水库除险加固施工技术运用的探讨

2023-09-04李小霞

农业开发与装备 2023年4期

李小霞

（武威市凉州区金塔河水利管理处，甘肃武威 733000）

0 引言

水库作为我国重要的水利基础设施之一，在推动经济建设与社会发展方面起到了不可替代的重要作用。现阶段，全国已经建成了98000多座水库，取得了十分显著的成果。但是有些水库存在着防洪标准低、工程质量不达标等多种问题，为水库带来了极为严重的安全隐患，若是水库出现险情，不仅难以发挥应有的功能，还会给人民的人身安全与财产安全带来严重威胁。

鉴于此，要想消除水库的病险症状，有必要对水库除险加固施工项目中所采用的多种技术手段进行深入分析，无论是管理人员还是施工技术人员，都应提高对水库除险的重视程度，全面做到科学除病除险，将潜在风险隐患扼杀在萌芽中，充分发挥水库对我国经济发展的推动作用。

1 水库病险的主要症状

1.1 水库大坝病险的主要症状

1.1.1 滑坡。滑坡是土坝最容易出现的病害，主要指坝坡随着时间推移出现的不稳定状态，最终导致土坝出现坍塌的问题。一些滑坡的出现是由于裂缝问题引起的，但是很多土坝出现滑坡前都没有显著的预兆，而是突然发生的，导致相关管理人员与工作人员难以在第一时间采取有效的应对措施[1]。

1.1.2 裂缝。裂缝是土石坝最为常见的病害之一，由于裂缝的形式与分布多样，包括出现在大坝表面的裂缝、内部裂缝、纵向裂缝以及横向裂缝等，而裂缝这一病害经常会与其他病害联系到一起，从产生原因这一角度上可以进一步分为滑坡裂缝、干缩裂缝以及震动裂缝等，在大坝出现的多种裂缝问题中，最为严重的便是贯穿坝体内部的横向裂缝与滑坡裂缝。

1.1.3 渗漏。与裂缝和滑坡相比，渗透虽然也是大坝常见的病害之一，但并非所有渗透的病害都十分严重，只要渗漏量维持在一定范围内，不影响大坝正常使用，便不会出现问题。渗漏这一病害按照出现部位可分为坝体渗漏、坝基渗漏以及接触渗漏等类型。

1.1.4 蚁害。对于土坝来说，白蚁筑巢的危害性不容小觑，若是在初期不加以管控，极有可能引起坝体坍塌与滑坡等多种问题。白蚁按照种类可以分为土栖白蚁、木栖白蚁以及土木两栖白蚁这三大类型，其中危害性最大的为土栖白蚁[2]。

1.2 泄洪建筑物病险症状

现阶段，泄洪建筑物病险症状主要包括：防洪设计标准较低，泄洪闸门以及启闭设备过于简单且年久失修，锈蚀严重问题。此外，溢洪道长期受到冲刷破坏十分严重，已经难以满足泄洪的基本要求[3]。

2 水库存在的主要问题

2.1 建筑结构不合标准

2.1.1 不合规范的建筑结构将对大坝的坝基带来直接影响，随着时间的推移，坝基长时间受到水流侵蚀，极容易出现不稳定、失衡等问题，尤其在厚度与坚固程度方面更是难以达到标准要求。此外，由于未能进行全面的防渗透设计，待水库蓄水量达到一定程度后，长时间的超负荷运转，水库会出现渗透问题。若是不及时采取有效措施进行处理，还会在水力的冲击下出现裂缝与崩塌，导致一系列难以修复的危害。

2.1.2 一些水库土石坝往往有着较大的坡度，在降水量较大的情况下极容易出现滑坡问题，并且水库石坝在水的作用下很容易变薄并堆积大量泥沙，导致水库库容量减少。部分水库防洪结构设计不合理，没有从地区水库建设实际需要出发，而是沿用固定的设计方案，导致水库难以有效应对恶劣的自然天气。

2.2 水库险情防范措施落后

部分地区未能针对水库的实际情况构建起较为完整的防范措施，并且现有的防范措施落后，已经无法满足水库除险的实际需要。在这样的情况下，若是水库出现险情，相关管理人员与工作人员难以在第一时间采取有效的应对措施，水库损害程度大，且修复起来将十分困难，往往只能重新修建或大面积进行修复。这不仅会损耗大量人力、物力与财力，还会导致水利工程难以发挥出应有的作用。

此外，由于水库除险防范机制的不健全，相关工作人员在开展工作时难以充分明确自身职责。在进行安全检查时存在着很大的主观随意性，不仅检查不规范，且极容易忽视一些重点环节，不仅无法将灾害出现的概率降到最低，还会对工程项目整体使用寿命造成不良影响。一些水库大坝随着使用时间的推移，不可避免会出现老化问题，若是不及时进行修复处理，将会导致水库无法发挥出应用的功能，唯有构建起科学合理的水库除险防范机制，才能有效指导相关部门开展各项工作，确保工程项目可以长久稳定运行。

3 水库除险加固施工技术的有效运用

3.1 针对滑坡危害的加固技术

从本质上来讲，导致土石坝坝体发生滑坡的根本原因，是抗滑能力不足，无法抵消滑动力。鉴于此，要想实现理想的防治效果，要针对导致滑坡的具体原因进行深入探究。首先，相关工作人员与研究人员，应结合具体情况到滑坡现场进行实地勘察，进行全面观测试验，准确找出发生滑坡的根本性原因以及滑坡的性质，并在此基础上开展滑坡加固设计，确保施工项目顺利进行，使整体加固质量获得显著提升。

