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【摘 要】 目前,水库工程不能实现良性循环,工程老化,效益衰减,安全问题严重,形成了大量的病险水库,如不及时采取加固措施,则不仅会影响水库经济效益的发挥,还会给下游人民的生命和财产安全带来了巨大的安全隐患。本文根据分析了病险水库的主要问题,并提出了一下解决措施。
【关键词】 病险水库;除险加固;技术措施
1、小型水库除险加固意义分析
近几年,水库除险加固已经成为我国在21世纪实现水资源可持续利用和社会经济可持续发展的战略举措。病险水库除险加固工作事关民生发展与稳定大局,抓好小型病险水库除险加固是巩固和完善防洪安全体系、提高防洪能力的迫切需要,是增加农村安全饮水和农业生产水源、提高供水保障能力的必然选择。小型水库出现病险,不仅削弱了防洪体系,同时也给库区周围生活的群众留下了极大的安全隐患。治理小型病险水库意义非常重大:其一是保证了防洪安全,完善了防洪体系,排除了安全隐患,增强了水库运用综合能力;其二是恢复了小型水库原有功能,提高了经济效益,为水库的良性运行打下了坚实的物质基础;其三是发挥了显著的环境效益,通过除险加固,很多水库旧貌换新颜,很多水库逐渐发展成为当地旅游风景区,也为当地群众的生活创造了良好的环境。
2、病险水库存在的常见问题
2.1大坝整体稳定性差
很多早期设计建设的大坝存在坝体断面尺寸不足、坝坡过陡或缺乏相应的抗滑措施,致使大坝稳定性差。此外,因为护坡和排水设施不完善,坝坡长期承受雨水冲刷,造成其表面存在明显破损现象。一些早期的水库在大现建设之初缺乏必要的地震设防意识,表现为对于地震无设防标准或设防标准偏低,无法满足抗震需求,一旦出现地震可能引发灾难性后果。
2.2防洪能力不足
早期设计建设的水库因受限当时的资金、设备和技术条件,其防洪标准普遍都低于现行规范,突出问题是:大坝高程较低、泄洪设施不完善、没有挑流消能设施等。
2.3大坝填筑质量不佳,异常渗漏严重
由于土石坝在工程造价和施工简便方面的优点,使得我国很多小型水库在建设时都采用了土石坝结构,但土石坝的结构普遍不稳定,再考虑到我国早期的建设的一大批水库工程根本没有经过灌浆等防渗漏处理,导致我国相当数量采用土石坝结构的水库存在一定程度的病险问题,甚至发生过馈坝等严重事故。
2.4输、放水及泄洪建筑物老化、破损普遍
病险水库一般建成较早,有些建筑物已经超过了使用年限,导致裂缝、结构变形、冲蚀等现象在输放水及泄洪建筑物中普遍存在。还有些建筑虽然尚在使用年限之内,也因为施工质量和管理不善等原因造成其老化、破损严重。这对坝体构成了隐患,在外力因素触发下将可能发生事故,危险系数较高。
2.5金属结构和启闭机不满足要求
由于病险水库一般带病运行时间较长,造成其金属结构老化严重。这些水库中还有相当一部分存在设备老化的问题,启闭机等机电设备的超期服役现象严重,并且检修维护工作也常常做不到位,致使这些水库往往存在闸门闭合不严密或只能靠人力进行启闭等问题,水库的正常安全运行受到了严重的挑战。
2.6管理设施和观测设备不完善
很多水库因为受限于资金问题,往往表现为重建轻管,导致其日常运营经费紧缺,根本没有能力配备相应的管理设施和观测设备,或者即使配备了,也存在系统测量设备老化严重、系统软件版本太老,致使测量结果与实际情况的偏差较大,对管理人员的经验依赖性较大,如果管理人员的素质在不达标,就很可能发生因为人为操作失误而引发的事故。
3、小型病险水库除险加固措施
3.1防洪問题
对于防洪标准偏低的水库,建议采用加高大坝,增设防浪墙,或扩建溢洪道,或两者结合使用等措施,来有效提高防洪能力,满足规范要求。
