论文部分内容阅读
[摘 要]新中国成立以来,我国大部分小型水庫大坝建设受当时经济条件、技术条件的限制,修建水库均存在不同程度安全隐患,为保证水库下游人民群众生命财产安全,对病险水库进行除险加固是十分必要的。本文选取典型水库作为例子,来分析水库大坝出现病险的原因,探讨如何加强水库大坝除险加固工程的设计。
[关键词]小型水库;除险加固;设计
中图分类号:P343.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)18-0103-01
一、小型水库基本情况
新中国成立以来,我国已建成小型水库近8.2万座,其中坝体结构为土石坝的占95%以上,大部分水库修建于50~70年代。小型水库功能主要以灌溉、防洪、供水、发电为主,受当时经济条件、技术水平的限制,建成大坝经过多年运行,此类小型水库普遍存在防洪标准低、坝体单薄、渗漏、启闭设施老化、库区淤积等问题,造成水库大坝存在不同程度的安全隐患,严重威胁到下游人民群众的生命及财产安全。
二、水库大坝存在问题及成因分析
水库在建设初期因受当时的经济条件、技术条件的影响,修建的水库都以投工投劳的方式进行,机械化水平低,施工质量难以得到保证,致使其先天不足,存在不同程度的安全隐患。
1.大坝结构存在安全问题分析
影响大坝结构安全原因主要以下几点:①坝顶高程不能满足防洪标准要求,土石坝一旦出现漫顶,极易引起溃坝;②坝体单薄,坝顶宽度偏小、坝坡偏陡不能满足规范要求,存在滑坡的安全隐患;③坝体填筑质量差,坝体未设防渗体,防渗性能差,导致浸润线出逸点高,渗流量大,易形成渗透破坏;④坝基接触带渗漏,此类水库由于建设年代久远,建设初期未进行地质勘查,坝基覆盖层为较厚强透水层,水库坝体填筑时,坝基清理不彻底,截水槽开挖深度不够,导致坝基接触带渗漏严重,易产生管涌、流土破坏。
2.溢洪道结构存在安全问题分析
目前多数水库溢洪道均存在以下几个问题:①溢洪道进口溢流宽度不足,不满足安全泄洪要求;②由于水库运行年数较久,溢洪道两侧受洪水冲刷,风化、坍塌现象严重;③溢洪道下游未设消能设施,泄槽末端受洪水冲刷严重。
3.输水设施结构安全问题分析
由于水库运行多年,启闭设施年久失修,影响输水设施结构安全主要体现在以下几点:①日常运行管理薄弱,水库库区淤积严重,放水设施进水口淤积,导致放水启闭设施无法正常启闭;②小型水库多数输水设施为坝下埋管,涵管基础多未至基岩槽内,涵身未设截水环,导致,涵管管壁易形成渗漏通道;③启闭机金属结构锈蚀严重,严重影响正常运行,启闭机房墙体破损,屋顶漏水。
4.无安全监测设施,无水情测报系统,无防汛抢险通道
①由于水库建设年代久,当时建设过程中,水库未设置相应的位移观测设施及沉降观测点,所以水库坝体出现位移与沉降,均无法及时观测;② 没有水情测报系统,一旦洪水出现,管理人员不能及时掌握库区内的水情变化情况,一旦出险,管理人员不能及时发现险情及时抢险,后果不堪设想。③ 水库没有防汛抢险通道,导致水库抢险物资部能及时运到,险情现场。
三、水库大坝除险加固工程的设计
1.水库坝体加固
针对上述坝体普遍存在的防洪标准不满足规范要求、坝体单薄、坝体填筑质量差,无防渗体及坝基接触带渗漏四个问题,采取以下几项加固措施进行处理:
①坝顶高程不满足规范要求,可以从两点出发进行加固设计:第一点通过拓宽溢洪道进水口宽度,改善溢流堰水流条件,加大下泄流量,降低库区洪水位;第二点通过加高堤顶高程、在迎水坡面设置防浪墙已达到防洪标准要求。
