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水库堤坝渗漏治理技术探讨

2012-10-31 来源:bet365体育在线网站_bet365手机网址多少_bet365世界杯足球 点击:2433

水库堤坝渗漏治理技术探讨

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乐平市水务局(江西乐平)????????? 王道清

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???? 乐平市有大型水库1座,中型水库4座,小(一)型水库37座,小(二)型水库205座,其中大多建的时间较早,受当时财力、物力及技术条件的限制,这些工程普遍存在防洪标准低、工程质量不高、配套不够完善等问题;投入使用后,运行管理和维修养护经费不足,老化失修,险情时有发生,不但制约了水库效益的发挥,而目严重威胁广大群众的生命财产安全。存在的主要问题:大部分水库是粘土心墙砂壳土坝,存在清基不彻底引起坝基漏水;有的坝基与粘土心墙接触漏水;放水涵洞与心墙接触漏水;粘土心墙质量差引起坝体渗漏;有的筑坝材料级配不合理且坝壳未碾压,结构松散,坝体发生变形,存在液化和自然塌陷的可能性;复杂的水库险情给除险加固工程带来了很大准度。多年来,我们通过实施应急性除险加固、空库迎汛等措施,基本保障了病险水库的防汛安全,但安全隐患一直未得到根本解决,影响了水库综合效益的发挥。

?1、水库堤坝病害的类型及成因

??? 常见的坝体的病害分为渗透破坏和变形破坏两种。坝基下的渗透水流,使岩土体中的某些颗粒移动或颗粒成分、结构发生改变的现象称为渗透变形或渗透破坏。变形破坏是由于渗流作用下,抗剪强度降低,某些部位产生不均匀变形、裂缝、下滑、产生变形,分为滑坡、崩岸两种形式。水库堤防渗透通常是指水体向围护区(库盘、堤防保护区)以外渗流而产生水量漏失的现象。如其渗漏量较大,将显着降低水库效益;降低软弱结构面强度,使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形;造成相邻低谷、洼地或坝基杨压力增加;下游地下水位抬升、建筑物地基浸没、失稳。渗透变形极大影响土石坝稳定。根据资料,在破坏的土石坝中,有40%是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。我国在对有问题的土石坝的调查中发现,由渗透变形所引起者竟达60%。此外防洪堤和边坡的塌滑,岩溶区覆盖土层中洞穴和地表塌陷的形成,供水井、坝基排水孔和减压井的淤塞、开挖基坑和地下工程中遇到的流砂,断层破碎带、软弱夹层、裂隙和洞穴中松散物质的带出等都是由渗透变形引起的。如上饶某水库条石拱坝由于清基不彻底,在拱基下发生参透变形,不仅把红色风化泥岩裂隙中的粘土冲蚀,而且把泥岩也冲蚀了7m深,连同被冲蚀的坝身成为一个高13m,宽8m的冲蚀洞。从渗透破坏发生的机理角度,可以将渗透破坏分为四种类里:流土、管涌、接触冲刷、接触流土。

2、水库堤坝除险加固的防治方法

??? 水库堤坝除险加固就要控制坝基及地基的渗流,其主要任务可归结为三点:一是尽量减少渗漏量;二是提早释放渗透压力,保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性;三是防止渗透破坏,保证渗透稳定性。在工作实践中具体有以下6种方法:

??? 2.1背水侧压渗盖重。

??? 当背水侧地型条件允许时,采用封闭式垂直防渗幕墙,其造价高时,采用背水侧压渗盖重,可以避免在压盖范围内出现管涌。计算出的后盖宽度很长时,可在后盖末端设减压沟(井)以缩短后盖宽度。压盖在实际应用上比较广,施工简单,堤防稳固性好,工程投资少。压渗盖重的形式很多,可以由不透水的变换到完全自由排水的,实践中应根据各自情况,采取不同形式,以达到渗水不渗土的目的。一般要与排水沟联合使用,此时排水沟应布置在盖重的端部。

