水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工技术探究

2024-04-12廖晚秋

新农民 2024年7期

廖晚秋

（富川瑶族自治县富阳镇农业农村服务中心，广西贺州 542700）

水库作为重要的水资源管理设施，其安全性对于基层乡镇尤为重要，在广西富川等地区，由于自然和人为因素，许多水库具有除险加固的需求。在这些工程中，大坝帷幕灌浆技术是确保大坝安全和稳定的重要手段。大坝帷幕灌浆技术的应用不仅可以提高大坝的整体结构强度，而且能有效防止水渗漏，从而保障水库的安全运行。

1 水库除险加固工程概述

1.1 水库除险加固的重要性

水库除险加固工程的重要性在于其直接关系到区域水资源的安全和稳定供应，特别是在基层乡镇，如广西富川地区，水库不仅是农业灌溉的主要来源，也对当地社区的饮用水安全和生态平衡发挥着至关重要的作用。随着时间的推移和环境条件的变化，许多旧水库面临结构老化、渗漏、裂缝等问题，如不及时处理，可能导致水库功能退化，甚至威胁到下游地区居民的生命财产安全。因此，及时有效的除险加固工程，对于维护水库的正常功能，保障区域水安全具有重要意义。在这一过程中，准确识别潜在风险点、制定合理的加固方案，以及采用适当的施工技术，都是确保工程成功的关键。通过这些加固工程，可以有效提高水库的安全等级，延长其使用寿命，同时保障当地居民的生活安全和水资源的可持续利用。

1.2 基层乡镇水库的挑战

基层乡镇水库因其规模和功能的特殊性，通常位于偏远地区，资金和技术资源较为有限，导致在设计和建设阶段可能无法采用最先进的技术。这些区域的水库往往承担着农业灌溉、防洪控制及提供生活用水等多重功能，使其在运行和维护方面更加复杂。因此，对这些基层乡镇水库进行有效的除险加固显得尤为重要。然而，由于经济和技术条件的限制，需要寻找既经济又有效的解决方案，以确保工程的可行性和效益最大化。此外，加固工程还需考虑到对当地社区生活和生态环境的影响，努力实现社会、经济和环境效益的平衡[1]。

1.3 大坝帷幕灌浆技术

大坝帷幕灌浆技术是水库除险加固工程中一种关键的施工方法，主要用于处理和预防大坝和水库结构中的渗漏问题；通过在大坝或水库基座的裂缝、孔隙中注入特定的灌浆材料，形成防渗屏障，从而增强结构的稳定性和防渗能力。灌浆材料通常包括水泥浆、化学浆或其混合物，选择何种材料取决于具体的工程需求和地质条件，帷幕灌浆不仅能有效阻止水渗透，还能增强裂缝区域的结构强度。在施工过程中，准确的灌浆压力和量是保证灌浆效果的关键因素，过高或过低的压力都可能导致灌浆效果不佳或灌浆材料的流失。为了达到最佳的灌浆效果，通常需要对大坝或水库的地质条件进行详细的调查和分析，以确定灌浆方案和施工参数。此外，帷幕灌浆工程的成功也高度依赖于施工团队的技术水平和经验，在基层乡镇水库加固项目中，这项技术的应用不仅能显著提升水库的安全等级，还能延长水库的使用寿命，为当地社区带来长远的经济和社会效益[2]。

2 广西富川地区水库加固工程案例分析

2.1 工程背景

龟石水库作为广西富川地区的重要水源，长期承担着灌溉、防洪和供水等多重任务，随着时间的推移，水库面临着老化、渗漏和结构不稳定等问题，亟需进行有效的除险加固。加固工程的主要目标是提升水库的安全性和功能性，确保其能够为富川地区稳定提供必要的水资源，工程的设计应考虑到水库的原有结构特点和周边地质环境，以确保改造方案的可行性和效果。此外，由于该地区多雨的气候特点，工程特别强调提高水库的防洪能力，以应对可能发生的极端天气事件。

2.2 帷幕灌浆施工过程

针对水库大坝的老化问题，采用高强度水泥基灌浆材料，以增强其防渗和结构稳定性，根据施工前的全面地质勘探，共确定了25个灌浆点，每个点的灌浆深度平均为40 m，在灌浆过程中，使用约200 t的水泥浆料，平均每个点约8 t。为保证灌浆效果，采用平均2.5 MPa的灌浆压力，确保灌浆材料能够充分渗透到裂缝和孔隙中。整个灌浆工程耗时约60 d，其间密切监控每个灌浆点的压力和材料流动情况，以确保每一步施工都达到预期效果。通过这一系列精确的施工措施，龟石水库的大坝得到有效加固，显著提升了其防洪和防渗能力。此外，施工期间，项目团队也重视环境保护，采取各种措施以最小化对周边环境的影响。

2.3 工程成效与挑战

龟石水库加固完成后的评估显示，大坝的渗透系数显著下降，从改造前的1.0×10-6cm/s降至改造后的2.5×10-8cm/s，极大地增强了防渗效果。大坝的结构稳定性评分从改造前的3.5分提升到改造后的4.8分（满分5分），表明结构的整体稳定性和安全性显著提升。然而，在施工过程中也面临一些挑战，包括不稳定的地质条件和季节性天气影响，但通过团队的努力和技术创新，这些问题得到有效解决。该项目的成功实施不仅增强了龟石水库的防洪和供水能力，也为当地社区提供更加稳定和安全的水资源，同时为类似地区的水库除险加固工程提供了宝贵的经验和参考[3]。