②坝体单薄,坝顶宽度偏小,坝坡过陡,可以通过加宽坝顶宽度,坝体培厚、放缓坝体坡,使坝体结构稳定计算值,满足规范要求。
③坝体填筑质量差,未设防渗体,防渗性能差,坝体渗漏,土坝防渗加固工程设计,须遵循“上堵下排”原则,“上堵”坝体防渗措施可采用下面三个措施进行防渗处理:a如水库附近有粘土料场,粘土含量丰富,可采用粘土斜墙防渗处理方案,在坝坡迎水坡回填粘土,采用碾压机械碾压密实形成封闭防渗体,粘土斜墙施工过程须注意两侧岸坡接触带及截渗齿槽建基面,基岩破碎层的清理彻底;b 沿大坝中心线或上游布置冲抓套井防渗心墙,适用于坝高在30m以内的心墙坝、均质坝和类均质坝,在低水位条件下进行,套井深度要求进入基岩层内,套井开孔孔径1.1m,孔距0.75~0.8m,开孔后回填粘土,通过夯击压实后,形成连续的防渗心墙,达到防渗目的。c 坝体低弹模砼防渗墙,适用与坝顶较宽,有足够的工作面大坝防渗施工,防渗墙深度进入弱风化基岩以下0.5m。“下排”位于坝体下游坝脚设置排水棱体,同时位于内侧设施反滤层,可有效的降低坝体浸润线。
④坝基接触带渗漏,可采用以下两种措施处理:如坝基建基面为强透水基岩层,可采用帷幕灌浆进行防渗处理;如坝基存在4m以上强透水粉砂层,帷幕灌浆可灌性差,可采用高压旋喷灌浆,形成连续水泥旋喷桩墙,达到防渗目的。
2.溢洪道改造
针对溢洪道存在上述问题,根据水库坝头实际地形,合理布置溢洪道平面位置,并采取以下三点措施进行改造:①选择合适溢流堰堰型,改善水流条件,同时拓宽溢流宽度;②拆除原泄槽段风化坍塌导水墙,重新修建砌石或砼导水墙,导水墙高度依据规范公式进行计算确定;③多数水库溢洪道下游段冲毁,均由于未设消力池,根据实际地形选择合适的消能型式,通过计算确定消力池长度、排洪渠墙体高度及消力池底板厚度。
3.输水设施改造
目前已建成小型水库输水设施,多数以坝下埋管为主,一旦坝下涵管出现漏水,难以维修,因此输水设施改造,不推荐采用坝下埋管型式。根据水库实际地形,如大坝坝头为山体覆盖层,可采用开挖输水隧洞方式或非开挖钻进技术取水。隧洞采用炸药爆破开挖,洞型可开挖成圆型、城门洞型、马蹄型,适合取水流量较大输水设施改造。非开挖钻进技术,采用钻机在山体内钻孔,孔洞贯穿后埋设PE管,并用水泥砂浆进行封堵,适合取水流量较小输水设施改造。如左右坝头不具备成洞条件,可采用倒虹吸取水方式,取水管可采用钢管取水,坝顶设置注水、排气口及真空破坏阀,坝脚可设置出水池及控制闸阀。对于原坝下埋管须进行可靠封堵,挖除原涵管进出口段并浇筑砼堵头,预留灌浆孔及排气孔,管内灌注水泥砂浆,封堵密实。
4.建设安全监测设施及水情测报系统,修建防汛抢险通道
重新布置大坝观测网,增设坝体渗流观测设施及水情测报系统,修建防汛抢险通道。
总之,水库大坝大坝出现的渗漏,坝体护坡,溢洪道冲刷严重,输水设施漏水等安全隐患,使水库大坝的功能得不到有效的发挥。要想使水库大坝的功能得到最大限度的发挥,就必须依据实际情况对水库进行科学的除险加固,因地制宜,详细了解当时的环境以及地址情况,根据规范要求,严格控制除险加固工程的质量,这样一来,才能保证排除水库大坝存在的安全隐患,保证周围人民的生活以及财产、人身的安全,促进地区经济的发展,保障社会的稳定。
参考文献
[1] 熊进,祝红,董建军.长江三峡工程灌浆技术研究[M].北京:中国水利水电出版社,2003.
