水利工程壩體建筑加固設計研究

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【摘要】當前形勢下，水利工程建設對社會發展和國民生活水平提升有重要作用。水利工程建設能夠有效發揮其自身防洪、灌溉和發電以及養殖等作用，更好地促進地區發展和為社會作出積極貢獻。但由于傳統的施工建設技術以及相關因素的影響，可能會導致水利工程建設中壩體建筑存在一定問題，影響水利工程的效用發揮。為了更好進行壩體加固，本文針對水利工程中壩體建筑加固設計技術展開了研究。

【關鍵詞】水利工程；壩體建筑；加固設計；技術研究；防洪灌溉

水利工程建設對發揮防洪和灌溉以及養殖和發電等作用有積極意義，但由于受到傳統建設技術和施工資金投入的影響，很容易導致水利工程建設過程中存在一定問題，造成壩體滲漏和裂縫等情況，影響水利工程的穩定性和安全性。為了對水利工程壩體進行加固設計，本文首先分析了水利工程建筑，并對水利工程建筑中存在的不能滿足主壩壩體的規范要求和主壩壩基和壩間清基不徹底等問題進行分析，并針對水利工程的建筑加固設計提出加固壩體和應用壩體裂縫灌漿加固技術和混凝土防滲墻技術，希望對水利工程壩體加固有所啟發。

1水利工程概況

某水庫的總容納量為1.25億m3，該水庫主要是用來灌溉和防洪，同時具備發電動能。這個水庫的工程建設中包括有主壩和副壩，同時還包括有發電站及溢洪道等建筑物。水庫經過長期的使用，在養殖、防洪以及灌溉等各個方面均具有顯著的社會效益。

2水庫建筑中存在的問題

該水庫的主壩是一種粘土實心墻筑成的砂殼土壩，該壩的頂部寬度為3m，底寬為25m，在壩體建設過程中，由于受到工程建設資金和施工技術的影響，導致整個壩體建筑中存在一定問題，導致水利工程運行存在一定影響。另外加上整個水利工程的長期運行，導致所存在的問題更加嚴峻，影響到整個水利工程運行的安全，威脅到附近居民的生命與財產安全。2.1不能滿足主壩壩體的規范要求。通過對水利工程的調查研究，能夠發現此水利工程的主壩心墻和殼體填筑壓實度沒達到工程要求。另外此主壩壩體心墻平均壓實度是0.86，壩殼土平均壓實度為0.91，均未達到規定的要求。此外，該壩壩體土的均勻性比較差，局部存在壓實度不足的問題，使得壩體發生坍陷，壩殼土、心墻土的壓縮性、透水性均為中等水平，但其阻水性能比較差，在水庫運行過程中主壩壩體心墻的滲透性超出了允許的范圍，最終會導致滲透引起變形。2.2主壩壩基和壩間清基不徹底。該水庫壩基巖土體是弱風化的黑云長花崗巖，如果局部清基不徹底，在河流沖擊的情況下會發生粗砂黏土透鏡體。左壩肩的頂部表面覆蓋有花崗巖殘坡形成的含砂黏土薄層；壩體中下部表面分別是花崗巖全風化土、強風化層；右壩肩的表面也是花崗巖殘坡形成的含砂黏土薄層。該壩體的局部有松散耕植土往下主花崗巖的強風化層。花崗巖殘破會產生含砂黏土，并且呈現出可塑-硬塑狀態，其壓縮性在中等水平，花崗巖強風化、全風化層分別為碎塊狀、巖體破碎結構，經過壓水試驗得出該層透水性超出了40Lu。由此可見，對壩基、壩肩的清理不夠徹底，因此有嚴重滲漏問題，會嚴重影響整個水庫的穩定性和安全。

