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关于水库堤坝除险加固施工工程的管理研究

时间:2018-04-12 管理毕业论文 我要投稿

  管理,是指管理主体组织并利用其各个要素(人、财、物、信息和时空),借助管理手段,完成该组织目标的过程。下文研究了水库堤坝除险加固的施工工程管理问题。

  【摘要】目前,我国90%以上的水库堤坝为土石坝,这些堤坝由于之前在设计、施工以及管理等方面的原因已经成为了病库险库,对这些病险水库的除险加固工程,应当先调查清楚病险原因,结合堤坝破坏的类型及成因,采取相对应的除险加固措施,保证水库堤坝安全可靠,是水库工程管理的重要课题。

  【关键词】水库堤坝;除险加固;处理措施

  我国拥有巨大数目的水库堤坝,其中不少是在60 年代到80 年代末修建的小坝,因为历史方面的原因,如今这些水库堤坝因为在设计、勘测、施工以及管理中有很多的问题,不符合当今的技术指标要求,从而逐渐成为了病库险库。虽然后来我国也认识到这些病库险库的危险性,逐步完善这些小型堤坝的除险加固工作,但是因为这些工程的先天不足,并不是简单的加固就能解决问题,还需要进一步研究它们,采用更加高效科学的除险加固措施,增长其自身使用寿命的同时保证其安全、可靠。

  1.水库堤坝破坏的类型及成因

  坝体受损通常是由渗透破坏与变形破坏造成的。渗透破坏或渗透变形现象是指坝基下的渗透水流改变岩土体中的某些颗粒的位置或者改变颗粒成分与结构。变形破坏是指因为渗流作用的影响,导致坝体抗剪强度降低,部分部位出现不均匀变形、下滑、裂缝,很有可能造成滑坡、崩岸等危险情况出现。水库堤防渗透一般是指水体渗流到嗣护区(库盆、堤防;で)以外的地区从而导致漏失水量的现象出现。一旦这种渗流量较大,在严重影响水库效益的同时,还会降低软弱结构面强度,诱发某些岩体或断裂带充填物发生渗透变肜,使得相邻低谷、洼地或坝基扬压力大增,抬升下游地下水水位,这样的现象会导致地下水浸没建筑物地基,使地基失稳。

  渗透变形会极大程度上影响土石坝稳定性。经调查研究,在美国土石坝遭破坏的事例中,大约有40%是因为坝基或坝体土的渗透变形所导致的。而在我国对存在问题的土石坝进行调查研究中发现由渗透变形导致破坏的比例高达60%。除此以外,渗透变形还会导致防洪堤与边坡的塌滑,在岩溶区覆盖土层中形成洞穴与地表塌陷,淤塞坝基排水孔、供水井以及减压井。在开挖基坑以及地下工程时因为渗透变形产生的流砂、软弱夹层、断层破碎带、带出裂隙与洞穴中的松散物质等都会严重影响施工作业。在实际事例中,四川陈仓水库条石拱坝工程中由于没能彻底清基,导致三号拱基下发生了渗透变形,冲蚀了红色风化泥岩裂隙中的粘土,最终把泥岩冲蚀了7m深,连同被冲蚀的坝身形成一个高13m,宽8m的冲蚀洞,造成巨大的经济损失,严重危害堤坝的安全性。

  从发生渗透破坏的机理角度来看,渗透破坏主要分为管涌、流土、接触冲刷、接触流土这四种类型。

  2.水库堤坝除险加固的防治策略

  水库堤坝除险加固的主要任务就是控制坝基与地基的渗流,主要可以总结为三个方面:一是最大限度的降低渗漏量;二是尽早释放渗透压力,保证地基和水工建筑物之间的静力稳定性;三是避免渗透破坏。确保渗透稳定性,在实际工作中主要有以下几种方法:

  2.1背水侧压渗盖重

  当背水侧地型的条件下,不能使用造价高的封闭式垂直防渗幕墙时,可以考虑采用背水侧压渗盖重法,可以在压盖范围内有效的防止出现管涌。如果计算出的后盖宽过长,则可选择在后盖末端增设减压沟(井)来减少后盖宽度。压盖因为具有良好的堤防稳同性、施工简单且工程投资较少等原因在实际应用中使用较多。而且压渗盖重具有很多形式,不论是不透水的,还是完全自由排水的,可以根据实践中各自的情况,采用适合的型式,来达到渗水而不渗土的目的。通常将排水沟与压渗盖重联合使用,此时排水沟的位置应当在盖重的端部。