[2] 李洪斌.浅谈如何做好中小型水库除险加固工程项目建设管理[J].水利建设以管理,2009,10.
[关键词]小型水库;除险加固;设计
中图分类号:P343.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)18-0103-01
一、小型水库基本情况
新中国成立以来,我国已建成小型水库近8.2万座,其中坝体结构为土石坝的占95%以上,大部分水库修建于50~70年代。小型水库功能主要以灌溉、防洪、供水、发电为主,受当时经济条件、技术水平的限制,建成大坝经过多年运行,此类小型水库普遍存在防洪标准低、坝体单薄、渗漏、启闭设施老化、库区淤积等问题,造成水库大坝存在不同程度的安全隐患,严重威胁到下游人民群众的生命及财产安全。
二、水库大坝存在问题及成因分析
水库在建设初期因受当时的经济条件、技术条件的影响,修建的水库都以投工投劳的方式进行,机械化水平低,施工质量难以得到保证,致使其先天不足,存在不同程度的安全隐患。
1.大坝结构存在安全问题分析
影响大坝结构安全原因主要以下几点:①坝顶高程不能满足防洪标准要求,土石坝一旦出现漫顶,极易引起溃坝;②坝体单薄,坝顶宽度偏小、坝坡偏陡不能满足规范要求,存在滑坡的安全隐患;③坝体填筑质量差,坝体未设防渗体,防渗性能差,导致浸润线出逸点高,渗流量大,易形成渗透破坏;④坝基接触带渗漏,此类水库由于建设年代久远,建设初期未进行地质勘查,坝基覆盖层为较厚强透水层,水库坝体填筑时,坝基清理不彻底,截水槽开挖深度不够,导致坝基接触带渗漏严重,易产生管涌、流土破坏。
2.溢洪道结构存在安全问题分析
目前多数水库溢洪道均存在以下几个问题:①溢洪道进口溢流宽度不足,不满足安全泄洪要求;②由于水库运行年数较久,溢洪道两侧受洪水冲刷,风化、坍塌现象严重;③溢洪道下游未设消能设施,泄槽末端受洪水冲刷严重。
3.输水设施结构安全问题分析
由于水库运行多年,启闭设施年久失修,影响输水设施结构安全主要体现在以下几点:①日常运行管理薄弱,水库库区淤积严重,放水设施进水口淤积,导致放水启闭设施无法正常启闭;②小型水库多数输水设施为坝下埋管,涵管基础多未至基岩槽内,涵身未设截水环,导致,涵管管壁易形成渗漏通道;③启闭机金属结构锈蚀严重,严重影响正常运行,启闭机房墙体破损,屋顶漏水。
4.无安全监测设施,无水情测报系统,无防汛抢险通道
①由于水库建设年代久,当时建设过程中,水库未设置相应的位移观测设施及沉降观测点,所以水库坝体出现位移与沉降,均无法及时观测;② 没有水情测报系统,一旦洪水出现,管理人员不能及时掌握库区内的水情变化情况,一旦出险,管理人员不能及时发现险情及时抢险,后果不堪设想。③ 水库没有防汛抢险通道,导致水库抢险物资部能及时运到,险情现场。
三、水库大坝除险加固工程的设计
1.水库坝体加固
针对上述坝体普遍存在的防洪标准不满足规范要求、坝体单薄、坝体填筑质量差,无防渗体及坝基接触带渗漏四个问题,采取以下几项加固措施进行处理:
①坝顶高程不满足规范要求,可以从两点出发进行加固设计:第一点通过拓宽溢洪道进水口宽度,改善溢流堰水流条件,加大下泄流量,降低库区洪水位;第二点通过加高堤顶高程、在迎水坡面设置防浪墙已达到防洪标准要求。
②坝体单薄,坝顶宽度偏小,坝坡过陡,可以通过加宽坝顶宽度,坝体培厚、放缓坝体坡,使坝体结构稳定计算值,满足规范要求。
