关于小型水库土石坝的除险加固的研究

摘要：水库在我国的水利工程建设中占有着及其重要的地位。水库工程不但是水源工程，保证着农业灌溉用水、居民生活用水等方面的需求，同时又具有防洪的特性，在抵御洪水灾害和保障居民安全的方面起着不可替代的重要作用。但是水库同时又是双刃剑，由于各式各样的原因，有些小型水库可能会存在一些问题，比如渗漏情况、工程老化失等，这些问题使得水库变为病险水库，不能正常运行，这样一来，不但影响水库发挥水利效益，同时也给周围居民的人身和财产安全埋下了隐患。笔者就小型水库常出现的病险进行分析，并对小型水库除险加固进行了探讨。

关键词：风力发电；设备制造；质量控制；研究

1.小型水库土石坝的除险加固的意义

中国式农业大国，人口多耕地广，因此中国的水利工程工作显得尤为重要。但是就目前而言，由于多数水库都是在建国后不久就已经建成，所以在技术上特别是土石坝的建造技术上有着或多或少的缺陷，形成如今大量的病险水库。土石坝的问题一般比较复杂，土石坝的坝型虽然都十分常见，但是由于起初建造时的工程情形比较复杂，加上材料工具等客观条件的不确定性，使得很多比较具体的除险加固方法适用范围都比较单一，显现出很强的局限性，所以对于土石坝的除险加固工作可以说是一项十分艰巨的任务。在具体实施除险加固工作的时候，应从各个方面综合考虑，在分析了病害情况、除险加固要求、工程预算以及工具材料等各方面之后，再确定具体的除险加固方法。可以首先列出几种工程方法，然后根据以上所述的条件对几种方法进行技术可行性、经济可行性和施工可行性上的比较，选出较为适合的除险加固方法。

2.对土坝裂缝的处理

一般来说，裂缝对于土坝的危害很大，尤其是那些贯穿于坝体的横向或者水平方向的裂缝、滑坡裂缝等，对于土坝的危害是致命的。对非滑动性的裂缝，一般用先开挖再回填的方式来处理。 如果已知裂缝的宽度相对较小，深度小于1m，并且是已经固定的裂缝，可以取细沙从缝口顺着裂缝灌下，然后用工具将缝中的沙土夯实固定。如果水库的作用较大，位置相对比较重要，最好向下挖槽超过裂缝深度0.3m以上，然后再进行填土夯实，如果遇到需要分段处理的情况，在进行后一步的处理时注意新土和老土之间的结合。如果已知裂缝的宽度相对较大，深度不超过5m，而且裂缝已经固定不再变化，就采用挖开回填的方法，挖的时候注意采用梯形断面，或者使挖的坑槽成台阶状，回填的时候将台阶处理掉，仅仅保持梯形断面，这样可以使回填所用的土料和坝体之间结合得更加紧密。

3.土石坝防渗加固措施

小型病险水库会出现渗流问题，这些问题主要表现在坝体的坝基的渗漏上遇到这些问题，一般采取“上堵下排”的措施进行加固。所谓“上堵”就是在上游侧做好防渗的工作，增强土石坝坝体的抗渗性，“下排”就是处理好下游坝脚的排水问题，防止土石颗粒随着渗水流失。病险土石坝防渗加固工作中，防渗处理分坝体防渗处理和坝基防渗处理。坝基的防渗工作一般使用帷幕和排水相结合或者截水墙来进行，而坝体的防渗在于筑坝土石料的选择以及防渗体结构的设计和实现。根据工程的实际情况，可以在劈裂灌浆、高压喷射灌浆防渗、冲抓套井黏土回填防渗墙、土工膜防渗、混凝土防渗墙等技术中酌情进行选择。

3.1劈裂灌浆防渗

劈裂灌浆技术是我国首创，出现于20世纪70年代默契，由山东省水利科学研究所研发。这项技术

建立在重力坝灌浆的基础之上，同时又利用小主应力面以及坝轴线方向一致的原理，在土坝中进行劈裂灌浆，使浆坝互压，最后形成竖直连续的结实细密泥墙，用以防渗。这样一来不但可以防渗，同时也对坝体进行了加固。它的优点在于施工简便、可以就地取材，投资小回报高。灌浆所用的主流材料有黏土浆、水泥浆、水泥黏土混合浆、水泥砂浆、水玻璃类浆液等。劈裂灌浆这种技术的主要施工对象是那些存在压实情况差、裂缝严重、有洞穴或者水平夹砂层等问题的土坝。对于一般施工来说，大多使用土料浆，同时根据各自的工程需要掺入水泥或者其他外加剂。关于粗砂或者卵砾材料的石坝基，由于土层结构性差，不能形成连续的劈裂，因此不适合使用劈裂灌浆技术进行施工。

