小型水库土石坝防渗加固实践与探讨

小型水库土石坝防渗加固实践与探讨

北流市蟠龙提灌工程管理所广西玉林537000

摘要:现在我国水利行业的发展速度正不断增加,水利项目也在不断的增多,由此水库土石坝的建设质量显得格外重要。然而因为一系列问题的限制,造成土石坝出现很多问题,其中渗漏、开裂以及沉陷问题的发生几率比较高。本文先是探究了小型水库土石坝发生渗漏问题的常见原因,之后论述了其防渗加固的有效途径。

关键字:土石坝;防渗;加固

1、前言

土石坝主要是指施工所在地的混合料、土料以及石料等,利用抛填以及辗压等手段来将其堆砌为挡水坝。土石坝在我国的应用历史较长,上个世纪的很多水库都会选择土石坝,然而由于受到当时技术以及经济的制约,在建造土石坝时,没有对齐地基透水层进行防渗处理,也会由于防渗系统不科学、本身填筑质量问题以及白蚁危害等等,造成土石坝中出现种种问题。为了减缓土石坝的渗透破坏问题,避免其发生溃坝等严重事故,一定要对土石坝实施防渗加固处理,避免险情的出现。

2、小型水库土石坝渗漏问题的出现原因

由于我国现存土石坝类型水库建设时间较早,均或多或少出现渗漏问题,这一渗漏问题主要体现于坝体、坝基以及坝肩的结合处,同时坝后坡会发生浸润线偏高问题,出现散浸以及管涌情况。通过对渗漏问题产生的原因进行探究后发现:首先是由于在建设时期,所使用的施工设备比较落后,造成土料不能够得到密室、均匀的碾压,导致墙体出现过大的漆透系数,再加上土石坝在长时间的投入使用之后,大坝会发生不均匀沉降问题,进而导致墙体出现开裂问题,形成渗漏通道;其次是因为没有对坝基以及坝肩进行充分的清基,导致基岩风化层过厚,透水率提升,再加上坝基以及坝体间会产生接触破坏,进而造成土石坝发生渗漏情况;最后,土石坝在通过长时间的使用之后,上下游护坡会遭到严重的破坏,排水设施受损的几率非常高。

3、小型水库土石坝的加固方法

3.1坝顶加高

需通过水文方法来对坝顶高进行计算,若是现状不超过所规定的坝顶高,则可以考虑增设防浪墙,也能够对土石坝实施加高处理。通常为了降低施工造价,并使施工质量得到更好的控制,可以考虑防浪墙技术。

3.2坝体稳定性论述

通过公式来对坝体展开计算,由于相关规定中已经明确了稳定安全系数中的最小值,若是最终的计算值不超过这一最小值,需要对下游坝坡培土实施增厚处理,也可以选择边坡放缓技术,以使水库土石坝得到加固处理。

3.3护坡技术

由于土石坝多年投入使用之后,其下游区域会由于冻胀、冰推或者是浪淘等情况,出现护坡块石破坏问题。此时需要通过返修以及维修护坡等方式,来对土石坝进行加固处理。

3.4科学使用排水减压沟

一般水坝的固化质量会受到排水减压沟实效的影响,所以为了使水坝得到加固处理,需要于原排水沟后坝下一直到公路下游区域,也就是新坝脚下游再次布置排水减压沟,要求挖至基础透水层同时进行反滤、护砌处理,以保证排水的通畅性。为了降低成本,原排水沟块石在被拆除之后,可以布置于排水沟砌护,另外集中渗流部位应当做好反滤填料施工,通过无砂管来把原排水沟渗水引致新排水沟之中,并通过风化料填平填好原排水沟。

3.5倒挂井防渗墙加固方法

利用单井开挖方式,先主后副的开挖顺序,保证混凝土防渗墙间可以相互搭接,即能够构成一个相对完整的防渗墙。其劣势在于防渗墙接缝相对较多,在对副井进行开挖处理时,需要先把和主井相互接触的混凝土凿除干净,这会造成施工的难度提升,同时施工进度也会受到影响;优势在于由于是单井作业,工程量会比较小,土压力会相对较小,所需配备的设备容易解决,施工的安全更有保障。随着科学技术的不断发展,现以对传统的倒挂井防渗墙加固方法进行了改革优化,转变为组井开挖方式,可以分序施工,井组的施工顺序为先单后双,同样需要形成整体的混凝土结构防渗墙。相比于单井作业,组井开挖技术的优势在于减少了接缝,提升了施工质量,另外通过土拱作用,也可以使施工的安全程度大大提升。

