水庫堤壩除險加固施工工程的管理研究

關于水庫堤壩除險加固施工工程的管理研究

　　管理，是指管理主體組織并利用其各個要素(人、財、物、信息和時空)，借助管理手段，完成該組織目標的過程。下文研究了水庫堤壩除險加固的施工工程管理問題。

　　【摘要】目前，我國90%以上的水庫堤壩為土石壩，這些堤壩由于之前在設計、施工以及管理等方面的原因已經成為了病庫險庫，對這些病險水庫的除險加固工程，應當先調查清楚病險原因，結合堤壩破壞的類型及成因，采取相對應的除險加固措施，保證水庫堤壩安全可靠，是水庫工程管理的重要課題。

　　【關鍵詞】水庫堤壩;除險加固;處理措施

　　我國擁有巨大數目的水庫堤壩，其中不少是在60 年代到80 年代末修建的小壩，因為歷史方面的原因，如今這些水庫堤壩因為在設計、勘測、施工以及管理中有很多的問題，不符合當今的技術指標要求，從而逐漸成為了病庫險庫。雖然后來我國也認識到這些病庫險庫的危險性，逐步完善這些小型堤壩的除險加固工作，但是因為這些工程的先天不足，并不是簡單的加固就能解決問題，還需要進一步研究它們，采用更加高效科學的除險加固措施，增長其自身使用壽命的同時保證其安全、可靠。

　　1.水庫堤壩破壞的類型及成因

　　壩體受損通常是由滲透破壞與變形破壞造成的。滲透破壞或滲透變形現象是指壩基下的滲透水流改變巖土體中的某些顆粒的位置或者改變顆粒成分與結構。變形破壞是指因為滲流作用的影響，導致壩體抗剪強度降低，部分部位出現不均勻變形、下滑、裂縫，很有可能造成滑坡、崩岸等危險情況出現。水庫堤防滲透一般是指水體滲流到嗣護區(庫盆、堤防保護區)以外的地區從而導致漏失水量的現象出現。一旦這種滲流量較大，在嚴重影響水庫效益的同時，還會降低軟弱結構面強度，誘發某些巖體或斷裂帶充填物發生滲透變肜，使得相鄰低谷、洼地或壩基揚壓力大增，抬升下游地下水水位，這樣的現象會導致地下水浸沒建筑物地基，使地基失穩。

　　滲透變形會極大程度上影響土石壩穩定性。經調查研究，在美國土石壩遭破壞的事例中，大約有40%是因為壩基或壩體土的滲透變形所導致的。而在我國對存在問題的土石壩進行調查研究中發現由滲透變形導致破壞的比例高達60%。除此以外，滲透變形還會導致防洪堤與邊坡的塌滑，在巖溶區覆蓋土層中形成洞穴與地表塌陷，淤塞壩基排水孔、供水井以及減壓井。在開挖基坑以及地下工程時因為滲透變形產生的流砂、軟弱夾層、斷層破碎帶、帶出裂隙與洞穴中的松散物質等都會嚴重影響施工作業。在實際事例中，四川陳倉水庫條石拱壩工程中由于沒能徹底清基，導致三號拱基下發生了滲透變形，沖蝕了紅色風化泥巖裂隙中的粘土，最終把泥巖沖蝕了7m深，連同被沖蝕的壩身形成一個高13m，寬8m的沖蝕洞，造成巨大的經濟損失，嚴重危害堤壩的安全性。

　　從發生滲透破壞的機理角度來看，滲透破壞主要分為管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土這四種類型。

　　2.水庫堤壩除險加固的防治策略

　　水庫堤壩除險加固的主要任務就是控制壩基與地基的滲流，主要可以總結為三個方面：一是最大限度的降低滲漏量;二是盡早釋放滲透壓力，保證地基和水工建筑物之間的靜力穩定性;三是避免滲透破壞。確保滲透穩定性，在實際工作中主要有以下幾種方法：

　　2.1背水側壓滲蓋重

　　當背水側地型的條件下，不能使用造價高的封閉式垂直防滲幕墻時，可以考慮采用背水側壓滲蓋重法，可以在壓蓋范圍內有效的防止出現管涌。如果計算出的后蓋寬過長，則可選擇在后蓋末端增設減壓溝(井)來減少后蓋寬度。壓蓋因為具有良好的堤防穩同性、施工簡單且工程投資較少等原因在實際應用中使用較多。而且壓滲蓋重具有很多形式，不論是不透水的，還是完全自由排水的，可以根據實踐中各自的情況，采用適合的型式，來達到滲水而不滲土的目的。通常將排水溝與壓滲蓋重聯合使用，此時排水溝的位置應當在蓋重的端部。