??? 2.2垂直防渗处理地基。

??? 垂直防渗特别适用于地基透水层较薄、隔水层较浅的情况,此时可以做成封闭式防渗幕墙,堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制,从而可以达到根治堤基渗透的目的。我国先后研究开发了射水法、锯槽法、两钻一抓等薄墙施工技术。封闭式防渗墙,由于墙体截断了渗流途径,除险效果非常明显,但也一定程度上破坏了原来地下水的自然平衡关系,产生一些不良的水环境后果。对透水层较厚,隔水层较深的双层堤基,采用封闭式垂直防渗墙,施工难度大且造价太高,必须在勘察资料充分并经渗流计算充分论证后方可采用。垂直防渗应布置在临水堤脚或堤顶靠临水侧。垂直防渗幕墙可以采用射水法、锯槽法、轮铣法、高喷灌浆等成墙技术进行施工.

??? 2.3减压井。

??? 单从渗流计算结果看,减压井减压效果非常显着。是管涌除险的一种非常有效的措施,几乎适用于所有管涌堤基的除险。但是传统减压的最大的问题是淤堵。减压井的淤堵,与减压井过滤器的位置、结构、材料以及地下水质等密切相关。减压井系统应尽量布置在背水堤脚附近,以便有效控制堤基渗流。但从堤防抢险的安全性考虑,减压井一般是布置在背水侧压渗盖重端部,并与明沟相通,渗水通过明沟排走。减压井的间距一般为1520m。减压井的透水管段应设在主要的透水层,在堤基为分层结构时更是如此。透水段的长度应大于主要透水层厚度的25%,一般多采用5075%.井口高程越低,减压效果越好,但井口高程应高于井不排水时排水沟中可能出现的最高水位,以防泥水倒灌。减压井的内涝问题,在设计中应引起重视。

??? 2.4滑坡体的清除。

??? 堤坝滑坡又称脱坡,一般是由于水流淘刷、内部渗水作用或上部压载等所造成。滑坡的抢护原则是“削坡减载,固脚压重”,设法减少滑动力并增加阻力。对因渗透作用引起的滑动,必须采取“前截后导”的措施,加强防渗与排水。浅层滑坡可将滑动体全部挖除,重新回填。深层滑动。一般挖除滑动体中主滑体并重新填筑。主滑体是指在最危险圆弧圆心上侧的土体为主滑体。其次经稳定计算增加阻滑体的重量,即增大阻滑力,提高堤坡稳定性。

??? 2.5劈裂灌浆。

??? 劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身,防止堤身渗漏有较好效果,比较适合施工士质差,碾压不密实的堤防防渗加固。劈裂灌浆是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,并堵塞漏洞裂缝或切

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,提高坝体的稳定性。造孔深度应大于隐患深度23m。泥墙的设计厚度一般可采用520cm,应根据堤坝土质、碾压质量、隐患性质和坝高等情况合理确定。劈裂灌浆这一方法不仅可形成垂直连续的防渗帷幕,解决坝体的渗透向题,而且还能够通过浆坝互压和温化变形,调整坝体内部的应力,使浆脉两边3-Sm土体得到密实,加大了防渗帷幕带,近几年来土坝坝体劈裂灌浆已由原来的中低土坝向高土坝发展,在某些地基条件下还可以使坝体和地基同时劈裂,形成坝体和地基同一的防渗帷幕。劈裂式灌浆对解决以下六种隐患有较明显效果:坝体碾压不实,密实度普遍较差的松堆土坝;坝体内有渗漏通道,软弱层,坝体浸润线过高,坝坡发牛湿润区或“牛皮胀”或渗透破坏现象,坝体由干不均匀沉陷而产生的裂缝;分期施工的土坝,分层和接头有软弱带和透水层,坝体和其他建筑物接合下好,存在空隙和接触冲刷坝体内存在生物洞穴和腐烂树根等隐患。

3、结束语

对病险水库出险加固的方法是多种多样的,要根据实地情况选择科学合理的方案进行防渗加固,保证水库堤坝的安全正常运行。

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