中小型水库土石坝管理及加固、防渗管理措施分析

2021-04-05杨考明广东省韶关市曲江区小坑水库管理处

珠江水运 2021年5期

杨考明广东省韶关市曲江区小坑水库管理处

长期以来，我国高度重视水利工程建设，在全国范围大规模建设大、中、小型水利水库，以解决防洪排涝、农业灌溉以及人畜饮水等问题。近年来，各级党政机关更是高度重视水库的运行安全，但是由于病险水库数量逐渐增加，而各级政府投入资金有限，因此，如何利用有限的资源有效对病险水库进行加固除险以及防渗处理成为了迫切需要解决的问题。基于此，有必要对中小型水库土石坝的管理、加固、防渗方案进行研究，以期为相关工作的开展提供一点参考。

1.工程概况

某水库建设于1980年，属于中型水库，主要作用是防洪以及农业灌溉，兼顾发展渔业，该水库大坝为土石坝，全长为465m，坝顶宽度为6.4m，坝顶高程316.65m，防浪墙高程为315.65m，坝顶是混凝土路面。2018年上级管理部门对该水库大坝进行检定核查，对其防洪能力、渗流稳定性以及结构稳定性作出了鉴定，鉴定结果为三类坝，需要进行加固除险以及防渗处理。

2.土石坝管理

2.1 坝体维护管理

土石坝在长期运行过程中，受水力作用以及其他因素的影响，会导致坝体表面的完整性受损，进而影响到坝体结构稳定性以及渗流稳定性，因此，平时必须要做好坝体维护管理工作。维护管理人员平时要定期对坝体砌石以及混凝土板进行检查，并做好记录，以便后续进行养护维修，同时要注意检查块石护坡，若发现损坏要及时进行修补。

2.2 运行安全管理

土石坝运行安全直接关系到水库是否能有效发挥防洪、农业灌溉功能，一旦发生事故甚至会威胁到下游人民群众的生命财产安全，因此，水库管理人员要注意做好运行安全管理工作。一方面要定时对水库土石坝进行巡查，以随时掌握土石坝的情况，防止土石坝被人为损坏或者恶意破坏，严禁人畜上坝；一方面要及时掌握水库库容以及水位，确保水库水位保持在警戒水位以下，若遇到特殊情况，要及时向上级主管部门汇报。

2.3 观测设备维护

观测设备维护也是水库管理工作的重要内容，管理人员首先要注意对观测土石坝形变的校核基点、位移以及沉陷标点等加强管护；其次要注意管护好观测坝体浸润线的测压管，及时进行加盖上锁，以免遭到破坏；最后要注意管护好水尺、量埝等相关观测设备，以防受到损坏，影响观测工作。

3.中小型水库土石坝加固、防渗管理措施

根据上级主管部门对水库土石坝的鉴定结果，结合水库土石坝的实际情况，泥采用混凝土防渗墙对土石坝进行加固以及防渗处理。

3.1 墙顶高程、底高程以及施工范围确定

综合考量本项目土石坝的情况以及加固、防渗处理要求，设计防渗墙墙顶高程为313.65m，防渗墙处于桩号0+055～0+417之间。施工平台宽度设计为9.5m，符合最小宽度6.0m的要求。

3.2 材料选择

综合考量施工难度、工程造价、施工经验等多方面因素，拟使用塑性混凝土，塑性混凝土适用于体厚度超过20cm的墙体，相较于普通混凝土，塑性混凝土弹性模量更小，可以适应墙体地基形变，降低了墙体内部应力，降低墙体开裂的风险。墙体设计参数为，混凝土强度为C4，弹性模量1400MPa，允许渗透比降40～70，抗渗标号W6，渗透系数小于0.000001cm/s。

3.3 抗渗墙厚度计算

关于抗渗墙厚度需要考虑抗拉应力、施工技术、施工机械设备、抗渗比例以及抗渗坡降等多重因素，根据公式：；其中d表示抗渗墙体厚度，单位为m；K表示抗坡降系数，在本项目中取3；ΔHmax表示最大水头差，在本项目中取9.21，单位为m；Jmax表示允许渗透比降，在本项目中取80。经计算，设计抗渗墙体厚度为0.35m，结合类似水库抗渗处理经验，最终决定抗渗墙体厚度设计为0.40m。

3.4 施工方案

（1）根据设计高程，将坝顶开挖至313.65m，开始防渗处理施工前，根据作业条件，确保施工平台宽度不低于6.0m。

（2）修剪钢混导墙。沿墙体轴线修剪钢混导墙，高度为0.9m，厚度为0.30m，底部宽度为1.0m，上下游的导墙净距控制在0.50m，墙体内部需要配置钢筋。

（3）泥浆拌制。泥浆主要原材料包括水、分散剂、增粘剂、膨润土以及防漏剂，其中膨润土需要符合表1各项指标；水直接从水库抽取；防漏剂使用锯末、水泥以及粘土；分散剂使用纯碱；增粘剂使用酸甲基纤维素。泥浆配合比如表2所示。

（4）造孔成槽。墙体造孔采用两钻一抓法，设备使用液压抓斗式成糟机。根据本项目的地质条件、机械设备性能等因素，槽段长度设计为6.40m，如图1所示。槽段接头部分的处理采用接头管法，一期槽孔完成施工后，在两端接头管后浇筑混凝土，初凝后取出接头管。成槽施工时将冲击钻放置在导向槽上，完成定位后开始施工，导向孔成孔后采用液压抓斗开始抓槽施工，施工顺序为从两端至中间，首抓长度为2.30m，次抓长度为1.80m。

表1 膨润土指标

表2 泥浆配合比表

图1 槽段长度划分图示

（5）混凝土浇筑施工。混凝土主要原材料包括水泥、细骨料、粗骨料、膨润土以及粘土，其中水泥使用普通硅酸盐水泥；细骨料要求粒径不超过3mm；粗骨料粒径不超过35mm；粘土塑性指数在30以上。黏粒含量在45%以上；膨润土塑性指数在30以上，黏粒含量在60%以上。

混凝土施工拟采用泥浆下直升导管法，在浇筑施工时导管埋入混凝土深度不宜低于1.0m，混凝土面的上升速度不宜低于2m/h。注意埋入导管以及拔出导管时都要严格执行施工要求，在本项目施工中连接导管采用的是快速接头法。需要注意的是，在开始混凝土浇筑作业前，需要使用压球法，以防止混凝土浇筑作业时快速下落的混凝土和泥浆碰撞发生絮凝反应，影响混凝土浇筑施工质量。