術支撐,施工作業不夠規范。一部分的水庫大壩通常都存在清基不徹底的問題,對水庫大壩基礎處理工作不到位、壩體填筑材料質量不高等,多數的水庫一直以來都處在帶病運作的狀態中;再加上相關的運行管理部門對水庫的管理不完善,長期以來都不能充分發揮水庫的經濟效益,針對水庫大壩存在的諸多安全隱患問題,也加劇了水庫中水資源在不同程度上的浪費,使小型病險水庫除險加固工程設計工作陷入困境。
2小型病險水庫除險加固設計的原則
目前,在我國水庫大壩中數據比例最大的是土石壩,在水壩中危險程度最高的也是土石壩。由于水庫工程建設狀況較為復雜、施工技術以及建筑材料的選擇條件極容易發生改變,并不是所有的除險加固技術都是通用的,每一種除險加固技術都有一定的范圍適用性。因而,在對小型病險水庫除險加固工程設計時,應遵循以下的施工原則:一方面,要分析水庫的病險情況,全方位的考慮各種水庫的加固要求,要對加固的指標、加固的進度、加固范圍進行綜合考量。另一方面,對小型病險水庫除險加固工程要擬定切實可行的施工方案,根據水庫工程相應的工程造價、施工期限、施工難度、進度等進行全面的對比,找出最合適的小型病險水庫除險加固工程設計方案。
3小型病險水庫除險加固工程設計的注意事項
首先,盡可能掌握水文、施工、設計等水利工程的內容,對水庫進行實地調查。對小型病險水庫進行現場勘探時,要對周圍的庫區進行檢查,在檢查時,不能忽視大壩和附屬設施的狀況。進行庫區檢查工作重點是,庫岸的巖體是否出現崩塌的趨勢;對大壩進行檢查時,要注意壩基以及壩肩巖體的風化程度;對出現壩體滲水、河床出現水流的要特別注意滲水的通道。其次,對判斷完滲透原因后,進行深入的探查工作,最有效的方式就是對壩體以及壩基進行深層的鉆孔取樣工作,對鉆孔以及采取的芯樣進行實驗。鉆孔應處在壩頂位置,主要在河床以及兩岸進行布孔,鉆孔的適宜深度最好是在基面以下的位置,對于試驗的方法來說,通常使用鉆孔壓水的試驗或巖石常規試驗。鉆孔壓水試驗能對水庫壩體以及壩基的透水率、大壩的建筑材料、質量、巖體結構等方面進行初步的認識。最后,依據取樣試驗能準確得出水庫大壩的應力、壩基材料的密度、抗壓能力、吸水率等數據,為找出水庫大壩滲漏的原因提供科學的理論依據。值得注意的是,對水庫壩體的上游面已經設置防滲體的,水庫大壩的透水率不能看作灌漿控制的因素,針對試驗結果和工程資料兩者之間的差異性,依據計算結果找出存在差異的原因。
4小型病險水庫除險加固工程設計存在的問題
4.1小型病險水庫除險加固工程設計標準較低。根據以上的文章內容可知,我國目前運行的水庫大壩使用年限較長,由于當時科學技術的發展水平較低,水庫建設工程設計標準不高,水庫的壩頂不能滿足實際使用中的抗洪需求,有些壩頂欄桿年久失修出現部分的損毀和坍塌等,壩頂也沒有設置防浪墻;再加上當時施工對水庫的清基不徹底,帷幕灌漿作業效果不能達到預期效果,有部分的壩基并沒有做固結灌漿的處理工作,水庫會出現壩體的浸潤、滲漏等現象。另外,溢洪道多是使用壩頂敞開的溢流方式,溢洪道上的混凝土出現不同程度的損壞和破損,導致溢洪道的泄流能力和實際效果不符。4.2水庫取水口的設計不合理。通常情況下,水庫的取水口多使用壩體埋管的方式,在水庫的出口設置閘閥室,閘閥室構造較為簡陋,一些閘閥室的漏水現象十分嚴重,多數的防水閘閥室出現銹蝕情況,一部分閘閥室不能開啟。閘閥室的出口大多沒有設置消力設施,只是簡單的設消力池。對于灌溉渠道一般使用漿砌石砌筑,過水斷面一般使用砂漿抹面,渠道時間較長,多數過水斷面的砂漿出現大面積的脫落,渠道內有較多的雜草,淤泥較多。有的渠道段,常年出現塌陷問題,針對垮塌的現象沒有及時解決。