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论病险水库加固措施

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上世纪六、七十年代,为了发展农业生产和在“水利是农业的命脉”的精神号召如下,我县修建了大批土石坝坝型的小型水库,由于当时造成设计不完善,工程布置不合理,导致坝址选址不当、大坝基础清基不彻底、上坝土料厚薄不均、坝体填筑施工工艺和设备不能满足土坝施工规范要求,造成许多水库建成蓄水后,坝体及坝基多处出现渗漏水等情况,为了查找具体病因,有效地整治病害,现以会理县中小型水库为例,对病害成因进行分析:

(一)、枢纽工程病害

会理县枢纽工程病害的表现形式主要为:大坝异常渗漏、滑坡等。

一、水库大坝异常渗漏的原因及处理措施

1、水库大坝异常渗漏

造成水库异常渗漏的主要因素有大坝选址不当、大坝清基不彻底、大坝施工质量不高、大坝填筑材料不合格和白蚁危害等。比如我县红旗水库(中型)1966年开始修建,1971年完工,由于该水库是在特定的历史背景下,采用发动受益区、乡、村、组群众投工投劳兴建的,因而在施工时大坝清基不彻底,坝体中心槽开挖未至弱风化或坝体与坝肩接触面处理不彻底,坝肩表层腐植土及其上部生长的杂草、遗留在土中的树根等杂物未清理干净,或未运离筑坝区,腐变后留下局部薄弱环节而导致异常渗漏。

2、大坝施工质量差

水库修建时由于受当时客观条件的制约,采用发动受益区、乡、村、组群众投工投劳兴建的,管理人员知识水平、管理水平低等,施工过程中的作业面之间衔接不好,土料铺填厚度和土料掺合不均,碾压不密实,致使坝体的孔隙率较大,碾压质量达不到规范要求。

3大坝白蚁危害

由于我县气候适宜白蚁生存,通过两次普查,全县大部分水库均有白蚁建巢,从而对水库大坝造成危害。

4、水库异常渗漏的处理措施

根据通过现场勘察和结合水库修建情况、运行情况进行综合分析,查准渗漏成因和类型,对水库不同类型的渗漏进行不同的整治方案。由于大坝筑坝材料不满足规范要求和大坝施工质量差造成的渗漏可通过钻孔对大坝坝体进行勘察,室内土工试验查明坝体填筑土料的物理力学性质,同时对坝基基岩进行压水试验,查明基岩渗漏带范围,根据基岩渗漏带厚度采取帷幕灌浆、土坝灌浆或土工膜防渗的方式进行整治。

比如我县龙会水库,由于水库修建于石灰岩地区,修建时未进行地质勘察,筑坝时施工质量差,水库建成后发现水库左坝肩基岩渗漏、同时水库外坝反滤层上部呈带状渗水。通过地质勘察,发现水库基岩强透水带厚8―12m,同时坝体渗透系数大,因此水库整治方案采用基岩帷幕灌浆结合土坝灌浆方式进行整治。2008年由四川省水利科学研究院进行整治设计,采用单排布孔,帷幕灌浆孔距1.5m,采用水泥浆灌注,土坝灌浆孔距3m,采用土水泥浆灌注,水泥掺量5%。工程完成后达正常水位,坝后和左坝肩渗漏现象消失,达到整治目的。

由于大坝白蚁危害造成的大坝渗漏,可以通过巡查、布置诱杀坑和埋设药包等方式进行白蚁灭杀,比如2002年红旗水库除险加固工程对水库大坝内外坝坡都采用了预制混领土板护坡,加上布置诱杀坑和埋设药包等方式进行白蚁灭杀,从而该水库白蚁危害得到控制。