3.2大坝除险加固
(1)劈裂灌浆
劈裂灌浆主要解决坝体填筑质量问题和渗漏、抗滑稳定,其运用坝体应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层,以提高坝体的防渗能力,同时通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重新分布,提高坝体变形稳定性和整体性,还可对坝体与坝基的结合面起到很好的防渗作用。根据工程实际,一般沿坝轴线(或稍偏上游)单排布孔或双排、三排布孔。
(2)充填灌浆
充填灌浆主要利用自重将浆液注入坝体隐患处,以填塞洞穴和裂隙,适用于均质土坝或宽心墙坝的防渗处理,所需压力较小,对坝体结构影响小,一般是对坝体隐患较明确的部位进行。
(3)帷幕灌浆
帷幕灌浆适用于基岩或接触渗漏防渗加固,平行于坝轴线布置一排或几排孔,用压力灌浆法将浆液灌入到基岩的裂隙中,形成一道防渗帷幕,截断基础渗流,降低基础扬压力。
(4)高喷灌浆
高喷灌浆适用于坝基为淤泥质土、砂土、砂卵石层等透水地基的防渗处理,利用高压射流切割掺搅砂卵石层,改变原砂卵石层的结构和组成,同时灌入的水泥浆或混和浆形成凝结体,固结坝基。根据喷嘴工作情况可分为旋喷、摆喷和定喷三种,其中高压旋喷防渗效果最好。
(5)混凝土防渗墙
混凝土防渗墙适用于坝体或松散透水地基的防渗加固。其施工工艺是在坝顶利用薄壁抓斗造槽,并采用泥浆固壁,然后用导管向注满泥浆的槽孔内浇注黏土混凝土或塑性混凝土或混凝土,置换出泥浆,浇筑成混凝土墙体。该技术整体性好,质量有保证,防渗效果好。
3.3溢洪道除险加固
溢洪道除险加固应首先进行泄流能力、边墙高度、消能设施等水力计算复核。根据复核成果,当泄洪能力不能满足要求时,优先采取拓宽溢洪道的方式保证安全下泄,当不具备拓宽条件时,可改变控制段堰型如采用迷宫堰等提高泄流能力,或通过加高大坝来满足防洪要求,除非万不得已,一般不建议采取降低进口底高程的方式。当泄洪能力满足要求时,对地质条件差的应采取混凝土或浆砌石对底板及边坡进行护砌,完善消能防冲设施,做好尾水规整或防护措施,避免下泄水流或回流冲刷坝脚,对大坝造成破坏。
3.4输水洞除险加固
洞身漏水一般采用补强堵漏的办法进行除险加固。当结构断面允许时,可采用内壁钢丝网喷浆或自洞内钻孔,对洞周进行高压定喷灌浆或充填灌浆,或采用内衬钢筋混凝土管、钢管、UPVC管等措施,并对内衬管与洞壁间空隙进行回填灌浆。大多情况下,中小型水库输水洞洞身结构尺寸窄小,常采用自坝面钻孔,对洞顶和两侧进行充填灌浆,堵塞空隙,改善坝体密实性。当洞身破坏且难以整修时,须拆除重建。新建输水洞应通过水力计算,确定适宜的结构型式。对于坝下输水洞,原址重建时与坝体结合部要处理好;选址另建时要做好老输水洞的封填堵漏。
3.5完善观测设施
为保证能够长久安全运行,根据大坝安全监测的需要,结合中小型水库工程实际情况,修复或完善大坝位移、测压管、库水位观测等设施,提高监测手段,建立安全监测系统。
4、结束语
小型水库除险加固对保证水库安全运行、保障群众生命财产安全意义重大,安全评价鉴定要认真排查病害、分析成因,除险加固要采取经济适宜的技术措施,保证工程质量和治理效果。小型病险水库除险加固只是小型水库管理的第一步,各水管单位应结合实际情况,建立健全管理机构,配备水库管理人员,划拨维修养护经费,加强小型水库的日常维修养护,使小型水库长久发挥效益。
参考文献:
[1]范新忠,张臣.小型水库的安全隐患及除险加固措施[J].民营科技,2010(5):174-175.
[2]张士辰,杨正华,郭存杰.我国病险水库除险加固管理对策研究[J].水利水电技术,2010,41(4):82-86.
