山区土石坝水库除险加固方案探讨

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gg5921
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]水库是集灌溉、防洪、养殖为一体的重要水利工程。上世纪六、七十年代开始我国山区农村兴建了大量的小型水库,部分水库由于没有进行科学细致的勘察、设计,施工时技术水平不高,质量控制不严,如今存在严重险情,造成重大安全隐患,为此我国全面开展水库除险加固。分析鉴定山区土石坝水库大坝、溢洪道、输水系统普遍存在的险情,分别采取坝体加高、培厚,加设防浪墙;心墙充填灌浆、坝基帷幕灌浆;溢洪道扩挖扩宽、修建控制段、出口消能、边墙底板衬砌;输水涵管(涵洞、隧洞)重建或套管、放水斜管(启闭塔井)拆除重建;完善护坡、排水、观测系统设施等工程技术措施进行除险加固。
  [关键词]山区土石坝;水库;除险加固;方案
  中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0048-02
  0 引言
  水库是集灌溉、防洪、养殖为一体的重要水利工程,其主要功能是灌溉。我国大部分小型水库都是上世纪六、七十年代大搞水利、改当家地时建设,大坝坝体多为土石坝。依靠农村社员搞人力战术,边施工边设计,缺少技术人员全程指导把关,许多水库大坝、溢洪道、输水系统三大主要构筑物均存在不同结构与安全问题,几十年带病运行,一是存在巨大的防洪安全隐患,二是水库不能发挥其工程效益,不敢蓄水,为此国家全面实施水库除险加固工程。本文重点结合山区土石坝水库工程实例,对水库工程大坝、溢洪道、输水系统除险加固工程技术方案优化设计展开论述。
  1 水库险情分析
  1.1 普遍险情分析
  根据小型水库安全鉴定办法,主要从工程质量、运行管理、防洪标准、结构、渗流安全等方面结合水库现场检查对水库坝体、溢洪道、输水工程进行分析评价,查找问题,确定险情。某县土石坝水库存在的问题与险情主要有:
  大坝:
  (1)坝顶高程不够。由于技术力量薄弱,大坝没有经过严格洪水计算,仅凭经验确定大坝高程和溢洪道断面,部分水库在“75.8”后进行了洪水复核,但一是标准较低洪水计算偏小,二是复核依据的溢洪道断面数据不准,三是复核后有的水库戴帽加高、溢洪道扩面施工不到位,部分心墙未同时加高。根据水库防洪安全鉴定结果,心墙或坝顶高程不够。
  (2)大坝坝体单薄。大坝修建大多依靠经验,施工时存在坝体断面尺寸不足及坝体不完整等情况。当时所建水库坝顶普遍宽度在2米以内,坝坡1:1.8~1:2,极个别坝坡在1:1.6或1:1.7。与此同时,大坝经过几十年的运行,护坡缺失,坝体沉陷变形,导致大坝坝体愈显单薄,坝坡结构稳定鉴定不满足规范要求。
  (3)坝体渗漏。一是心墙填筑碾压不到位产生渗漏;由于施工技术工艺较为落后,再加上筑坝土料质量较差,会使大坝坝体产生大面积散浸。二是坝基风化岩石开挖处理不彻底产生渗漏。渗漏问题往往是愈来愈严重,一是造成水库水量损失,二是发展严重时严重威胁到水库大坝安全,造成坝体垮塌事故。
  (4)反滤坝淤塞失效。干砌石反滤坝经过几十年的运行,存在块石风化破碎,坝体沉陷变形,淤塞失效现象。
  (5)护坡、排水系统缺失。大部分水库上游块石护坡风化、缺失,坝坡杂灌丛生,容易滋生白蚁。坝面无排水系统。
  溢洪道:
  (1) 断面严重不足。受制于基本的技术水平不高,大多数山区水库修建时没有进行调洪演算,仅按地形结构开挖施工,有的未按设计施工,导致大坝溢洪道断面尺寸不科学,溢洪道过洪能力不足,同时缺少基本的消能设施,有的尾水冲刷坝脚,不能安全泄洪。
  (2) 无衬护。溢洪道边坡及底板缺少衬护结构,且个别结构容易塌方,杂草丛生,导致大坝泄洪能力差。
