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根据我国相关部门对水利工程中的水库工程的调查数据统计,水库中水坝坝体、坝基和接触带严重渗水的主要原因是:水库施工的质量把控不严格以及对水库的除险加固没有落实到位。问题产生的不良后果使得水库除险加固施工的工作量复杂化,并对水库工程的质量带来安全隐患。水库工程的修建以及后期对工程的防渗加固措施,是国家水利经济发展的关键,因为对水库工程的除险加固防渗处理成为了水利行业中需要解决的一大问题,尤其是近年来,国家对早先的水库加固投资大量金额,为了确保这些水库的除险加固成效,保障水库的正常使用,必须做好防渗措施。
1.水库和水库除险加固的基本概念
1.1水库
拥有防控蓄水作用和水流调节作用的水利工程建筑物,就被称为水库,人们利用水库来发电、灌溉、防洪以及养鱼等。水库的建立位置一般是在河流或者山沟的峡口处,以拦河坝的形式建立的人工湖泊。(1)水库的防洪调节。在建立防洪区的河道上游方向确定一个合理的位置用来修建综合利用水库,以此来完成对洪水的调蓄,并对流入下游河道的水流量进行削减,使其大大的减小洪水带来的危害。①滞留洪水。滞留洪水就是当水位过高或者蓄水池和溢洪道的高度接近,此时水库便可以洪水暂时滞留。②储蓄洪水。当水库的水位一直降低,直到降至限制水位时,则溢洪道与限制水位中间的容量可以对洪水有一定的存蓄作用,同时这些被存蓄起来的洪水可以在无水期间来完成兴利需求。(2)水库的兴利。水库工程的兴利就是对水流的径流调节,使其可以蓄存洪水并在枯水期完成补给,保障人们的生活用水要求。在这里的径流是指雨水或者其他降水通过对地面的渗透,并经历多种途径汇入到河流渠道中的水流。
1.2水库的除险加固
水库在长期运行中会因为人为的破坏、工程设备或者材料的老化以及周边环境中自然侵蚀等因素,对本身的质量和运行带来隐患。为了确保水库的正常运行,使其持续为人们的生活便利,对水库所进行的一系列隐患和问题排查、加固、修补等,称之为水库除险加固。在这里可以举例,比如检查其混凝土是否老化、钢筋的锈蚀是否在合理的范围内、进水和出水的渠道、管理以及闸门是否更换或修补、贯穿上下游的防渗体和孔洞是否遭到破坏、之前做过裂缝修补的地方是否裂缝又发生了形变、水库区域内是否会发生山体滑坡等。
2.水库渗漏问题的产生原因
2.1岩石风化完成的渗漏
水库修建的位置有不少的岩石,虽然这些岩石十分坚硬,可一旦发生风化,便会失去防渗作用,对坝基渗漏,这种问题目前发生的比较广泛。
2.2坝体结构不合理造成的渗漏
坝体结构的不合理主要体现在坝体涌管出现断裂或者涌管与坝体的相嵌度不高,从而破坏坝体的防渗工艺,造成渗漏。
2.3坝体修建过程中使用低质量的防渗材料造成的渗漏若是在坝体修建中,防渗材料的选用方面使用的是质量下等的材料,就会给坝体的整体质量带来影响。比如选用质量次的防渗土料,这种土料含有大量的碎石,并且在配水搅拌后,含有水量也很大,这便会形成坝体分层,造成渗漏。
2.4砂砾石层的堆积造成的渗漏
水坝的高低地势决定部分短小河流的流向,随着大坝运行,水流中的沙砾石会在河床不停冲刷,并堆积成砂砾石层。这些沙砾会在水流的作用下产生跳动,从而形成冲蚀洞,对水库的安全带来极大的危害,引发渗漏。
3.灌浆技术在水库除险加固中的意义
灌浆技术对水利工程的质量和其是否可以顺利开展,起到决定性影响。因为灌浆本身就是水库工程中的基础工作,所以主要涉及水坝的防渗处理,并根据不同的施工位置进行对应的灌浆工艺,并在灌浆的过程中,严格按照灌浆的规范操作,达到防渗需求,保障水坝工程的实施安全。
4.灌浆防渗的四大技术
4.1填充灌浆