③坝体填筑质量差,未设防渗体,防渗性能差,坝体渗漏,土坝防渗加固工程设计,须遵循“上堵下排”原则,“上堵”坝体防渗措施可采用下面三个措施进行防渗处理:a如水库附近有粘土料场,粘土含量丰富,可采用粘土斜墙防渗处理方案,在坝坡迎水坡回填粘土,采用碾压机械碾压密实形成封闭防渗体,粘土斜墙施工过程须注意两侧岸坡接触带及截渗齿槽建基面,基岩破碎层的清理彻底;b 沿大坝中心线或上游布置冲抓套井防渗心墙,适用于坝高在30m以内的心墙坝、均质坝和类均质坝,在低水位条件下进行,套井深度要求进入基岩层内,套井开孔孔径1.1m,孔距0.75~0.8m,开孔后回填粘土,通过夯击压实后,形成连续的防渗心墙,达到防渗目的。c 坝体低弹模砼防渗墙,适用与坝顶较宽,有足够的工作面大坝防渗施工,防渗墙深度进入弱风化基岩以下0.5m。“下排”位于坝体下游坝脚设置排水棱体,同时位于内侧设施反滤层,可有效的降低坝体浸润线。
④坝基接触带渗漏,可采用以下两种措施处理:如坝基建基面为强透水基岩层,可采用帷幕灌浆进行防渗处理;如坝基存在4m以上强透水粉砂层,帷幕灌浆可灌性差,可采用高压旋喷灌浆,形成连续水泥旋喷桩墙,达到防渗目的。
2.溢洪道改造
针对溢洪道存在上述问题,根据水库坝头实际地形,合理布置溢洪道平面位置,并采取以下三点措施进行改造:①选择合适溢流堰堰型,改善水流条件,同时拓宽溢流宽度;②拆除原泄槽段风化坍塌导水墙,重新修建砌石或砼导水墙,导水墙高度依据规范公式进行计算确定;③多数水库溢洪道下游段冲毁,均由于未设消力池,根据实际地形选择合适的消能型式,通过计算确定消力池长度、排洪渠墙体高度及消力池底板厚度。
3.输水设施改造
目前已建成小型水库输水设施,多数以坝下埋管为主,一旦坝下涵管出现漏水,难以维修,因此输水设施改造,不推荐采用坝下埋管型式。根据水库实际地形,如大坝坝头为山体覆盖层,可采用开挖输水隧洞方式或非开挖钻进技术取水。隧洞采用炸药爆破开挖,洞型可开挖成圆型、城门洞型、马蹄型,适合取水流量较大输水设施改造。非开挖钻进技术,采用钻机在山体内钻孔,孔洞贯穿后埋设PE管,并用水泥砂浆进行封堵,适合取水流量较小输水设施改造。如左右坝头不具备成洞条件,可采用倒虹吸取水方式,取水管可采用钢管取水,坝顶设置注水、排气口及真空破坏阀,坝脚可设置出水池及控制闸阀。对于原坝下埋管须进行可靠封堵,挖除原涵管进出口段并浇筑砼堵头,预留灌浆孔及排气孔,管内灌注水泥砂浆,封堵密实。
4.建设安全监测设施及水情测报系统,修建防汛抢险通道
重新布置大坝观测网,增设坝体渗流观测设施及水情测报系统,修建防汛抢险通道。
总之,水库大坝大坝出现的渗漏,坝体护坡,溢洪道冲刷严重,输水设施漏水等安全隐患,使水库大坝的功能得不到有效的发挥。要想使水库大坝的功能得到最大限度的发挥,就必须依据实际情况对水库进行科学的除险加固,因地制宜,详细了解当时的环境以及地址情况,根据规范要求,严格控制除险加固工程的质量,这样一来,才能保证排除水库大坝存在的安全隐患,保证周围人民的生活以及财产、人身的安全,促进地区经济的发展,保障社会的稳定。
参考文献
[1] 熊进,祝红,董建军.长江三峡工程灌浆技术研究[M].北京:中国水利水电出版社,2003.
[2] 李洪斌.浅谈如何做好中小型水库除险加固工程项目建设管理[J].水利建设以管理,2009,10.