其次，针对滑坡加固的主要施工方法包括：对滑坡坡体进行清理，重点处理导致滑坡的泉眼与孔洞；抛石施工、固脚阻滑，提高土石坝坡体的抗滑能力，从而实现稳定坡体的效果；待坡体稳定后，要对导致滑坡的裂缝进行细致处理；对坝体进行全面增厚，以减少下滑力对大坝的影响。针对下游的坝坡可以采用堆石压载的处理方式，进行贴坡反滤层施工，可以有效降低雨水以及水库水对坝体的影响。针对坝体出现的滑坡危害，可以采取多种处理方法，但是采用的加固施工技术必须从水库实际情况出发，因地制宜地制定有效的施工方案，确保整体施工效果达到预期目标[4]。

3.2 针对裂缝危害的加固技术

针对大坝出现的裂缝病害，技术人员通常会采用灌浆的处理方法。近几年，我国在灌浆技术方面积累了许多宝贵的经验，尤其随着近几年灌浆技术的发展，针对大坝的灌浆机理研究取得了理想的进展，为灌浆技术的全面应用提供了强有力的理论支撑与技术支撑。在采用灌浆技术对大坝裂缝进行处理时，首先应该对导致裂缝以及渗透的原因进行分析，确保所采用的灌浆技术能解决实际问题，以免应用不当造成不良后果。其次，坝体的渗流量应该控制在合理的范围内，确保不会对坝体其他部位的土坝体造成渗透破坏。

现阶段，灌浆加固的处理方法主要分为两种，分别为充填式灌浆处理技术和劈裂式灌浆处理技术。充填式灌浆处理技术主要借助浆体自身的重量以降低灌浆孔口的压力；而劈裂式灌浆处理技术则有所不同，在实际施工过程中，劈裂式灌浆处理技术要对浆体适当施加一定压力，将浆体压力与浆体自重力有效结合到一起，从而形成一股较大的压力，并在压力的推动下进行浆体灌注。另外，对于较深的非滑动裂缝与内部裂缝，可以使用粘土灌浆处理技术，在灌浆开始前，在坝顶钻孔1～2排，泥浆通常使用粘性土并配以固定比例的水泥，若是裂缝较宽，可以在其中掺入一定量的沙土与木屑，在一定压力下进行灌浆处理[5]。

3.3 借助土工合成材料进行水库的除险加固技术

伴随着科学技术的不断进步，高分子化工材料已经被广泛应用到水利工程建设中，与传统人造纤维相比，土工合成纤维的优势十分突出，作为一种新兴的建筑材料，土工合成材料在近几年中已经生产出许多新产品。以土工膜这一产品为例，土工膜是一种高分子聚合物作为基础原料的阻水型材料，在防水性方面有着十分突出的优势，复合土工膜是用土工织物与土工膜复合而成的不透水材料。

在水库除险加固施工技术运用过程中，可以依据不同水库的实际特点与加固需要，有选择性地在织物上进行聚合物的涂抹，并选择适宜的涂抹层数。若是对非织造型的土工织物进行复合，不仅可以起到加筋与保护的作用，还能更好地排气排水，提高膜表面的摩擦系数。在水库除险加固中广泛应用，还可有效简化施工流程，在花费较少人力、物力的情况下可实现更为理想的加固效果[6]。

3.4 防渗透处理技术

一是取样检测。为提高防渗透处理技术的针对性，应对施工现场的土壤情况与岩石构造进行取样检测，由专业技术人员对检测数据进行细致分析，在此基础上进一步明确钻孔施工的具体措施，确保钻孔深度最大限度契合高喷钻孔的工程项目的实际要求，通常情况下岩层钻入深度应该大于1 m。灌浆施工前，需要明确高喷管的具体位置，确保与底部位置产生接触后才能开展后续灌浆作业。二是厚度检测。重点检测高喷嘴凝结体与基层岩石之间的连接厚度，正常情况下厚度维持在0.5 m左右，而喷灌的速度则应该维持在5～7 cm/min之间。三是高喷孔之间的连接质量将会直接影响到防渗加固施工的实际效果。因此，在确定孔洞之间的距离时，应该以砂石层的实际施工条件为主要依据，砂石本身的质量将会直接影响到高喷墙体之间的连接质量。四是高喷灌浆作业施工。通常情况下，高喷灌浆作业施工的速度并非一成不变，而是根据底层厚度差异的变化有针对性地调整灌浆速度，确保水压值与气压值等外部条件始终处于较为稳定的状态。施工进程中，各项参数值如下：黏土层10～15 cm/min，砂卵石层8～10 cm/min，砂土层10～20 cm/min。

3.5 泄水与引水建筑物的加固措施

针对泄水与引水建筑物的加固措施，应从工程项目整体布局以及泄水方案出发，对水库病险状况进行科学合理的评估，了解水库的实际险情，重点针对泄水与引水建筑物进行改建或扩建等。现阶段，许多水库的引排水涵管断面尺寸普遍较小，针对这一问题，在实际施工中应封堵进口，或将原涵管拆除，更换更大断面的新涵管，后进行引水作业。