近几年来,国家对部分的土石混合坝或者土坝在进行加固时,采用的工艺技术是充填灌浆,它的材料主要是黏土,具有明显的防渗效果。充填灌浆的填充对象是裂隙或者孔洞,充填灌浆的操作中,使用的设备相对简单并且工期时间短。在充填灌浆中,灌浆口的数量和位置影响着充填质量。
4.2帷幕灌浆
水库坝基的防渗中,帷幕灌浆时最常用的防渗技术之一。通过在大坝的砂砾石或者岩石浇筑水泥,使其之间形成帷幕,这里要确保坝体与帷幕的顶部连接,才能避免渗漏,起到防渗效果。
4.3防渗板墙
防渗板墙技术主要是借助频率高、功率大的震动器,将防渗钢模板打入坝基中,通过对钢模板的拔动,实现灌浆,并使其形成一个个单元防渗墙,达到防渗的效果。该技术是近几年才新兴起来的,它的工艺操作简单且工期短,但因为目前水库的坝体坡度陡峭,很容易对坝体带来危害,所以该技术只用于在小范围内。
4.4高压喷射
高压喷射灌浆的实现离不开高压设备。高压设备可以将灌浆的浆液在压力的作用下打入地基,使其在经历了缩伸、冲击、切削等作用后,浆液与地基便会成为一个整体,提高地基周围的土体承载能力和土地密度。高压喷射技术因为灌浆材料可以得到节约以及操作的可控性较强,因此它和帷幕灌浆一样,是水库除险加固灌浆防渗技术中另一个常用的技术。
5.灌浆过程中的压力控制
在对水库的大坝灌浆时,要控制其压力在合理的范围内,避免灌浆工作中因为压力过大破坏大坝或者压力过小没有任何作用。灌浆的过程就是对水库中坝基的缝隙做灌浆填充,并将灌浆的浆液通过施加压力的方式使其进入坝体。在实际的灌浆过程中,一般采用0.1MPa左右的压力来进行施压,确保灌浆中不会出现冒浆或者劈裂的现象,因此做好压力的合理控制是灌浆顺利开展的基础。
6.灌浆的步骤
6.1前期施工的现场勘查
前期的现场勘查主要是对水库现场的石碓体缝隙进行大小确定,并对水库的基本信息有充分的了解,为后续工作中的灌浆、打孔等等与预先做好准备,同时对施工前的现场勘查其实也是对工程质量的前提保障。
6.2打孔
打孔前需要确定打孔的位置和数量,并根据这些信息来完成打孔作业。在打孔的过程中,按照先疏后密的原则进行,并保障打孔的位置、深度、数量符合设计方案,满足后续其他作业实施中对打孔的要求。
6.3浆液
灌浆的浆液是在灌浆现场制作,在进行浆液处理时,应选用搅拌机来进行充分的搅拌,不得在搅拌未均匀的状态下进行灌浆。另外,为了避免浆液的浪费,对灌浆作业的进度要实时跟进,确保浆液的量和性能符合灌浆规范要求和施工要求。
6.4灌浆
灌浆时整个灌浆防渗作业中最核心的环节,在实际的灌浆操作前,需要保障对灌浆人员的控制,严格按照施工方案执行,确保灌浆可以发挥出较大的工作效率。目前,在灌浆的过程中,对石碓体的上游和下游先后填充,随后再对中游进行填充。这种按照上游、下游、中游顺序进行的填充方式,可以更好的保障灌浆技术在除险加固中的作用。
6.5封孔
灌浆结束后,必须对现场的灌浆外表目测观察其填充程度是否达到施工标准,是否存在下沉现象,是否存在吃浆现象。做好打孔、制浆、灌浆、封孔等工序的质量检查和记录,一旦在检查的过程中发现裂缝未填充好或者出现其他问题,及时解决并处理。在对外观检查结束后,对灌浆防渗的性能也要进行检测,确保灌浆质量。
7.结束语
对水库的防渗处理是水库工程中重要的一项工作,国家相关的水库管理部门和水利部门在对水库的除险加固处理时,要结合水库的实际情况,将它的经济性和适用性结合考虑,确定出科学且合理的灌浆技术来完成防渗作用,做好防渗处理。水库的除险加固关乎人们的生产生活安全,所以对水库的加固防渗处理一定要重视,对水库的加固防渗技术也要不断提高和创新,保障国家水利工程的经济性,以及依靠水利工程的人们和行业的生命安全。