3.2 高压喷射灌浆防渗

高压喷射灌浆技术的适应性比较广，适宜于对细颗粒地层，但在砂卵石和块石地层中的作业难度加大，需要用到冲钻还有化学固壁材料。近年间在重庆地区的土石坝除险加固工程中，这项防渗技术得到了广泛的应用。

3.3冲抓套井黏土回填防渗墙

冲抓套井粘土回填防渗墙最早出现于20世纪70年代末的浙江，近年来，这项防渗技术在不断地完善和发展，并且逐步地在推广。现在全国已有10多个省份采用了这种技术来解决除险加固的问题。这种技术利用了冲抓式打井机具在防渗体中进行造孔，然后用黏性土料进行分层回填并且对土料加以夯实，这样不仅形成了连续的黏土防渗墙，也对井壁土层进行了挤压，使周围土体变得密实，提高了坝体的坚固性。这种技术的优点是施工方便、设备简单、工作量较小、低投入高回报、效果明显，所以小型水库土石坝的除险加固工程对其使用较多。这种技术由于条件的局限，只能应用于坝体的渗漏处理，很难解决碎石的清除问题，在水下和雨季的施工也有一定的困难，所以只能在库内无水的情况下施工。

3.4土工膜防渗

土工膜防渗是一种工期短、用料便宜、施工方便、防渗能力强、适应性好的防渗技术，近年来在土坝防渗加固中的应用日益广泛。但是土工膜防渗同时有着很多的弊端，比如容易受到紫外线的影响和作用，发生损伤和老化，不过埋于地下的土工膜可以免受紫外线的作用。虽然相对粘土、混凝土等材料来说，土工膜容易破裂老化，但由于防渗效果明显，这种技术还是得到了认可。

3.5混凝土防渗墙

混凝土防渗墙在20世纪的50年代初期就已经出现，当时意大利和法国首先开始使用，之后不久，世界其他各国相继开始使用。我国在这个时候也开始了对其效果的使用以及研究。随着50多年的发展，混凝土防渗墙在世界上的应用技术得到了飞速的发展。混凝土防渗墙的施工工具和方法主要是钻凿、锯槽、开槽机、射水及薄抓斗等，可以在土石坝体或者其地基中打造一些槽形孔，用水泥浆固壁。然后将混凝土浇筑在槽孔内，形成混凝土墙，起到防渗的目的。防渗墙早期的施工技术主要依靠乌卡斯钻机，这个时期的成墙厚度在0.8m到1m之间，而且价格也想当昂贵。到了20 世纪的80 年代，才出现了液压开槽、锯槽、射水及薄抓斗等这些施工方法，与此同时成墙的厚度也越来越薄，墙体的深度逐渐变大。目前国内土石坝防渗加固采用振动沉模防渗板墙技术的工程较多，但是应该引起我们注意的是，防渗墙的刚度远比土石坝材料的刚度要大，所以坝体防渗墙和坝基防渗墙之间有着很大的不同。混凝土防渗墙技术的特点是发展较早、适用性广、实用性强、施工简单、安全可靠，但这种技术有着不可忽视的弊端，那就是造孔成墙技术中墙体下部会出现开叉问题、施工慢以及成本高。

结束语

小型水库其实与居民的生活息息相关，因此小型病险水库的除险加固工程应该是民生工程，因为它保障了农业灌溉用水需求、居民生活用水需求等，为社会的稳定发展做出了不可磨灭的贡献。对于小型的病险水库的除险加固工程，要客观地分析工程所在地的条件，得出初步的方案后根据方案的技术、效果、工程、经济等方面的可行性进行综合论证研究，分析病害情况、除险以及加固要求、工程预算以及工具材料等各方面之后，再确定具体的除险加固方法。这样最终就可以找出最优的防渗加固施工方案。

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