二、水库大坝滑坡成因及处理措施

1、水库大坝滑坡成因分析

土石坝滑坡的原因较为复杂,往往的多种因素的组合。最重要的原因是坝体内部原因,其次是外部的自然因素和运行管理不当的人为因素,因而促成滑坡的产生。由于我县小型水库基本上建于上世纪六、七十年代,当时无正规设计,也不对上坝土料组成提出要求,土石料的颗粒组成是影响土石料的力学性质的主要因素。壤土、可塑粘土对土石坝防渗性较好,但其稳定性较差,特别是在其饱和情况下,坝内水位降低,坝内生产反滤的情况下其稳定性较差。其次是选用筑坝材料不当,如当地筑坝土料内高岭土等有害粘料含量较高时,筑坝后遇水膨胀,抗剪强度降低,引起边坡失稳。由于水库上下游坝坡设计断面较陡,通常在1:2.0以上;为增加水库蓄水量,盲目将坝多次加高从而造成边坡失稳形成滑坡。除去以上因素外同时也存在管理方面的原因

水库在放水时水库水位降落速度过快,使大坝迎水坡上部土体变为饱和容重;同时其空隙水向上游排出,造成很大的反渗压力;加之迎水坡土料透水性差,造成附加孔隙水压力;这些因素均加大了迎水坡的滑移。

2、水库大坝滑坡处理

土坝滑坡有剪切破坏、塑流破坏两种形式。通常可采用“上减下压”法来处理。“上减”就是在滑坡体上部进行削坡,减少滑移体质量,以增加滑移体稳定性;“下压”就是放缓下部坝坡,在滑坡体滑弧部做压重体,以增加滑移体稳定性等。

滑坡处理的关键是方法适当、处理及时。针对大坝滑坡原因和滑坡后的情况,可通过开挖回填裂缝;抛石固脚、放缓上游坝坡;对下游坡进行“上减下压”培厚,增做反滤层降低浸润线等措施进行处理加固。当土石坝坝坡出现滑坡裂缝时应及时对裂缝进行处理,采用开挖回填法处理。将裂缝开挖至基本尖灭处,然后回填,回填时控制好填土的含水量和夯实质量。

(二)、放水设施病害

会理县水库放水设施病害的表现形式主要为:设计不合理、施工质量差、管理力度不够等原因。

一、放水设施病害成因及处理措施

1、放水设施病害成因

由于我县小型水库基本上建于上世纪六、七十年代,当时无正规设计,对放水涵卧管失事后所造成的后果认识不足。在设计时对涵卧管条石的厚度过小,不能满足涵卧管受力要求,造成涵卧管断裂。其次部分水库因当地无条石资源,涵卧管采用瓦管修建,管径小,厚度薄,强度低。由于资金和国家物资供应困难,水泥等建筑材料缺乏,很多水库涵卧管大多采用石灰三合土砌筑,甚至还有采用红毛泥砌筑,在多年运行中,由于钙质析出和水流冲刷,强度降低,造成涵管或卧管漏水。此外由于现有水库管理人员大多为村组临时聘用人员,管理意识淡薄,设备维护不力,甚至随意别人放水,造成斜拉闸或铁球放水钢绳断裂,卧管盖板损坏或启闭设备损坏等现象。还有就是由于在施工中对放水涵卧管与消力池认识不够,质量控制不严,造成水库蓄水后,在高压水力作用下击穿涵管或消力池边墙,造成放水设施渗漏。

2、放水设施病害的处理

由于我县老放水施放尺寸小,无法检修、无法恢复。彻底解决放水设施损坏的方案,只有采用封堵老放水涵管,放弃原放水设施,新建放水设施。目前大多采取放水卧管和放水隧洞相结合的方式,也可采取斜拉闸和放水隧洞相结合的方式。

比如我县的三岔沟水库2004年采用放弃原放水设施,对右岸原涵管进行砼封堵后,在水库左岸采用新建斜拉闸和砼衬砌放水隧洞相结合的方式处理老放水设施损坏的问题。还有2002年红旗水库除险加固工程重新建造了输水涵洞(由整治前的斜拉闸新建为现在的竖井式输水涵洞),新放水设施至今运行良好。

由于会理县是有名的“干巴县”,所以包括水库在内的水利设施很多,其水库总数为127座,占全凉山州水库总数的三分之二左右,并且这些水库大多修建于上个世纪.六、七十年代,到现在很多水库都不同程度的出现了病险情况,所以病险水库的除险加固的技术应用对我们来讲就尤为显得重要!