病险水库堤坝渗漏除险加固技术措施

本文转载汕头建筑人才挂靠网www.jz52.net 病险水库堤坝渗漏除险加固技术措施 吴富平1 ,李阳2 ,鄂福来2 (11 黑龙江省水利科学研究院,黑龙江哈尔滨150080 ;21 黑龙 江省林口县水务局,黑龙江林口157000) 摘要:针对病险水库堤坝渗漏问题,介绍了几种垂直截渗除险加固 技术措施。 关键词:病险水库;堤坝;除险加固;劈裂灌浆;高压喷射灌浆 中图分类号:TV223 文献标识码:C 建国50 多年以来,黑龙江省修建了大量的水库工程,这些工程为我省的灌溉、防洪、养殖等方面作出了巨大贡献,获得了巨大的经济效益。但这些水库工程由于受洪水、冰推、冻融等破坏影响,及在多年运行中资金投入有限,工程年久失修,普遍存在大坝滑坡、坝体渗漏、混凝土剥蚀等工程隐患,形成了大量的病险水库。在全省628 座各类水库中,小型水库535 座,截至目前已垮坝44 座,病险水库480 座,占总数的90 % ,病险情况十分严重,给防洪安全带来很大隐患。经过对近百座病险水库资料统计分析,堤坝渗漏是主要问题之一。本文将对病险水库堤坝渗漏问题,介绍几种垂直截渗治理措施,供参考借鉴。 1 堤坝渗漏原因 根据堤坝出现渗漏的部位不同,可分为坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏3 种。不管那种渗漏它们产生的原因大多为施工质量不好、下游排水设施不完善、防渗设施不到位或遭到破坏、坝基岩石整体性差等、外加寒冷地区环境都是导致堤坝渗漏破坏的因素。其结果可在水库蓄 水条件下都能在下游找到逸出点,现为集中漏水、大面积散浸、湿润等现象,严重者会产生管涌、流土、冲刷、滑坡等破坏,危及大坝安全。 2 土石坝防渗除险加固技术措施 211 劈裂灌浆防渗加固措施 土坝劈裂灌浆技术是我国近年来研究成功的处理病险堤坝经济而有效的一项新技术,属我国首创。在此以前处理堤坝隐患大都采用构筑混凝土防渗墙,存在工程造价高、施工复杂技术问题。而劈裂灌浆技术是在坝体中心纵向轴线上,以浆料为能量载体,施加一定的灌浆压力,有控制性地劈裂坝体,灌入粘土浆料。通过浆料与坝体的互压固结作用,在坝体内形成密实、竖直、连续的粘土防渗墙,让裂缝、洞穴及水平夹层等隐患均得到充填、挤压和密实,从而提高坝体防渗性能,达到防渗加固目的。另外,泥浆在排水固结时,析出的水扩散、湿陷、密实坝体,也改善了土坝内部应力状况,加固了土坝的变形稳定问题。这种防渗加固技术措施,简单易行便于施工,且可就地取材造价低廉,但主要用于坝体渗漏,使用较为普遍,效果好。 21111 土坝劈裂灌浆技术设计主要内容 (1) 确定灌浆孔位和深度:如果坝体碾压质量尚好,可以沿坝轴线单排布孔,以构造浆体防渗帷幕;如果坝体碾压质量很差,除沿坝轴线布孔外,还需在灌浆轴线上下游布置副排孔,以便促使坝体更好地湿陷固结和改善坝体内部应力状况。钻孔深度一般应大于隐患深度2 — 3m。如副排孔处无隐患,孔深约为相应主排孔深的1P3。 (2) 计算灌浆压力:灌浆压力是劈裂灌浆施工中的一个重要控制指标,当泥浆处于流动状态时,注浆孔点灌浆压力P为: P =ΔP +γ′h′- Ph 式中:ΔP 为孔口压力表读数( KPa) ; Ph 为泥浆流动时所产生的摩擦阻力,γ′为浆液容重(KNPm3 ) ;h′为注浆管深度(m) 。 (3) 计算浆体防渗墙厚度:由于劈裂灌浆构造的防渗帷幕主要是解决坝身渗漏问题,所以可按防渗要求设计帷幕厚度L : L = bP2 + (H - H1 )m1 + KδcpPK′+L2 式中:b 为坝顶宽度(m) ;H 为最大坝高(m) ;H1 为坝的最高设计水位(m) ;m1 为下游边坡系数; K 为坝体土渗透系数(cmPs) ;K′为浆体帷幕渗透系数(cmPs) ;δcp为浆体帷幕平均厚度(m) ;L2 为上游半坝宽度(m) 。 (4) 浆液的选择:在土坝劈裂灌浆技术中,选用合适的泥浆,是保证灌浆质量的重要条件,所以在灌浆前应对本地粘性土料制成的不同稠度的泥浆进行物理力学性能试验,以便掌握各种浆液的物理力学性质, 在灌浆施工中选用合适的泥浆。一般对泥浆的要求是:可灌性好,稳定性高,析水固结快,形成浆体防渗性能强,变形模量与坝体土相近即可。 212 高压喷射灌浆防渗加固技术措施 高压喷射灌浆技术是利用工程钻机造孔至设计处理的深度后,然后把带有喷头的灌浆管下至土层的预定位置,以高压把浆液或水从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层,土粒从土体上剥落下来后,一部 分细小土粒随着浆液冒出地面,其余部分与灌入的浆液混合掺搅,在土体中形成凝结体。其基本原理是利用射流作用切割掺搅地层,改变原地层的结构和组成,同时灌入水泥浆或混合浆形成凝结体,借以达到加固地基和防渗的目的。 该技术主要用于坝基加固,其优点是不需对地基进行开挖,即可在地基某一深度建造符合设计要求的防渗体。高喷灌浆的形式分为旋喷、摆喷、和定喷3 种。根据新的水工建筑物防渗工程高喷灌浆技术规范规定,定喷适应于粉土、砂土;摆喷、旋喷适应于粉土、砂土、砾石和卵(碎) 石地层。 21211 高压喷射灌浆的技术优势 (1) 可灌、可控性好:高压喷射灌浆是强制性破坏原土层结构,所以只要高压射流能破坏的地层如细砂、特细砂、粘性土均可处理。尤其是夹杂与地层中的各类土,高压喷射灌浆的效果比一般注浆方法更为明显。对块、卵石层的较大空隙及集中渗漏的空间,以各种射流机理加之绕流、位移、袱裹等作用将地层颗粒或级配料予以充填封堵,能实现三维空间的连接,牢固性好。 (2) 机动灵活:该工艺不需要对地层的开挖,而在钻孔内的任何高度上,采用不同方向、不同喷射形式,可按设计要求喷射成如糖葫芦、大底、半圆台等形状和凝结体,也可通过坝体、涵洞等建筑物对数十米下砂砾层、隐患进行处理;且可在水上对水下隐患进行处理。 (3) 适应性广:高压喷射灌浆所适应的地层,从20 世纪80 年代中细砂扩展到目前包括块球体在内的所有第四系地层,均可构筑高压喷射 灌浆板墙或桩,且基础处理的深度目前已达80 余m。相对多种成槽法造墙工艺来讲,高压喷射灌浆无须护壁浆液和混凝土制作浇筑系统,所以对施工场所的要求也不高。 21212 灌浆材料与浆液:目前最常用的灌浆材料有两类,一为固体浆材如水泥;二为化学浆材如水玻璃、氯化钙、环氧树脂、氯凝等。与之对应常用的浆液有水泥浆、水泥粘土以及掺加适量化学浆材的浆液。采用何种浆材及浆液要根据工程需要,视设备工艺条件需通过配方试验加以确定。 灌浆材料与浆液控制是高压喷射灌浆过程中的一个重要环节,其好坏将直接影响灌浆质量。首先要选用合适的水灰比,高压喷射灌浆工程一般采用的水灰比不大于1∶1 的浆液,对于强度要求不高、主要作为防渗用的工程可用一定比例的粘土泥浆,以降低工程造价。 3 结语 我省的小型水库总库容9141m3 ,可以灌溉水田面积约43340hm2 。而病险堤坝的存在,却使这些水库不能充分发挥其应有效益。可以预测,今后由于土地淹没、移民和经费等因素,新建水库的困难将会逐渐增大,而会越来越要求现在运行中的水库延长使用寿命和增加效益。特别是近年来的干旱,水资源的短缺,所以对病险水库的除险加固处理、增容和恢复库容提高水库蓄水能力,是缓解水资源短缺状况的一条费省效宏的途径。特别是堤坝渗漏问题的治理,更具有经济价值。据初步测算,采取除险加固技术措施,恢复、增加或保持每1m3 库容所需投资仅是新建水库的1P5 左右,由此可见病险水库的除险加固对促进国 继续阅读