[3]钮新强.水库病害特点及除险加固技术[J].岩土工程学报,2010,(1):153-157.
【关键词】 病险水库;除险加固;技术措施
1、小型水库除险加固意义分析
近几年,水库除险加固已经成为我国在21世纪实现水资源可持续利用和社会经济可持续发展的战略举措。病险水库除险加固工作事关民生发展与稳定大局,抓好小型病险水库除险加固是巩固和完善防洪安全体系、提高防洪能力的迫切需要,是增加农村安全饮水和农业生产水源、提高供水保障能力的必然选择。小型水库出现病险,不仅削弱了防洪体系,同时也给库区周围生活的群众留下了极大的安全隐患。治理小型病险水库意义非常重大:其一是保证了防洪安全,完善了防洪体系,排除了安全隐患,增强了水库运用综合能力;其二是恢复了小型水库原有功能,提高了经济效益,为水库的良性运行打下了坚实的物质基础;其三是发挥了显著的环境效益,通过除险加固,很多水库旧貌换新颜,很多水库逐渐发展成为当地旅游风景区,也为当地群众的生活创造了良好的环境。
2、病险水库存在的常见问题
2.1大坝整体稳定性差
很多早期设计建设的大坝存在坝体断面尺寸不足、坝坡过陡或缺乏相应的抗滑措施,致使大坝稳定性差。此外,因为护坡和排水设施不完善,坝坡长期承受雨水冲刷,造成其表面存在明显破损现象。一些早期的水库在大现建设之初缺乏必要的地震设防意识,表现为对于地震无设防标准或设防标准偏低,无法满足抗震需求,一旦出现地震可能引发灾难性后果。
2.2防洪能力不足
早期设计建设的水库因受限当时的资金、设备和技术条件,其防洪标准普遍都低于现行规范,突出问题是:大坝高程较低、泄洪设施不完善、没有挑流消能设施等。
2.3大坝填筑质量不佳,异常渗漏严重
由于土石坝在工程造价和施工简便方面的优点,使得我国很多小型水库在建设时都采用了土石坝结构,但土石坝的结构普遍不稳定,再考虑到我国早期的建设的一大批水库工程根本没有经过灌浆等防渗漏处理,导致我国相当数量采用土石坝结构的水库存在一定程度的病险问题,甚至发生过馈坝等严重事故。
2.4输、放水及泄洪建筑物老化、破损普遍
病险水库一般建成较早,有些建筑物已经超过了使用年限,导致裂缝、结构变形、冲蚀等现象在输放水及泄洪建筑物中普遍存在。还有些建筑虽然尚在使用年限之内,也因为施工质量和管理不善等原因造成其老化、破损严重。这对坝体构成了隐患,在外力因素触发下将可能发生事故,危险系数较高。
2.5金属结构和启闭机不满足要求
由于病险水库一般带病运行时间较长,造成其金属结构老化严重。这些水库中还有相当一部分存在设备老化的问题,启闭机等机电设备的超期服役现象严重,并且检修维护工作也常常做不到位,致使这些水库往往存在闸门闭合不严密或只能靠人力进行启闭等问题,水库的正常安全运行受到了严重的挑战。
2.6管理设施和观测设备不完善
很多水库因为受限于资金问题,往往表现为重建轻管,导致其日常运营经费紧缺,根本没有能力配备相应的管理设施和观测设备,或者即使配备了,也存在系统测量设备老化严重、系统软件版本太老,致使测量结果与实际情况的偏差较大,对管理人员的经验依赖性较大,如果管理人员的素质在不达标,就很可能发生因为人为操作失误而引发的事故。
3、小型病险水库除险加固措施
3.1防洪問题
对于防洪标准偏低的水库,建议采用加高大坝,增设防浪墙,或扩建溢洪道,或两者结合使用等措施,来有效提高防洪能力,满足规范要求。
3.2大坝除险加固
(1)劈裂灌浆
