水库除险加固工程施工研究

2016-03-13侯军飞林州市水务局

河南水利与南水北调 2016年3期

□侯军飞（林州市水务局）

水库除险加固工程施工研究

□侯军飞（林州市水务局）

摘要：水库是我国水利工程的重要组成部分，保证水库的安全，对社会秩序稳定、群众生命财产安全等都有着重要意义。水库除险加固是其安全保障的有效手段，因此，必须加强对水库除险加固的重视，提高除险加固施工的水平，充分保障水库运行状态的安全可靠。文章就对水库除险加固工程施工展开研究，为其实际应用提供帮助。

关键词：水库；除险加固工程；施工

0　前言

水库是我国重要的水利基础设施，承担着灌溉、防洪、排涝等众多功能，水库运行的安全直接关系到人们生命财产的安全，对社会经济发展也有着极大影响。在水库长时间运行后会出现老化、损坏等危险情况，需要及时对其进行除险加固，消除安全隐患，才能保证水库经济效益、社会效益的充分发挥，文章就围绕此展开探讨。

1　水库病险发生原因

1.1库区、坝区的渗漏

渗漏是水库常见的安全隐患问题，可以分为库区渗漏和坝区渗漏两种，其中，库区渗漏主要是由于坝址选择不够合理、基础清理不够彻底或者粘土防渗层厚度不足等原因造成的，比如将坝址选择在无隔水岩层的区域，水库中的水就可以通过岸边分水量向洼地渗漏；粘土防渗层厚度过薄则会导致水体经由库盆底部向低洼排泄区渗漏，即形成库区渗漏。

坝区渗漏主要是由于坝体施工质量低导致的，包括坝体密实度不足、坝肩覆土过薄等，在这种情况下，水的长期作用会导致岩石发生节理裂隙溶蚀，从而水库中的水经过坝下、坎肩向下游渗漏，形成坝区渗漏。

1.2水库大坝坝体裂缝

坝体裂缝主要是由于坝体施工控制不到位引起的，具体包括许多方面内容，比如坝体材料质量不符合要求、坝体施工工艺流程不科学等，都会降低坝体填筑的密实度，影响坝体施工质量，在混凝土凝结后出现裂缝，严重时甚至会发生坝肩与岸坡不严密的情况。此外，在长期运行使用后，在水的持续冲刷作用、冻胀与温差过大等的热胀冷缩作用影响下，坝体可靠性都会受到影响，容易出现裂缝问题。

1.3水库大坝坝体失稳

坝体失稳的直接表现是坝体滑坡，其发生原因主要是上游坝体坡度过陡、本身渗透系数较低，在遇到水库水位上涨时，上游坝体的水无法及时排出，会增大坝体土层的重量，自重加大；加上含水率增高导致的凝聚力、内摩擦角减小，会导致上游坝坡稳定性下降，从而引发坝体滑坡问题。此外，在水的长期浸泡与浪蚀作用下，岩土会产生动水压力、孔隙静水压力等效应，影响到坝体的稳定性，给坝体失稳埋下安全隐患。

2　水库除险加固工程施工设计与技术

2.1坝坡、坝顶的加固施工设计

坝坡的加固施工设计对坝体的稳定性起着极大影响，需要在上下游坝坡位置设置戗台，来增大坝体的横断面积，起到加固大坝的作用，增强坝体的稳定性。坝顶与水库的安全和排水有着密切联系，在坝顶加固施工设计中，首先，要做好排水设计工作，坝顶路面不应是完全平直的，需要有向下游2%以内的倾斜角度，确保坝顶不会出现积水，排水性能良好；其次，还要重视坝顶工程的设计，根据水库当地的水文资料、洪水历史记录等，精确计算出一个合理的高程值，并要保证高程、宽度在安全标准以内。

2.2截渗、反滤、排水加固施工

截渗、反滤、排水对于水库坝体安全起着重要作用。在截渗设计中，首先，要做好地质勘察工作，确定大坝能够承受的最大水流量以及抗腐蚀能力，从而确定合理的大坝水流量范围。然后，通过钻孔注水试验，分析大坝的实际运行情况，计算出渗漏量，通过高压旋喷混凝土的方式，在坝脚部位设计截水槽，从而有效预防坝基渗漏的发生。

