背景:青龙满族自治县位于燕山山脉东段, 明长城北侧。境内山峦起伏、沟壑纵横, 主要河流有10条, 水资源总量10.50亿立方米, 全县共有水库18座。由于这些水库大部分修建于20世纪50年代至80年代, 限于当时的历史条件和由于当时水库设计、施工、运行管理中存在的问题, 部分水库达不到国家规定的防洪标准, 而且随着水库运行时间延长, 水库设施和各种设备不断老化, 有些水库工程存在较严重的质量问题, 水库不能正常运行。“汛期不敢蓄水, 汛后无水可蓄”, 使水库不得不低水位运行, 达不到调蓄水的目的, 严重影响水库工程效益的发挥。鉴于上述状况, 对这些病险水库的除险加固也是势在必行。
我国水库存在的主要问题很多, 且类型复杂, 主要有以下几个方面。
(1) 防洪标准低:即大坝坝顶高程或泄水建筑物能力不足。
(2) 大坝稳定性差:主要表现在土坝管涌、流土、接触冲刷等;浆砌石坝出现溶滤破坏。
(3) 坝体、坝基、坝肩渗漏严重:主要是坝体裂缝以及抗滑稳定与结构强度不满足规范要求。
(4) 输、放水及泄洪建筑物老化、失修较为严重:主要是渗流稳定与结构强度不满足规范要求。
(5) 金属结构及机电设备不能正常运转:金属结构与机电设备超过报废折旧年限, 无备用电源, 无法正常可靠运转, 严重影响水库安全。
(6) 管理设施、观测设备不完善:管理队伍自身的技术原因及管理设备的老化得不到更新, 致使多大坝的监测和管理不到位。
(7) 抗震标准低:大坝抗震稳定安全系数低于现行规范或存在地震液化可能性。
(8) 另外, 水库淤积、山体滑坡、软基、蚁害等也是不容忽视的问题。
垮坝是病险水库最常见的危险方式之一, 具体表现在:漫顶导致垮坝、渗流破坏导致垮坝、结构破坏、溢洪道破坏、坝下埋管等其他方面。
病险水库除险加固中存在的问题很多, 主要表现在以下几个方面。
(1) 水文基础资料不全。
(2) 大坝病险问题诊断技术、方法、经验缺乏
(3) 设计方案选择不合理。
(4) 技术方案不可行。
(5) 施工方法、工艺选择及工期安排不当。
(6) 施工队伍的自身建设不足。
(1) 采取多层次、多渠道融资的办法, 为病险水库加固提供资金保证。
病险水库的加固工程应以公共投入为主, 其投资大、周期长、社会效益显著。各级政府都应按照分级管理、分级负责的原则来建立专项治理资金。在防汛责任制的落实下, 可通过股份合作、承包、拍卖、租凭等方面来筹集治理资金。
(2) 强化病险水库加固的前期工作, 为搞好病险库加固夯实基础。
(1) 在前期病险水库加固工作开始时, 要做好水库大坝安全鉴定工作, 管理部门应该组织资深专家在施工、设计、运行管理等方面, 对水库存在的各种隐患进行全面的查找, 对水库大坝的病害类别进行鉴定, 提出有针对性又有科学性的加固建议和措施。
(2) 对病险水库存在的严重隐患, 管理部门应委托具有相应资质的专业机构来进行勘查。病险水库有些隐患的隐蔽性很强, 由于没有及时的发现和处理, 致使虽经多次处理还是未达到除险的目的。这就需要具有相应资质和能力的专业机构来对这些隐患进行专题调研, 找到隐患部位进行探讨, 找出原因并分析隐患的危害后果, 提出有效的处理措施。
(3) 除险加固应与增容和恢复库容同时考虑, 许多病险水库因存在安全隐患, 汛期只能降低水位运行, 调蓄能力大减;有些险库淤积严重, 直接影响其效益的进一步发挥;有些险库, 只要采取一些投资不大的工程措施, 就可新增部分库容。在水库的病险得到有效排除的前提下, 增容和恢复库容是提高水库自身经济效益和社会效益。