劈裂灌浆主要解决坝体填筑质量问题和渗漏、抗滑稳定,其运用坝体应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层,以提高坝体的防渗能力,同时通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重新分布,提高坝体变形稳定性和整体性,还可对坝体与坝基的结合面起到很好的防渗作用。根据工程实际,一般沿坝轴线(或稍偏上游)单排布孔或双排、三排布孔。
(2)充填灌浆
充填灌浆主要利用自重将浆液注入坝体隐患处,以填塞洞穴和裂隙,适用于均质土坝或宽心墙坝的防渗处理,所需压力较小,对坝体结构影响小,一般是对坝体隐患较明确的部位进行。
(3)帷幕灌浆
帷幕灌浆适用于基岩或接触渗漏防渗加固,平行于坝轴线布置一排或几排孔,用压力灌浆法将浆液灌入到基岩的裂隙中,形成一道防渗帷幕,截断基础渗流,降低基础扬压力。
(4)高喷灌浆
高喷灌浆适用于坝基为淤泥质土、砂土、砂卵石层等透水地基的防渗处理,利用高压射流切割掺搅砂卵石层,改变原砂卵石层的结构和组成,同时灌入的水泥浆或混和浆形成凝结体,固结坝基。根据喷嘴工作情况可分为旋喷、摆喷和定喷三种,其中高压旋喷防渗效果最好。
(5)混凝土防渗墙
混凝土防渗墙适用于坝体或松散透水地基的防渗加固。其施工工艺是在坝顶利用薄壁抓斗造槽,并采用泥浆固壁,然后用导管向注满泥浆的槽孔内浇注黏土混凝土或塑性混凝土或混凝土,置换出泥浆,浇筑成混凝土墙体。该技术整体性好,质量有保证,防渗效果好。
3.3溢洪道除险加固
溢洪道除险加固应首先进行泄流能力、边墙高度、消能设施等水力计算复核。根据复核成果,当泄洪能力不能满足要求时,优先采取拓宽溢洪道的方式保证安全下泄,当不具备拓宽条件时,可改变控制段堰型如采用迷宫堰等提高泄流能力,或通过加高大坝来满足防洪要求,除非万不得已,一般不建议采取降低进口底高程的方式。当泄洪能力满足要求时,对地质条件差的应采取混凝土或浆砌石对底板及边坡进行护砌,完善消能防冲设施,做好尾水规整或防护措施,避免下泄水流或回流冲刷坝脚,对大坝造成破坏。
3.4输水洞除险加固
洞身漏水一般采用补强堵漏的办法进行除险加固。当结构断面允许时,可采用内壁钢丝网喷浆或自洞内钻孔,对洞周进行高压定喷灌浆或充填灌浆,或采用内衬钢筋混凝土管、钢管、UPVC管等措施,并对内衬管与洞壁间空隙进行回填灌浆。大多情况下,中小型水库输水洞洞身结构尺寸窄小,常采用自坝面钻孔,对洞顶和两侧进行充填灌浆,堵塞空隙,改善坝体密实性。当洞身破坏且难以整修时,须拆除重建。新建输水洞应通过水力计算,确定适宜的结构型式。对于坝下输水洞,原址重建时与坝体结合部要处理好;选址另建时要做好老输水洞的封填堵漏。
3.5完善观测设施
为保证能够长久安全运行,根据大坝安全监测的需要,结合中小型水库工程实际情况,修复或完善大坝位移、测压管、库水位观测等设施,提高监测手段,建立安全监测系统。
4、结束语
小型水库除险加固对保证水库安全运行、保障群众生命财产安全意义重大,安全评价鉴定要认真排查病害、分析成因,除险加固要采取经济适宜的技术措施,保证工程质量和治理效果。小型病险水库除险加固只是小型水库管理的第一步,各水管单位应结合实际情况,建立健全管理机构,配备水库管理人员,划拨维修养护经费,加强小型水库的日常维修养护,使小型水库长久发挥效益。
参考文献:
[1]范新忠,张臣.小型水库的安全隐患及除险加固措施[J].民营科技,2010(5):174-175.
[2]张士辰,杨正华,郭存杰.我国病险水库除险加固管理对策研究[J].水利水电技术,2010,41(4):82-86.
[3]钮新强.水库病害特点及除险加固技术[J].岩土工程学报,2010,(1):153-157.