在反滤层设计中，需要根据大坝实际情况，来计算反滤层的厚度，选择合适的反滤材料，确保反滤层的作用得到发挥。在排水设计中，可以通过贴坡排水的方法，并设置排水沟、集渗沟，提高坝体排水能力，起到加固大坝的作用。

2.3放水洞、溢洪道加固施工

放水洞与溢洪道都是大坝的重要组成部分，对大坝除险加固有着重要作用，其中，溢洪道的除险加固设计对象包括控制段、泄槽段和尾水渠段等，需要根据实际情况采取适当的设计方案，补强溢洪道；对于放水洞，以混凝土矩形涵洞，可以设计采取高强度砂浆、防水涂料以及环氧砂浆等方式，来修补涵洞缺陷部分，实现放水洞除险加固的目标。

3　水库除险加固工程施工技术

3.1抛石固脚施工技术

抛石固脚施工是解决坝体渗漏的一种有效手段，此种施工技术，需要先在枯水期，对抛石区地形进行准确测量，做好相应的测量放线工作，掌握抛石区域范围、水深和水流流速等具体情况，为后续施工奠定良好基础。在抛石区划分上，要使用方格控制线控制桩和高程控制点方格，同时，还需通过设置高程控制杆来确保抛石高程的合理，高程控制杆间隔以20m为宜。最后，做好块石的选择，根据实际施工需求，做好块石的运输组织，使驳船运送到设计的抛石区域人工抛石，抛石过程要遵循先深后浅的原则。

3.2帷幕灌浆施工技术

帷幕灌浆是水库除险加固工程最为主要的施工技术，是通过钻孔灌注浆的方式，将配合好的浆液注入到土层、岩体的裂缝当中，利用浆液的胶结硬化特点，来增强岩体的强度，并形成阻水带，有效预防坝体渗漏等问题。

在帷幕灌浆施工技术中，其技术要点有：一是做好施工前准备工作，包括现场的清理、洼地的清淤等，保证地面的清洁、平整，为钻孔灌浆创造良好施工条件；做好混合浆液的配置，根据大坝的实际情况，选择合适的水泥、砂，并通过现场试验，确定混合浆液的最终配合比和水灰比，严格按照配合比进行浆液拌制，搅拌过程中要保持连续，控制搅拌时间，确保浆液的均匀，以确保浆液功能的可靠。

二是做好钻孔的施工。在钻孔时，要根据基岩强度等情况，采取合适的钻头，做好钻孔的定位工作，与设计孔位误差不能超过10cm，以免破坏基岩的稳定性，无法达到裂缝所在位置；在钻孔孔深上，通常以8～15m为宜，确保灌浆充分深入到基岩裂缝中，起到增强基岩稳定性的效果；在钻孔垂直度偏差上，20 m以内的单排、双排或三排空孔，其偏差都不能超过0.25。

三是裂缝、钻孔冲洗，在灌浆帷幕前，需要先对裂隙、钻孔进行冲洗，采用的是压力水冲洗，直到回水不再浑浊为止，确保裂隙、钻孔的清洁，以免其中有杂物影响灌浆效果。在冲洗过程中，水的压力取灌浆压力的80%，当压力值＞1 MPa，取1 MPa即可。

四是加强浆液灌注的控制。帷幕灌浆采用的是循环式灌浆方法，按照从下到上的顺序进行，整个过程要做好灌浆压力的控制，在最大设计压力下，灌浆速率不能超过1 L/min，以免灌浆过快导致灌浆不充分，影响灌浆效果。在灌浆完成后，需要验收与封孔，封孔采取方法是全孔压力灌浆封孔法，使用的是0.50:1的纯水泥浆，压力为0.30 MPa。

五是做好相关施工问题的处理。灌浆容易发生的问题主要有灌浆中断、串浆等，对此，需要做好灌浆泵、输浆管的检查，并延长相邻孔施工时间间隔，增大孔序间距，预防串浆。