(4) 除险加固前要进行效益分析, 水库除险加固目的有两个:即增加水库的安全性和进一步挖掘水库自身潜力。因此, 其效益主要有社会效益和经济效益。防洪效益主要体现在加固后防洪标准的提高。经济效益分析包括初估增加的蓄水量以及由此而增加的防洪、灌溉、供水、发电等效益。同时还要进行费用估算和经济效益指标分析。
土石坝坝坡在重力和其他作用力作用下都有向下和向外移动的走势。如果坝坡内岩土的抗剪强度能够抵抗住这种走势, 则此坝坡是稳定的, 否则就会失稳而发生滑坡。滑动力与抗滑力取决于库水和雨水入渗、施工方法、施工速度、地震等外部条件所引起的坝体或坝基内孔隙水压力及筑坝土料的性质, 包括与孔隙水压力有关的抗剪强度。具体可采用境地坝体侵润线、加强排水、放缓坝坡、减载与肖坡相结合、固脚和坝脚盖重等措施。
(1) 设置保护层, 可设置块石、碎石、砂性土、混凝土等材料的护坡与坝顶保护层, 保护层的厚度应大于冻土深度。 (2) 开挖回填, 将裂缝全部挖空然后用与周围介质相同的材料回填压实。 (3) 填充灌浆, 坝体灌浆的方法可分为充填式和劈裂式两种。当裂缝深度较大时, 可对浅层裂缝进行开挖回填处理, 深层采用充填灌浆处理。对深层隐蔽裂缝, 可采用劈裂灌浆, 主要适用于断面宽大的均质坝和宽心墙坝。
土石坝的最大隐患是坝体填筑质量达不到设计要求, 以及对软弱坝基处理不当, 因此提高坝体和坝基密度是消除病险库的首要课题。提高坝体和坝基密度更是兴建土石坝的关键技术之一。加固方法可分为置换法、加密法和重压法。置换法是将砂土挖去, 重新填置石渣料等性能较好材料;加密法是采用振冲、振动碾压、强夯、爆炸震密等方法, 提高砂土的密实程度;重压法是在砂土表面加压重, 提高砂土的有效应力。对于新建坝, 坝体与坝基的密度一定要进行严格的论证, 精心设计, 选择最优施工加固方案, 精心施工。对于坝体密度主要控制填筑质量, 包括坝料的选择, 碾压试验, 碾压方法及碾压施工各项参数等, 均应严格按有关规范进行, 以确保坝体填筑质量。
随着高分子化学工业的迅速发展, 自20世纪以来, 相继出现了各种不同的合成纤维。由于合成纤维比人造纤维具有优越的性能, 逐渐被人们所接受, 实践也表明土工合成材料是一种理想的新颖工程材料。其中主要产品及其主要应用功能为: (1) 土工织物为应用于岩土和土木工程所有合成纤维或天然纤维制成的透水的织物, 主要作用为排水、过滤、隔离、加筋、侵蚀控制和防护等; (2) 土工格栅为受张力元件连接成规则网状结构, 其开孔面积远大于张力元件, 应用于加筋; (3) 土工网为重叠肋所连结成规则致密的网状结构, 应用于液体和气体的输送; (4) 土工复合材料为用两种以上土工合成材料经人工组合的复合体, 用于排水、截水及加筋等。
水利工程是一项基础性、公益性的重要工程, 土石坝水库的除险加固工程是关系到人民财产和生命安全, 所以我们国家政府和水行政主管部门要高度重视, 积极争取资金, 给百姓造福, 给社会增添效益。
摘要：本文针对我县病险水库的病害原因分类和土石坝水库除险加固的几点建议和在施工过程中对有关技术问题进行分析。
关键词：病害,加固
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