最后,还需要对病害水库实施安全监测,通过巡视检查及时发现渗流破坏迹象、各种裂缝以及沉降问题、滑坡征兆等,通过同位素探测装置来对各个隐患进行勘测,利用大坝原型观测装置来实施监控,在开展安全监测的前提下,科学的选择加固手段。

4、小型水库土石坝的防渗手段

4.1粘土灌浆技术

在坝体出现全断面之后可以考虑使用粘土灌浆技术。虽然粘土灌浆技术的成本造价低,同时施工难度小,然而因为灌浆质量很难进行控制,尤其是坝体以及坝基之间可能会发生接触渗漏问题,同时很难彻底的解决。

4.2复合土工膜防渗技术

该技术是讲复合土工膜铺设于坝体迎水坡面,然后将混凝土块或者是砂石等材料覆盖于上层。复合土工膜防渗技术对于施工技术要求相对较低,同时造价也不高,然而在施工中复合土工膜容易被刺破,并且接口质量很难得到保障,或者是大坝底部和其周边弱透水层不能够保证铺设质量,进而导致防渗效果降低。像是永定龙寨水库中使用了复合土工膜防渗技术,然而通过一段时间的运行之后发现背水坡处存在渗漏问题,坡面湿润度也比较大。

4.3混凝土面板

该方法需要对坝体的迎水坡进行混凝土的浇筑作业,从而形成一层厚度适当的钢筋混凝土或者是混凝土结构面板,以保证防渗的效果,同时提升坝体的稳定程度。混凝土面板材料多会应用在堆石体或者是砌石体大坝中。尽管混凝土面板已经具有一定的防渗能力,但需注意一定要将面板放置于基岩上,同时做好基础帷幕灌浆施工。比如说某市的石门岩水库,采用的是浆砌石重力坝,该类水坝即使用钢筋混凝土面板材料进行防渗施工,达到了很好的效果。

4.4劈裂灌浆技术

该技术是采取钻孔的方式,通过对粘性土泥浆施加压力,使其可以顺着轴线方向运行,进而劈开坝体,形成一个封闭同时垂直连续的防渗帷幕,并使漏水通道获得集中填充。此技术可以利用浆坝互压以及坝体土所出现的湿化沉降固结作用,来保证坝体的变形稳定性。由于劈裂灌浆机械相对简单,可以满足土砂坝地基,但是不可以应用到卵砾石或者是粗砂坝基中,同时劈裂灌浆技术注重施工技术,施工质量较难把控。

4.5高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆技术通过钻机以及多种喷射方式进行造孔,也就是把有喷头的灌浆管放到提前预定的土层位置,通过高压将水或者是泥浆喷射到土层中,通过喷射流来对土层进行冲击破坏。土体在收到冲击之后,土粒会由其中逐步的剥落下来,小颗粒会和泥浆共同的冒出地面,大颗粒则会和所灌入的浆液不断的混合掺搅,进而形成凝结体。该类施工方法的优势在于对施工设备的要求不高,质量也会更为可靠,也适用于强风化岩基,其缺点在于成本高,对施工技术的要求高。

4.6振动沉模技术

该技术是通过强力振动作用,以使空腹模板能够沉入到土层之内,之后需要将泥浆材料灌入到空腹模板内,要求边振动边拔模,这样泥浆材料可以滞留在槽内,凝固后能够形成单块板墙。完成上述工序之后,可以连接起各个单板,这样就能够形成一个比连续同时可靠的防渗板墙帷幕。该技术的优势在于可保证防渗效果,可以应用在砂砾石坝基中,然而其对机械化的要求比较高,对于造墙的深度还有操作平台均有限制。

结语

渗漏问题的产生会造成小型水库土石坝的稳固性能降低,造成小型的水库的安全性大打折扣。通过若干年的发现,针对于土石坝防渗加固方面的研究正在不断加深,相关的技术也有了很大的发展,大大保证了土石坝的稳固性,使小型土石坝类水库的防洪以及兴利作用得到充分发挥。

参考文献

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