3 帷幕灌浆施工技术的关键因素

3.1 材料选择与准备

在龟石水库帷幕灌浆施工项目中，为确保最大的渗透和固化效果，材料选择与准备环节显得尤为关键，使用标号为42.5的高性能水泥，数量约200 t，以及配比为10%的化学添加剂，以提升灌浆材料的流动性和穿透力。此外，灌浆过程中还使用大约150 m3的清水，用于调整灌浆浆液的浓度，以适应不同的地质条件和灌浆深度。这些材料的精确选择和准备，确保了灌浆工程的顺利进行。高性能水泥可以提供必要的强度和耐久性，而化学添加剂能够增强灌浆材料的流动性，使其有效渗透到大坝的裂缝和孔隙中。清水的使用则是为了浆液的浓度适当，以适应地下复杂的地质结构。

3.2 施工技术和方法

在帷幕灌浆施工技术的应用中，施工方法的精确选择对于确保工程质量和效果至关重要，这一过程主要涉及灌浆孔的精心布置、灌浆压力的精确控制，以及灌浆材料的恰当注入[4]。灌浆孔的布置是根据大坝的具体结构和地质情况决定的，目的是保证灌浆能够均匀有效地覆盖整个区域，表1为帷幕灌浆施工中的关键参数及其典型值。

表1 帷幕灌浆施工中的关键参数及其典型值

3.3 质量控制与风险管理

在龟石水库帷幕灌浆施工项目中，严格的质量控制与风险管理是保证工程成功的关键。项目组制定了一套全面的质量保障措施，包括从灌浆材料的质量检测到施工过程的实时监控。在材料准备阶段，对水泥和添加剂的品质进行严格测试，确保其符合工程要求，施工期间，利用现代化的监测设备，如压力传感器和流量计，实时监控灌浆的压力和流量，确保灌浆按照预定的计划进行。为有效管理风险，建立了应急响应机制，以应对可能出现的各种突发情况，如设备故障或意外的地质变化。此外，考虑到施工对周边环境的潜在影响，采取一系列环保措施，如施工区域的封闭管理和废物的妥善处理，以减少对周围环境和社区的影响。

4 未来水库加固技术展望

4.1 技术创新与发展趋势

未来水库加固技术的技术创新与发展趋势预示着更高效、环保且经济的解决方案的出现。新材料和先进技术的不断发展，将极大提高水库加固工程的效率和可靠性：智能传感技术可以实时监测水库大坝的结构健康状况，预测潜在的风险点，使维护工作更为主动和及时；自愈合材料的应用则可以在大坝出现微小裂缝时自动修复，从而减少长期维护成本[5]。随着数字化和智能化技术的融入，水库加固工程将变得更加精准和高效，例如，通过数字化建模，可以在工程开始前对加固效果进行模拟和预测，优化设计方案。这些技术的发展不仅能提升工程的技术水平，还有助于控制成本和缩短施工周期。在这一发展趋势中，基层乡镇的水库加固项目将有更多的技术选择和经济高效的解决方案，更加适应当地的经济和技术条件，为确保水资源安全和支持区域发展提供坚实的基础。随着技术的不断进步，预计未来水库加固工程将更加注重综合性能、环境适应性和社会责任，为乡镇水库的安全和可持续管理开辟新的路径。

4.2 基层乡镇水库加固策略

基层乡镇水库加固的策略在未来将更加注重综合性和可持续性，致力于寻找既经济实惠又有效的加固方法。在制定策略时，应考虑当地的具体经济条件、技术水平和社会需求，确保所采取的措施既符合技术要求又适应当地实际情况。例如，可以通过利用当地材料和资源，结合简单易行的施工技术，来降低工程成本，同时保证工程质量。此外，加强当地技术人员的培训和技能提升也是重要的一环，这不仅能提高当地施工团队的专业能力，还有助于减少对外部专业人才的依赖。随着环保意识的提高，未来的水库加固策略还将更加注重环境保护，这意味着在工程设计和施工过程中，应尽量减少对周围生态环境的影响，如采用环境友好型材料、控制施工期间的污染排放等。同时，将探索更多与生态保护相结合的加固方案，如在水库周边植树造林，既改善水库周边的环境，又有助于提升水库大坝的稳定性。

4.3 环境保护和可持续发展的考量

随着全球环境变化和可持续发展目标的提升，水库加固工程将更加注重环保材料的使用和生态友好的施工方法。这意味着在选择材料和设计方案时，将优先考虑对自然生态影响最小的选项，如使用可回收材料和低碳施工技术。此外，工程设计将更多地融入生态保护的元素，如在加固工程中考虑水土保持和生物多样性保护。未来的水库加固工程还将重视社区参与和公众教育，通过增强当地社区对水资源保护的意识和参与度，可以提升项目的社会接受度和长期效果。如社区通过公开透明的沟通方式，让当地居民了解水库加固的重要性和实施过程，广泛收集群众的意见和建议，为制定加固方案提供参考。由此可见，水库加固不仅是一项技术工程，更是一项综合性社会工程，旨在实现技术效益、环境保护和社会和谐的统一。