  (3) 溢洪道等基础设施老化。经过几十年的运行,很多山区大坝溢洪道结构老化现象,影响泄洪能力。
  输水系统:
  土石坝水库输水系统一般由放水斜管和坝下涵管(洞)或隧洞组成。放水斜管大多采用浆砌石或砼结构台阶,放水孔采用盖板或木塞。现场检查大多斜管破损,放水失去控制。坝下涵管(洞)大部分为混凝土材料预制圆形涵管或浆砌石方形涵洞,经过长时间运行,大坝输水涵严重老化,有些存在断裂、破损、错位。当库水通过坝体坝下涵管时,会击穿涵管隐患部位。坝体与涵管接触部位容易渗漏水流,从而使水流将坝体土料带走,导致坝体坍塌。
  1.2 实例分析
  通过以上问题分析,本文主要结合实际案例,针对我国某水库大坝主要险情处理措施进行借鉴分析,不断提高我国其它大坝运行的安全性与稳定性,为当地创造经济效益和社会效益。
  油坊沟水库位于某县上津镇郭家渡村,距离当地县城约六十多公里。大坝坝址以上承雨面积为2.8平方公里,主河道长为3公里。该工程于20世纪六、七十年代兴建,主要功能为灌溉,兼顾防洪、养殖。原设计总库容19.3万m3。按照国家水利水电工程等级划分标准,该水库属于V等工程、五级建筑物。该水库主体工程由大坝、溢洪道及输水系统组成。根据现场检查及安全分析评价,水库目前存在诸多病险问题:水库大坝坝顶、心墙欠高,上游坝坡无护砌、淘刷变形明显,下游坝坡局部变形,坝身中部及左坝肩坝身结合部在高水位时存在渗漏明流,坝面无排水设施。反滤坝较陡、块石风化缺失;溢洪道未完建、无衬砌,两侧山体风化严重,出口无消能设施;输水系统老化失修,取水斜管破损,卧管淤塞;大坝无安全监测设施,存在白蚁活动。
  2 除险加固措施探讨
  2.1 大坝除险加固措施
  首先,坝体单薄及坝高不够,需对其进行加高培厚。根据新规范要求,坝顶宽度一般应达到3~4m,通过对坝坡进行培厚,一是解决坝坡过陡稳定性差问题二是解决坝顶宽度窄的问题。一般在大坝下游坡培厚,可同时结合翻修或重修反滤坝。解决坝顶及心墙欠高一般与扩溢洪道断面相结合,不改变正常蓄水位扩宽溢洪道,必要时可在坝顶上游侧设一防浪墙,坝顶高程不低于校核洪水位。防浪墙高度一般在0.9~1.1m左右。坝顶可采用泥结石或砼结构。   如油坊沟水库整修培厚下游坝坡,翻修接长反滤坝。坝顶采用砼路面,坝顶宽4.0m,坝顶高程315.0m,防浪墙顶高程315.9m。
  大坝护坡上游可采用干砌块石或砼面板,下游采用草皮护坡,对有些下游原为砌石坡的可仍采用砌石培坡。
  如油坊沟水库经过比选上游护坡选用现浇C20混凝土护坡,厚度为12cm,下铺砂砾石和碎石垫层厚各0.1m。根据水库实际运用情况,受投资限制,整治范围从上游坝坡302.0m高程至坝顶。
  坝面排水一般均为新建水平横向和纵向坝坡交汇处排水沟,可采用浆砌石或砼结构。
  油坊沟水库设计采用30cm宽,30cm深矩形浆砌石排水沟。
  坝体渗漏心墙部分可采用充填灌浆,坝基可进行帷幕灌浆防渗处理。
  油坊沟水库充填灌浆轴线设在心墙轴线处,单排,孔距为2.0m。灌浆孔深入千枚岩1.0m,在孔底3m范围内,灌浆浆液应添加20%左右的水泥,并适当加大灌浆压力,以解决坝体与坝基接触带的渗透问题。帷幕灌浆深度原则上按基岩透水率小于10Lu进行控制,帷幕灌浆深入岩石的深度约为1m~6m。帷幕排数采用一排,初拟帷幕灌浆孔孔距2.0m。工程施工中,可根据现场生产性试验结果适当调整孔距、浆液浓度、灌浆压力等参数并采用超细水泥作为帷幕灌浆材料。坝基帷幕灌浆完成后,采用最稠级浆液对坝体进行封孔灌浆。
  对存在白蚁活动的大坝需采取防治措施,一般采用灭蚁灵药物灭蚁。
  2.2 溢洪道处理措施
  山区小型土石坝水库溢洪道一般均为开敞式宽顶堰形式,加固时一是结合大坝坝高合理确定断面尺寸,正常情况下保持堰顶高程不变而扩宽溢洪道。
