水利加固土石坝工程施工方法

摘要:我国大坝工程中,大多数为土石坝。近年来我国大型水库发生多次工程事故。本文主要根据土石坝工程事故发生的原因,论述土石坝加固技术的方法。关键词:土石坝 水库 加固技术　　土石坝是应用最广的挡水建筑物,填筑在不同的坝基上。土石坝在挡水后上下游水头差作用下,易发生土石坝及其坝基渗透等破坏,甚至垮坝失事。土石坝的加固方法,一般可按土石坝加固的原因可主要分为:渗透破坏、裂缝、滑坡、地震震害与液化等加固方法。本文就上述几类土石坝的加固技术,分别结合现今研究实例,进行了归纳和综述。　　1. 我国土石坝现状　　我国大坝多数修建于20世纪50～70年代,由于受当时客观条件限制,很多水库在修建时没有按基本建设程序进行审批、施工和验收。在安全方面造成许多隐患,主要表现在:　　(1)防洪标准低。随着水库运行年代增加,流域内水文、气象情况发生变化,防洪标准达不到相应洪水标准。　　(2)坝基渗漏。大坝运行多年后,一直未经高水位考验,在蓄水期间发生坝基渗漏和坝肩绕渗。　　(3)安全系数不满足规范要求。大坝坝体碾压质量差,坝体沉降严重,上、下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求。　　(4)不满足泄洪要求。溢洪道出口无泄洪槽、陡槽及消能设施,泄流时危及大坝安全。　　(5)输水洞无闸门控制。由于输水洞无闸门控制,下游消能设施已全部冲毁。　　(6)水库建筑物无观测设施,缺少通讯设备。加快病险水库除险加固,确保水库安全,充分发挥防洪和兴利效益,对促进经济与社会的发展,具有十分重要的意义。　　2. 加固土石坝方法　　土石坝工程质量问题,主要表现为渗漏、滑坡和裂缝。所以处理病险土石坝的关键是防渗,即针对防渗提出一些常用的工程措施,一般原则是“上堵下排”。上堵的措施有水平防渗与垂直防渗。水平防渗有黏土铺盖结合下排开挖导渗沟、减压井和水平盖重压渗等;垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填黏土防渗及土工合成材料防渗等。　　2.1完善基本数据及洪水标准　　鉴于水库普遍存在基本数据不清、不全或洪水标准偏低的问题。在处理病险水库时应首先通过调查研究,核实、校验、补充、修正集雨面积、库容和水文、水力计算等有关参数,执行现行洪水标准,按我国新颁布的洪水计算方法复核洪水和调洪演算,结合坝坡稳定分析计算,确定坝顶高程、坝坡坡比和溢洪道、输水涵的有关边界尺寸。　　2.2 进一步加厚坝体,加强坝坡稳定安全系数控制　　对坝体单薄,坝坡稳定安全系数还不到规范要求的坝,应在进一步搞清坝体物理学参数后,通过渗流和稳定分析计算,确定坝体加固方案。坝坡加固,一般要采取坝后坡培厚加固方案。当前坡和后坡稳定系数达不到要求时,可采取前坡削坡、后坡培厚的加固措施。对仅前坡稳定系数未达要求时,可结合前坡护坡加固综合考虑采用上半坡适当削坡,下半坡适当加厚反滤料和块石的措施来解决边坡稳定。　　2.3 严格控制坝基、坝体渗漏　　处理坝基和坝体渗漏问题,应围绕“上截下排,以截为主,截排结合”的原则,视渗漏的部位、危害程度,因地制宜,有针对性地采取相应措施:①处理坝基渗漏,一般可采用粘土截水墙、粘土防渗铺盖、土工膜防渗等截水措施,同时可采用排水井、反滤排水体、反滤盖重、反滤排水体和盖重结合等排水措施;②处理坝体渗漏的截水措施可采用粘土斜墙、坝体充填灌浆或劈裂灌浆。对迎水坡偏陡、库水位易于放空的土石坝可采取防渗土工膜截渗。对局部洞隙或因填土上 质差、填土松散而引起渗漏的坝体,一般宜采用充填式灌浆或劈裂灌浆。土工膜防渗效果良好,施工方便, 比较经济。后者施工技术要求高,设备较复杂,后对坝体整体渗漏处理, 其防渗效果也很好。导渗措施,采用坝坡开沟导渗、坝坡培厚导渗、反滤体排渗等。对坝面散漫、牛皮涨,但未引起坝坡失稳时可采取开沟导渗措施,而对因散浸、牛皮涨等引起失稳的坝坡可采用培厚导渗措施,而对渗漏逸出点较低的坝坡脚渗,可采取反滤体排渗措施。　　2.4 杜绝浇坝渗漏　　可采用迎水坡坝头黏土铺盖防渗法、坝头山体与坝体间设截水墙法、坝头坝体灌浆截渗法等。在做“上堵”措施同时可在下游岸坡浇坝渗流的出口段,设置导渗排水反滤层或反滤沟,当采取坝后坡培厚加同坝体时,宜在原坝下游坝端与山体交接处设置排水反浊暗沟,以排除浇坝渗水 。　　2.5 注重溢洪道的修复和处理　　①土溢洪道结构应结合安全达标工作,做彻底的处理。可采取重建浆砌石或钢筋混凝土结构溢洪道的处理措施。消能结构应视地形、地质条件,采用挑流或消力池底流消能方式;②对陡坡和底板变形,应采取局部或全部翻修、重建,防渗、排水设施应结合重建做彻底的处理, 底板厚度不足可采用面浇混凝土加厚加固措施,对混凝土或浆砌石结构底板或边墙出现裂缝,可采取沿裂缝凿一条深4―6cm,宽2―6cm,下宽上窄的槽,在槽内填允水泥砂浆、沥青砂浆或用环氧砂浆修补。　　3. 小结　　土石坝加固工程的实施,对促进我国国民经济的发展,提高人民生活水平,保障社会稳定,以及防洪、灌溉、发电、供水等方面发挥了重要作用。目前病险土石坝加固任务是很重的。只有正确认识土石坝病险,科学分析,对症下药,才能使病险土石坝除险加固工作既“快”又“好”地进行。　　参考文献:　　[1] 刘玉泉,刘亚凤,周春霞.土石坝除险加固的几种方法[J].黑龙江水专学报,2002,29(2):132,转135.　　[2] 牛运光,试论土石坝除险加固技术

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的最大损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性。

[J].大坝与安全.1995年第3期:6～l 5.　　[3] 高洋,低弹模混凝土防渗墙在某土石坝加固中的应用[J].浙江水利科技,2006,3(2):37～39.　　[4] 张宗媛,郭祯荣,梁志坚.火甲水库主坝高压喷射灌浆防渗堵漏设计与施工[J].广西水利水电,2004,1:49～51.　　[5] 张志刚,劈裂灌浆在水库主坝防渗加固工程中的应用[J].四川建材,2008年,第3期:19[4～195.