  2.2垂直防渗处理地基

  对于透水层较薄、隔水层较浅的地基,通?梢圆捎么怪狈郎姆椒,通过设置封闭式防渗幕墙的方法可以有效控制堤基的渗流量与扬压力,进而可以彻底根治堤基渗透造成破坏的问题。目前,随着科学技术的不断发展,越来越多的新技术、新工艺涌现出来,射水法、锯槽法、两钻一抓等技术的出现提高了簿墙施工水平。封闭式防渗幕墙利用墙体截断渗流途径的方法具有十分明显的除险效果,但另一方面也给原来地下水的自然平衡关系带来一定程度上的破坏,产生一些不良的水环境后果。封闭式垂直防渗墙不适合透水层较厚、隔水层较深的双层堤基,因为这样不仅增大施工难度而且造价太高,这种情况下必须充分勘察资料,论证渗流计算后才可采用。垂直防渗的位置应当在堤顶靠临水侧或临水堤脚处?梢允褂蒙渌、轮铣法、锯槽法、高喷灌浆等成墙技术完成垂直防渗幕墙施工。

  2.3减压井

  减压井具有非常显著的减压效果,是一种广泛应用的管涌除险措施。几乎所有的管涌堤基都可以采用减压井来除险。但是它也存在一个很大的问题就是淤堵。减压井过滤器的位置、结构、材料以及地下水质等因素都会导致减压井的淤堵。应尽量将减压井系统布置在背水堤脚周围,主要有利于对堤基渗流控制。但如果为堤防抢险的安全性考虑,则最好将减压井布置在背水侧压渗盖的重端部,将其与明沟相通,可以从明沟排走渗水。保持减压井的间距在15到20米之间。应当在主要的透水层设置减压井的透水管段,在堤基属于分层结构时更应遵循这项原则。保证透水段的长度比主要透水层厚度多25%,通常是选择50%到75%。在保证井口高程不低于井不排水时排水沟中可能出现的最高水位的基础上,选择井口高程越低,可以取得更好的减压效果。但是一旦过低,则可能会引起泥水倒灌。在设计中如何避免减压井内涝也是一个重要课题。

  2.4滑坡体的清除

  一般堤坝如果遭到内部渗水作用、水流淘刷或上部压载等情况,则很有可能引起滑坡、脱坡。抢护滑坡应遵循“削坡减载,固脚压重”的原则,在尽量减少滑动力的同时加大阻力。对于由渗透作用导致的滑动,应立即在前端加强防渗措施,在后方疏通排水导流。浅层滑坡可以清除滑动体,再重新回填。对于深层滑动,通常采用挖除主滑体再重新填筑的方法。

  2.5劈裂灌浆

  为了加固堤身,防止堤身渗漏可以采用劈裂式帷幕灌浆的方法,特别是碾压不密实、施工土质差的堤坝。劈裂灌浆是通过一定的灌浆压力,沿坝轴线方向将坝体劈裂,同时灌入泥浆,形成防渗泥墙,切断软弱层,堵塞坝体漏洞裂缝,从而加强坝体的防渗能力,另一方面因浆、坝互压与湿陷,产生温化变形,重新分布坝体内部应力,进一步稳定坝体,夸大了防渗帷幕带,密实浆脉两边土体。造孔深度、泥墙的设计厚度应根据堤坝的实际情况如土质、碾压质量等综合因素来确定。如今土坝坝体劈裂灌浆逐渐向高上坝发展,在某些情况下可以同时劈裂坝体与地基,形成深入地基的防渗帷幕。除了坝体碾压不实,密实度较差的坝体可以采取劈裂式灌浆取得明显效果,这种加固方法还可以解决很多问题,比如坝体内有渗漏通道或软弱层,坝体浸润线过高;因为不均匀沉陷而出现的裂缝;坝坡存在湿润区或管涌、流土等渗透破坏现象;因为分期施工而出现分层与接头有透水层或软弱带;坝体与放水涵管、闸墙等建筑物不能良好接合;坝体内出现生物洞穴或存在腐烂树根。

  2.6崩岸的治理

  通常崩岸的治理办法是抛石防护,需要在抛石与堤基之间铺设土工织物反滤层。实际应用中还有沉排、木桩、顺坝、石笼、钢板桩、丁坝、四面六边透水框架等其他治理崩岸的方式。

  3结束语

  目前,我国水库堤坝的除险加固新技术的研究已经成为我国坝工程的重要课题,这些水库的病变机理会因其自身条件的不同而有所不同,堤防工程防渗方法比较多,决定满足防洪标准要求的加固方案,分别对控制坝基及地基的防渗措施加固、泄水及输水建筑物加固,保证建筑物安全。

  参考文献

  [1] 孙海法,伍晓奕.我国水库堤坝建设技术和发展[N].北京电力大学出版社报,2009,2,1.

  [2]金黎黎;浅谈水库除险加固问题及治理对策中国水运(学术版),2007年09期.

  [3] 孙茂芳,陈袅那.我国水库堤坝除险加固技术实用技术[J].建筑与管理,2008,4.

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