  二是修建边墙或衬砌边坡、底板。边墙一般采用浆砌石结构,3m以下可用重力式挡墙,3m以上可采用衡重式挡墙。溢洪道侧边为岩石山体时多采用C20砼衬砌,必要时加锚杆。底板衬砌采用C25砼,必要时加钢筋。对完整岩石山体界面从投资控制角度考虑可不进行边坡及底板衬砌,但应控制开挖断面平整度。
  三是修建完善出口消能设施。结合地形条件采用挑流消能或底流消能池。
  油坊沟水库溢洪道处理措施主要为:
  整修扩挖溢洪道,控制段堰顶高程312.0m,堰型为开敞式宽顶堰,堰顶宽10m,堰长6.0m,采用钢筋混凝土结构。进口段为直线布置,宽度7m~10m,左、右边墙均采用浆砌石挡墙;泄槽陡坡段长40m,底板为钢筋砼结构,宽度6m~10m,边墙采用M10浆砌石,顶宽0.4m,临水面垂直,背水面坡比1:0.4。
  采用挑流消能。挑流鼻坎为钢筋砼结构,宽6m,挑流半径为10m,挑流角为25°,鼻坎高程为307.61m。左、右边墙采用重力式挡墙。
  2.3 输水系统处理措施
  一是放水控制系统处理。山区一般均采用斜管控制放水。斜管损毁严重的应拆除重建,保存完整的可进行整修,采用新型铝合金盖板控制放水。斜管拆除后也可改建为闸式进水控制。某县有4座在县城集镇近边的水库改建为此形式。
  二是对坝下涵管、涵洞或隧洞修复。对有断裂、破损的坝下涵管涵洞一般可采用内套相应小管径的PE管并回填灌浆。隧洞一般进行全面或局部砼衬砌。对只存在淤塞问题的可仅进行水箱及管洞清淤清理。对斜管及坝下涵完全报废不能打通的新建输水系统:大坝高程在15米以上且大坝两岸山体地质条件适应新建隧洞的结构,可新建隧洞。对于坝高在15米以下且坝顶较长的水库,可开挖坝体重新埋设涵管,由于水库大多已运行几十年,库内淤积抬高,新建坝下涵管可比原涵管适当抬高。
  油坊沟水库输水系统处理措施:
  (1)新建闸式进水口
  根据油坊沟水库灌溉输水涵管的实际情况,进口改建采用排架式结构,布置在大坝右岸,采用方形隧洞和隧洞连接。进口采用0.8m×0.8m平板闸门及相应结构。在闸室段上部高程315.5m,设启闭机室,采用手电两用螺杆式启闭机。
  (2)管身段加固设计
  原输水涵管长83m,内径0.4m,鉴于部分输水涵管局部变形、砂浆流失、裂缝,存在渗流安全隐患,需要采用经济、快捷、有效的处理方法,即内套DN300PE管。
  3 除险加固效益评估
  水库坝体、溢洪道、输水工程普遍存在险情,这是我国水利工程大坝普遍存在的问题。油坊沟水库由于长期超负荷运行,因此经过问题分析,采取针对性措施处理后,该水库对当地经济发展的推动起到了重要作用,该水库有效灌溉面积为250亩,保护着下游250亩耕地和600人的生命财产安全。经过论证分析,水库经过除险加固,能够确保下游人民群众生命财产安全,同时能够满足当地工、农业用水需求。所以,对我国其它地区的水库工程进行除险加固是大势所趋同样也是社会形势发展的需要。
  4 结论
  综上所述,我国诸多小型水库工程由于在施工前没有经过科学的地质勘察及设计,施工过程质量控制不到位,导致水库大坝存在诸多安全隐患。对此,需分析各个水库不同险情,枢纽不同部位,结合区域特点,施工技术水平采取相应科学的除险加固措施对水库工程进行除险整改。以期达到在有限的国家资金投入下全面完成小型水库除险加固工作,确保水库安全、稳定运行,发挥水利工程效益,造福当地人民。
  参考文献:
  [1] 王培寿,惠帅先.海南水库除险加固设计方案优化措施[J].水利规划与设计,2015,12:103-105.
  [2] 李正琼,朱文兰,童远华.白鹤水库除险加固工程优化设计[J].水利规划与设计,2014,06:69-71.
  [3] 任淑娟,贾永明,刘东海,王蓓.病险水库除险加固工程放水洞优化设计[J]. 水利科技与经济,2009,06:519-520.