3水利工程的建筑加固設計

水利工程壩體建筑進行加固，需要從主壩加固設計入手進行，有效提高水利工程的整體穩固性和安全性。3.1主壩加固設計。在該水庫工程中，因為在風化巖層中進行造孔是非常難的，此外該水庫壩體的右壩壩基的風化巖石需通過5~20m帷幕實施灌漿處理（圖2）。混凝土塑性防滲墻壩軸線的中心線與中軸黏土心墻，在防滲墻施工后不可以破壞粘土心墻。塑性混凝土防滲墻的全長360m，高度在71.31m左右，水位在70.81m以上。該水庫主河床的墻底高程為33.21，高度為38.1m。風化巖石厚度較小，左壩段為主河床，在弱風化巖層上防滲墻為0.5m；右壩段厚度在5~20m范圍內，風化巖層上防滲墻為1.0m。在帷幕灌漿施工中，墻底風化巖石層需設計單排孔，并將孔距維持在大約2m。除此之外，弱風化巖層為5m的灌漿孔上需要做好防滲措施，防滲墻的寬度設計為37m左右，防滲墻深度與現有的施工機械性能要綜合結合以往的水利工程加固設計經驗，防滲墻厚度的有效值大約為0.8m，塑性土防滲墻的彈性模量應當維持在800~1000MPa，28d抗壓強度維持在10.0MPa以上，允許滲透比降維持在60~80范圍內，滲透系數應當維持在1×10-7cm/s，以下。3.2水利工程中壩體建筑加固技術。水利工程壩體建筑的穩定性受到諸多因素的影響。因此，為提高水庫壩體的施工質量，需要采取相關措施加固壩體，通過這些加固措施不斷提高壩體建筑安全性，更好發揮水利工程的社會效益。（1）壩體裂縫灌漿加固技術針對水利工程壩體裂縫的加固，需要借助到裂縫灌漿技術，這也是加固壩體的常用方法之一，裂縫灌漿技術是通過全孔灌注、孔底注漿的方法，有效控制灌漿壓力，利用灌漿壓力把壩體劈裂成裂縫，再把漿液灌注到劈開的裂縫中。在運用裂縫灌漿技術過程中，需要對壩體裂縫產生的原因和出現的規律進行綜合分析和研究，并對水利工程壩體的應力情況進行分析，再根據裂縫產生的原因和規律來布孔，實施灌漿，利用泥漿壓力實現壩體的加固。應用裂縫灌漿技術運用到的是水力劈裂原理，借助水的壓力，將壩體的裂縫有效擴大，對壩體的后續灌漿操作有很好作用。同時還要對壩體的應力分布規律進行綜合分析，有效把握裂縫規律背后的原因。一般來說，壩體斷面呈現出梯形，施工人員需要結合該特點對壩體應力及其分布情況進行相應的計算，這樣可以促進后續灌漿、布孔的進行。另外借助泥漿對壩體的劈裂填充作用可以借助高壓泥漿對壩體進行加固，在此過程中的能量載體是漿液，灌漿、填充同時開展，利用高壓泥漿填充壩體空洞與裂縫，進而促進壩體的加固。在泥漿灌注施工中，還有一部分水滲入大壩體中，進而產生濕陷作用，這樣可以提高壩體的密實度與穩定性，此外，還能夠降低弱應力情況。通常情況下，隨著灌漿程度的滲入，濕陷作用會呈現降低的趨勢，灌漿需多次重復進行一直到填滿裂縫。（2）混凝土防滲墻技術針對水利工程壩體加固，可以有效利用混凝土防滲墻技術進行，這種混凝土防滲墻技術對防治壩體滲漏有很好的效果。混凝土防滲墻技術具有良好的防滲效果，可以起到降低滲流坡度、截斷滲流等作用。除此之外，使用混凝土防滲墻技術進行施工時，應當滿足抗剪力、抗壓力以及抗拉等各個指數的需求。針對混凝土防滲墻技術可以借助射水造槽法和機械造槽法。應用射水造槽法往往具有眾多優勢，首先該方法使用的設備比較簡單，成本比較低，在各種土質開挖中均較為適用，另外這種射水造槽法往往操作較為簡單便利，只需簡單培訓施工人員便能夠參與到施工中。除此之外，采用這種方法進行施工，施工速度比較快，可以節省很多的時間，并且這種方法不僅造槽孔速度非常高，成孔率也非常高，通常能夠高達99%以上，可以顯著降低二次施工情況出現。這種施工方法水泥用量較少，回填量的流失較少。但在實際的應用操作過程中，也存在一定缺陷，一般來說，這種方法不適用于礫卵石地層，施工機械也非常復雜，所以施工過程的靈活性較差，整個施工技術的自動化程度需要一定提高。另外一點就是，壩體基巖、防滲墻兩者之間的連接有很大的困難，極易使得墻體間產生泥皮，所以會對實際的壩體加固設計有一定影響。

4結語

總體來說，水利工程建設社會發展和人民生活安全有重要意義，水利工程可以有效發揮防洪和灌溉以及養殖和發電等作用。但由于受到傳統建設技術和施工資金投入的影響，很容易導致水利工程建設過程中存在一定問題，造成壩體滲漏和裂縫等情況，影響水利工程的穩定性和安全性。為了對水利工程壩體進行加固設計，針對水利工程建筑中存在的不能滿足主壩壩體的規范要求和主壩壩基和壩間清基不徹底等問題，積極采取加固壩體和應用壩體裂縫灌漿加固技術和混凝土防滲墻技術，不斷提高水利工程壩體加固質量，促進水利工程更好地發揮作用。

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作者:盧守秋 單位:文山壯族苗族自治州水利電力勘察設計院