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发布时间: 2020-11-16来源:南水北调与水利科技作者:访问次数: 18

水利知识 | 水库大坝出现病害怎么整治?

水利工程运行的安全性、稳定性直接影响着当地的经济、农业发展水平,同时还关系着下游居民的人身财产安全,因此加强水利工程建设,确保水利工程的高效安全运行是非常有必要的。但是目前我国有很有年久失修的水利工程还在使用,其不但运行效率较低,而且还给下游居民造成安全威胁。为了解决这些问题,就必须要对其进行加固处理。

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1、     水库大坝的病害成因分析

一般来讲,水库大坝可能会出现的病害成因较多,在实际的加固维修设计中,必须要结合实际情况采用合理方法处理。通常是从水利工程的设计方面、施工方面和工程地质方面进行研究,找出水库大坝病害原因。当然,无论是哪种原因,都必须要深入现场,实地考察,对水库周边的保护措施、植被状况、大坝外观、地质条件进行分析,并充分了解大坝近几年的运行状况,进行相应的土工试验。一般病害的成因大致可以分为几点:坝基或坝肩存在渗漏现象、坝体施工时填筑不合格、大坝防渗体不符合技术要求、坝体中存在较多蚁穴、坝体断面尺寸较小、坡度较陡等等。当然具体原因要经过勘探和检测得出,只有找出正确的病害成因,才能选择最佳的加固处理方案。

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2、     水库大坝的坝坡加固设计

坝体加固是水库大坝常见的一种整治设计方法,这主要是针对坝体整体较为单薄,或者存在较为严重渗漏问题时采用。一般坝坡的加固设计方案主要可以分为两种,具体设计方法如下所示:

(1)上游削坡减载与抛石压脚相结合,下游培厚加固

设计时,根据坝坡稳定计算结果,选择适当的抛石位置,增大阻滑力,并将上部坝坡削为稳定边坡。选择合理的抛石位置尤其重要,靠坝轴线不能超过原坝体最危险滑弧最底处所对应的位置,否则会增大滑动力,但也不能过于靠前,错过滑弧的出露点而起不到抗滑作用。    

上游削坡后,坝轴线相应下移,根据规范确定坝顶宽度和高程是否满足要求,然后对坝顶、下游坝坡培厚加固,设计时根据料场情况,选择经济合理的填筑料和坝坡。一般情况下,下游坝坡较上游坝坡陡一些,坡度选择与填筑料密切相关,对于风化石渣料,初拟可选1:2—1:2.5,同时下游坝脚设排水棱体,其顶部设便于施工和检查观测的马道。初拟后对上下游坝坡的最不利运行工况进行稳定计算,判断是否满足规范要求,不满足的需适当调整再进行计算,直到满足规范要求为止,使设计坝体既安全又经济。

(2)上下游坝坡的培厚加固设计

对于有放空底洞的水库,在放干水后对灌溉等影响不大,且不会造成新的滑动的情况下,可将水库放空,对上下游坝坡进行培厚加固。这样可避免因上游削坡造成坝轴线下移而增加工程量,或者因削坡造成对原有防渗体的破坏,进行防渗体的整治而增加投资;对于原大坝下游不存在稳定问题的坝体整治,这种方案也更经济合理,同时它可以和上游坝面的防渗设计相结合;对于浅透水地基,在坝脚设防渗齿墙,若透水层较深,可采用帷幕灌浆,坝体上游面铺复合土工膜,并与周围的防渗帷幕形成封闭的防渗体系。

但是值得注意的是,这种上下游同时培厚加固的方案在实际的施工中可能会存在一定的困难。这是因为在长期的使用中,水库底部会形成厚厚的淤积,若再进行上游培厚加固,则水库原来的土和施工中的弃渣都会被浸泡在水库底部形成更厚的淤积,这不但会缩小水库的容积,而且也不利于下游的培厚加固施工。

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3、     水库大坝的防渗设计

水库大坝的渗漏病害可能发生在坝基,也可能会发生在坝肩,更多的是发生在坝体。因此在进行水库大坝的防渗设计时,首先要确定大坝的渗漏部位,渗漏程度和渗漏特点,选择合适的防渗设计方案。以下笔者结合自己的工程实践,提出一些防渗设计方法,具体如下所示:

(1)坝基、坝肩部位的防渗施工设计

通常来讲,在对水库大坝的坝基和坝肩进行防渗施工设计时,多是采用帷幕灌浆的方式进行防渗处理,且最好为一排灌浆孔同时灌浆,通过改变浆液的密度来实现坝基或坝肩的修复,最终使帷幕和整个水库大坝融为一体,实现防渗效果。

(2)坝体防渗设计

对于坝体的渗漏来讲,可以采用防渗墙施工或充填灌浆施工的方法实现防渗效果。目前还有一种新的坝体防渗施工方法是采用复合土工膜进行施工以达到防渗效果。这种防渗施工方法适合所有的坝体渗漏病害,适用范围较广,但在设计中要注意避免出现渗漏通道。

(3)排水设计

为有效排走坝体和基础少量渗水,降低浸润线,减小渗透压力,汇集排走坝雨水,防止下游尾水冲刷坝脚,应设坝体和坝面排水设施。只有防渗和排水相结合,做到上堵下排,才能保证大坝的渗漏安全。  

1)坝体排水  大坝整治坝体排水多采用棱柱体和贴坡式排水,要注意处理好原排水体及新老排水棱体的连接设计,设计时拆除原棱体失效部分。当新增排水体距原排水体较远时,为节约排水材料,降低投资,同时又能利用原有排水体,可在两者之间设水平排水带,将其连接起来。同时又使棱体外观平整美观,采用“金包银”式,即在干砌块石外面砌条石。在坝脚与下游河道之间应设排水沟,及时将雨水和渗水排走。

2)坝面排水  坝面排水属于常规设计,这里不再赘述,应该注意的是,如果上下游护坡采用现浇混凝土或浆砌混凝土预制块,应每2m一3m设一个排水孔,直径5cm左右,呈梅花形布置,孑L内采用土工布袋作反滤层,施工方便快捷,排水孔应水平或略向下倾斜。另外,还有白蚁防治、大坝护坡设计、外观和观测设施设计等,由于篇幅关系这里不再赘述。

 

总之,大坝除险加固设计要本着“综合治理,因地制宜,就地取材,经济科学”的原则进行。只有充分了解坝体病害的成因,才能对症下药,采取正确合理、经济可行的整治设计方案,达到水库大坝的加固修复效果。


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