其他文献
[摘 要]通过大量文献调研及现场生产经验,得出钻井施工质量对钻井生产非常重要,而面对复杂地质条件、井下压力剖面变化大、可钻性差的地层,精细化控压钻井技术,是解决上述问题的一种重要技术,因此本文进一步对研究区工区及技术发展概况、精细化控压钻井技术的分类、原理以及在茨榆坨地区的应用进行了介绍,为精细化控压钻井技术发展提供了较为综合的信息。  [关键词]精细控压;钻井;  中图分类号:P618.13 文
期刊
[摘 要]随着人们审美水平逐步提高,颜色已成为影响客户选择、购买汽车的重要因素,那么所开发颜色的评审就突显出其重要的地位。目前,有很多方法可以对颜色进行评审,但有其自身的缺点,不太完美。本文主要是研究一种综合积分分析法,该方法可以有效、真实、客观的反映颜色评审结果。  [关键词]颜色、评审方法、大数据、权重系数  中图分类号:U466 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-
期刊
[摘 要]城市燃气是城市基础设施的重要组成部分,对经济社会发展和人民生活质量的改善和提高起着重要的作用。近年来,伴随着城市燃气行业改革的不断深入,市场竞争环境变得日益复杂。尤其是在长输管网未覆盖区域,取得经营资质的燃气公司既要考虑来自同行业企业的竞争,还要考虑其他行业的潜在威胁。因此,针对不同市场制定不同供气模式、不同市场开发策略等,才能做好经营区域内非管输地区的燃气用户市场开发工作。  [关键词
期刊
[摘 要]本文对于高强度球铁铸造工艺的特点进行分析,结合工艺特点提出具体的改革建议,供相关专业人士参考借鉴。  [关键词]高强度 球铁 铸造  中图分类号:TG249.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0042-01  一 、 特征  传统的灰铸铁和球磨铸铁之间的形态是不同的。灰铸铁方式中碳作为片的形式存在,由于片状石墨的尖角位置处应力比较集中,可塑性和韧性相对较差
期刊
[摘 要]本文从ERP在企业管理中的应用状况和发挥的作用入手,阐述该系统在企业管理中发挥作用的方式,进而分析ERP系统在企业运行当中存在的问题和障碍,并提出了相应的解决建议。  [关键词]ERP系统;上线管理;角色管理;岗位授权  中图分类号:TU831;TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0051-01  随着信息技术的迅速发展加快了企业的现代化与信息化
期刊
[摘 要]随着经济社会的快速发展,人们的生活水平和居住条件也在不断提高。创造良好的消防安全居住环境是保障人民群众安居乐业在关键,然而住宅小区的消防安全管理工作普遍存在的问题,导致小区业主与物业之间矛盾重重,遗留下不同程度的消防隐患。本文分析了小区消防安全管理的现状,并从多角度对小区消防安全管理提出对策。  [关键词]住宅小区 消防安全管理 问题 对策  中图分类号:TU998.1 文献标识码:A
期刊
[摘 要]营运资金管理作为财务管理的重要组成部分,很大程度上反应了整个企业经营管理水平,也是企业生存和发展的基础。本文重点总结了我国企业营运资金管理的现状及存在的问题,根据这些问题提出一些解决对策。  [关键词]资金管理,问题研究,改善措施  中图分类号:F406.7;F426.92 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0057-01  企业要发展就要离不开正确的经营管理
期刊
[摘 要]电力企业管理信息化是企业的必然发展方向,本文在对电力企业管理信息化过程中存在问题分析的基础上,提出了搭建统一的信息管理平台、加强企业信息主管部门的作用、建立严格合理的监督制度等企业管理信息化的应用策略,从而为有效地推进电力企业管理信息化的发展提供参考。  [关键词]电力企业;信息化;管理  中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0040-01
期刊
[摘 要]消防产品是公共安全类产品,是预防和扑救火灾的基本要件之一,产品质量的好坏与社会经济建设和人民的生命财产安全息息相关。随着经济社会的发展和消防行政审批制度改革,着力解决消防产品制假、售假、用假问题迫在眉睫,加强和改进消防产品质量监督管理工作成为了我们面临的任务和新挑战。  [关键词]加强 改进 消防产品 监督管理  中图分类号:D631.6;F203 文献标识码:A 文章编号:1009-9
期刊
[摘 要]在当前知识经济时代背景下,知识管理在档案管理中所起到的作用愈加突出,两者无论是在管理对象、管理流程还是管理目的上都十分相近;但是在管理层面、管理深度和管理特点上存在明显的差异。可以说,两者之间是密不可分的,相互促进,相互影响,知识管理可以进一步拓展档案管理的范围和领域,从而为档案管理创造更大的价值。反之,档案管理还可以实现知识的积累和沉淀,深入挖掘知识的内涵和价值,为知识产权保护提供必要
期刊