□王順利(河南省白龜山水庫管理局)
河南是全國唯一地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域的省份,也是一個水資源緊缺、水旱災(zāi)害頻繁的省份。在省委、省政府的重視和大力支持下,河南省水利事業(yè)取得了跨越式的發(fā)展。目前,全省已建成各型水庫2360座,其中大型23座,中型108座,小型2230座,總庫容388.75億m3,整修加固堤防1.6萬km,機電井保有量129萬眼,有效灌溉面積508.07萬hm2,水利工程全年供水能力264億m3。
水庫在為保證江河安瀾、保護人民生命財產(chǎn)、促進經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。但由于這些水庫大多建設(shè)于20世紀(jì)50-70年代,設(shè)計不規(guī)范,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低,工程不配套,維修養(yǎng)護不到位,經(jīng)2007年普查鑒定,全省有1843座水庫存在病險問題,在水利部的支持下,已有很多水庫已分批完成防滲除險加固,還有些正進行著防滲除險加固。
主要表現(xiàn)為大壩壩頂高程不夠或泄水建筑物泄洪能力不足。主要原因:一是大多數(shù)的水庫由于種種歷史原因,本身設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)低,不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;二是隨著水文系列資料的延長,之前與現(xiàn)在所設(shè)計洪水洪量、洪峰有較大的變化;以前的工程防洪標(biāo)準(zhǔn)便低于國家標(biāo)準(zhǔn);三是隨著科技進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展,泄水建筑物下游無行洪通道、無法泄洪等。
主要表現(xiàn)為土石壩壩體長期存在滲漏、散浸、管涌、流土,而且有些大壩的壩腳出現(xiàn)沼澤化;漿砌石壩下游壩面及壩內(nèi)廊道漏水;有些是壩體與基巖的結(jié)合層面上的滲漏,以及通過風(fēng)化層、透水的破碎帶向下游繞滲。
主要原因:土石壩土質(zhì)防滲體滲透性不滿足規(guī)范要求;土石壩下游無排水棱體或已失效;石壩壩基、壩肩清基不徹底;漿砌石壩砌體不密實,上游防滲面板混凝土產(chǎn)生裂縫等。
主要表現(xiàn)為土壩壩體滑坡,重力壩、拱壩結(jié)構(gòu)變形、裂縫等。
主要原因:土石壩壩坡偏陡,重力壩建基面或沿基礎(chǔ)深層結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定安全性不夠;土石壩壩體填筑質(zhì)量差,壩體填料抗剪強度偏低,影響到壩體抗滑和抗震的穩(wěn)定性;混凝土或漿砌石重力壩帷幕和排水失效或部分失效,造成大壩穩(wěn)定性降低等原因。
病險水庫其他問題是泄水、輸水建筑物強度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠;有些年久的水庫不符合規(guī)范要求,抗震標(biāo)準(zhǔn)低等級不夠;閘門、啟閉機械設(shè)備老化嚴(yán)重,銹蝕嚴(yán)重;管理與監(jiān)測設(shè)施陳舊落后等。
水庫除險加固技術(shù)比其它工程技術(shù)復(fù)雜、難度大。針對病險水庫存在的問題在這里介紹幾種水庫防滲加固技術(shù),與諸位同仁探討。
高壓噴射灌漿適用于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂土等松散透水地基或填筑體內(nèi)的防滲工程。在水庫大壩的防滲加固工程中,高壓噴射灌漿技術(shù)具有降低工程造價,具有開挖量小,可灌性好、施工方便,占地少、適應(yīng)性廣、設(shè)備簡單等特點。此項技術(shù)很大程度地提高了大壩的防滲抗災(zāi)能力,減輕防洪壓力,社會效益也十分明顯。
2.1.1 確定墻體位置
首先,平整好場地,根據(jù)設(shè)計要求進行平整,一般要求場地內(nèi)地下無障礙物,而對于作業(yè)地基軟,不平整,有可能引起整機翻倒的地段,則要采取相應(yīng)的防范措施。其次,在平整場地上對墻體中心線進行測量定位。
2.1.2 鉆孔
高壓噴漿技術(shù)多采用泥漿固壁回轉(zhuǎn)鉆孔。造孔過程中做好充填堵漏,使孔內(nèi)泥漿保持正常循環(huán),返出孔外,直至終孔。泥漿固壁的鉆孔可以將噴射桿直接下入孔內(nèi),直至孔底。還應(yīng)注意要保證鉆機鉆進時垂直,偏斜率宜≤1%。
2.1.3 對噴墻的管理
應(yīng)控制好掘進速度和灌漿壓力、提升速度,以漿液成沸騰狀來確定送氣量的大小。灌漿階段一定要保證墻體均勻,無夾心層,漿液發(fā)生離析和發(fā)生斷漿現(xiàn)象一定要避免。如果在灌漿階段發(fā)生管道堵塞或因故短暫停機,要迅速搶修。
另外,高壓噴射灌漿防滲效果受地層條件、施工工藝及技術(shù)參數(shù)等影響較大,含有較多漂石或塊石的地層要慎重使用。需要通過現(xiàn)場高噴試驗確定其施工技術(shù)參數(shù),而且對施工隊伍的經(jīng)驗要求也較高。
截滲墻具有加固壩體,降低大壩浸潤線出逸點,確保大壩安全的作用;主要包括水泥土截滲墻和混凝土截滲墻,水泥土截滲墻技術(shù)方法簡便,成墻速度快、防滲效果好、成本低廉;而混凝土截滲墻造價相對略高。
混凝土截滲墻是在地面上進行開槽施工,在地基中以泥漿固壁,開鑿成槽形孔或連鎖樁柱孔,回填防滲材料,筑成具有防滲性能的地下連續(xù)墻。
水泥土攪拌樁截滲技術(shù)是利用多頭小直徑深層攪拌機具把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土,以水泥為固化劑,由于固化劑和土體之間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),所以才使土體能固結(jié)成具有良好穩(wěn)定性、整體性、不透水性,并具有一定強度的水泥土截滲墻,以此達到截滲的目的。
2.3.1 壩上游面固結(jié)灌漿
堵塞漏洞和縫隙,加固補強壩體和提高防滲性能,以進一步提高壩體的承載能力和完整性。
2.3.2 壩下游面追蹤固結(jié)灌漿
在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注漿管進行灌漿,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫,加固壩體,增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力。
2.3.3 壩體、壩基帷幕灌漿
對漏洞和縫隙進行充填,通過灌漿加固,形成防滲體,以達到防滲裁漏。
從上面論述可以看出水庫大壩防滲加固在病險水庫維護中具有很重要的作用。因此,應(yīng)該高度重視病險水庫的防滲加固處理,只有這要才能保證水庫的安全運行,讓其發(fā)揮作用造福于民。