　　2.2垂直防滲處理地基

　　對于透水層較薄、隔水層較淺的地基，通常可以采用垂直防滲的方法，通過設置封閉式防滲幕墻的方法可以有效控制堤基的滲流量與揚壓力，進而可以徹底根治堤基滲透造成破壞的問題。目前，隨著科學技術的不斷發展，越來越多的新技術、新工藝涌現出來，射水法、鋸槽法、兩鉆一抓等技術的出現提高了簿墻施工水平。封閉式防滲幕墻利用墻體截斷滲流途徑的方法具有十分明顯的除險效果，但另一方面也給原來地下水的自然平衡關系帶來一定程度上的破壞，產生一些不良的水環境后果。封閉式垂直防滲墻不適合透水層較厚、隔水層較深的雙層堤基，因為這樣不僅增大施工難度而且造價太高，這種情況下必須充分勘察資料，論證滲流計算后才可采用。垂直防滲的位置應當在堤頂靠臨水側或臨水堤腳處�？梢允褂蒙渌�法、輪銑法、鋸槽法、高噴灌漿等成墻技術完成垂直防滲幕墻施工。

　　2.3減壓井

　　減壓井具有非常顯著的減壓效果，是一種廣泛應用的管涌除險措施。幾乎所有的管涌堤基都可以采用減壓井來除險。但是它也存在一個很大的問題就是淤堵。減壓井過濾器的位置、結構、材料以及地下水質等因素都會導致減壓井的淤堵。應盡量將減壓井系統布置在背水堤腳周圍，主要有利于對堤基滲流控制。但如果為堤防搶險的安全性考慮，則最好將減壓井布置在背水側壓滲蓋的重端部，將其與明溝相通，可以從明溝排走滲水。保持減壓井的間距在15到20米之間。應當在主要的透水層設置減壓井的透水管段，在堤基屬于分層結構時更應遵循這項原則。保證透水段的長度比主要透水層厚度多25%，通常是選擇50%到75%。在保證井口高程不低于井不排水時排水溝中可能出現的最高水位的基礎上，選擇井口高程越低，可以取得更好的減壓效果。但是一旦過低，則可能會引起泥水倒灌。在設計中如何避免減壓井內澇也是一個重要課題。

　　2.4滑坡體的清除

　　一般堤壩如果遭到內部滲水作用、水流淘刷或上部壓載等情況，則很有可能引起滑坡、脫坡。搶護滑坡應遵循“削坡減載，固腳壓重”的原則，在盡量減少滑動力的同時加大阻力。對于由滲透作用導致的滑動，應立即在前端加強防滲措施，在后方疏通排水導流。淺層滑坡可以清除滑動體，再重新回填。對于深層滑動，通常采用挖除主滑體再重新填筑的方法。

　　2.5劈裂灌漿

　　為了加固堤身，防止堤身滲漏可以采用劈裂式帷幕灌漿的方法，特別是碾壓不密實、施工土質差的堤壩。劈裂灌漿是通過一定的灌漿壓力，沿壩軸線方向將壩體劈裂，同時灌入泥漿，形成防滲泥墻，切斷軟弱層，堵塞壩體漏洞裂縫，從而加強壩體的防滲能力，另一方面因漿、壩互壓與濕陷，產生溫化變形，重新分布壩體內部應力，進一步穩定壩體，夸大了防滲帷幕帶，密實漿脈兩邊土體。造孔深度、泥墻的設計厚度應根據堤壩的實際情況如土質、碾壓質量等綜合因素來確定。如今土壩壩體劈裂灌漿逐漸向高上壩發展，在某些情況下可以同時劈裂壩體與地基，形成深入地基的防滲帷幕。除了壩體碾壓不實，密實度較差的壩體可以采取劈裂式灌漿取得明顯效果，這種加固方法還可以解決很多問題，比如壩體內有滲漏通道或軟弱層，壩體浸潤線過高;因為不均勻沉陷而出現的裂縫;壩坡存在濕潤區或管涌、流土等滲透破壞現象;因為分期施工而出現分層與接頭有透水層或軟弱帶;壩體與放水涵管、閘墻等建筑物不能良好接合;壩體內出現生物洞穴或存在腐爛樹根。

　　2.6崩岸的治理

　　通常崩岸的治理辦法是拋石防護，需要在拋石與堤基之間鋪設土工織物反濾層。實際應用中還有沉排、木樁、順壩、石籠、鋼板樁、丁壩、四面六邊透水框架等其他治理崩岸的方式。

　　3結束語

　　目前，我國水庫堤壩的除險加固新技術的研究已經成為我國壩工程的重要課題，這些水庫的病變機理會因其自身條件的不同而有所不同，堤防工程防滲方法比較多，決定滿足防洪標準要求的加固方案，分別對控制壩基及地基的防滲措施加固、泄水及輸水建筑物加固，保證建筑物安全。

　　參考文獻

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　　[3] 孫茂芳,陳裊那.我國水庫堤壩除險加固技術實用技術[J].建筑與管理,2008,4.

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