水庫取水口的設計不合理,給小型病險水庫除險加固工程設計工作的開展帶來一定的困難。4.3水庫大壩維修不及時。對于水庫大壩來說,長期以來都忽視了對它的維修養護工作,對小型病險水庫沒有維修、加固工作。水庫的樞紐建筑多是由當地的管理單位和部分居民集資進行維護的,并沒有在根本上解決水庫大壩面臨的問題。另外,目前的小型病險水庫工程很少設置水庫大壩的安全監測以及水情探測系統,水庫的防洪調度工作多依據人工的目測預報,然而,這種方式得出的結果準確度和可靠性都不高。水庫多處在山區,再加上當地對水庫的投資力度較小,上壩的防汛道路寬度較窄、路面的質量差,堤壩的坡度陡峭等一系列的問題,加大了防洪調度的工作難度。
5小型病險水庫除險加固工程設計
5.1小型病險水庫工程結構的加固設計。小型病險水庫結構的加固設計主要有兩個方面的工作內容:一方面,需要對水庫的迎水坡進行加固設計。要對目前的護坡進行混凝土護坡的重建,也可以保留現有的混凝土護坡,著重對損害的部位進行修護。修復的優點就是投入的資金較少,缺點是混凝土面板多出現斷裂的現象,底部墊層出現被掏空的空洞現象。此外采用拆除重建的方式,對混凝土面板肩重建能消除水庫工程存在的安全隱患,水庫工程在外觀和質量上均能達到預期的效果。另一方面,對背水坡進行加固,目前水庫大壩的背水坡多為草皮護坡,背水坡坡面處在長期的運行中,通常會出現高低不平的現象,小型病險水庫除險加固設計中,需要對草皮護坡進行局部的調平工作。5.2小型病險水庫工程防滲的加固設計。在小型病險水庫工程防滲的加固設計中,對于不同水壩壩體的填筑土,使用防滲加固設計的方式是不同的,壩體的填筑土多為花崗巖殘積土時,該壩體的壓實程度較弱,當水庫蓄水以后,壩體出現滲漏等問題,需要采取有效的方式對主副壩體進行防滲透加固設計。如果主壩體中出現沖擊造成粗砂層,同時,出現強透水等,可以使用以下三種方式:第一、劈裂灌漿,該項水庫的防滲加固技術投資較小,然而,施工難度較高,對水壩的壩體以及壩坡的層面會造成嚴重損害,水庫施工質量也得不到保證。第二、高壓旋噴灌漿,相比于劈裂灌漿,該項防滲技術的投資成本較高,能有效提高建筑施工的質量。第三、塑性混凝土防滲墻,該技術的施工步驟較為簡便,也能保證一定的施工建設質量,工程投資較為經濟。5.3水庫安全監測設計。對水庫安全進行監測的過程中,要嚴格遵守《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》,以及相關的安全技術規范等,主要以肉眼檢查和進行外部觀測,對水庫大壩進行變形監測時,要結合本區域工程的實際施工情況,對大壩表面的沉降和發生的位移現象進行監測,對校核基點、工作基點、觀測基點等進行科學的設置。另外,需要在壩前坡的固定位置進行水尺設置,更加符合對水量觀測的需求。
6結語
目前小型病險水庫多是“三邊”工程,當時的施工技術、機械設備等較為落后,運行時間較長,對水庫大壩的安全檢查工作帶來一定的困難,應對小型病險水庫除險加固工程進行科學合理設計,以便全面把握水利工程的實際運行情況。當地區域人們生產、物質水平、區域經濟的發展都和水庫存在著密切聯系。因此,做好小型病險水庫除險加固工程設計工作,能保護當地居民生命財產安全,并極大推動著該區域經濟的發展。
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作者:曾連山 單位:五華縣水利水電勘測設計室
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