水利工程中坝体建筑加固设计技术研究

水利工程中坝体建筑加固设计技术研究

黄琳

广西桂禹工程咨询有限公司广西南宁530023

摘要：水利工程建设对发挥防洪和灌溉以及养殖和发电等作用有积极意义，但由于受到传统建设技术和施工资金投入的影响，很容易导致水利工程建设过程中存在一定问题，造成坝体渗漏和裂缝等情况，影响水利工程的稳定性和安全性。为了对水利工程坝体进行加固设计，本文首先分析了水利工程建筑，并对水利工程建筑中存在的不能满足主坝坝体的规范要求和主坝坝基和坝间清基不彻底等问题进行分析，并针对水利工程的建筑加固设计提出加固坝体和应用坝体裂缝灌浆加固技术和混凝土防渗墙技术，希望对水利工程坝体加固有所启发。

关键词：水利工程；坝体建筑；加固设计技术

1水利工程概况

水库总库容量1.25亿立方米，主要用于灌溉、防洪和发电。水库建设将包括主坝和副坝，以及电站和溢洪道。水库长期使用后，在养殖、防洪、灌溉等方面具有显著的社会效益。

2水库建筑中存在的问题

该水库的主坝是一种粘土实心墙筑成的砂壳土坝，该坝的顶部宽度为3m，底宽为25m，在坝体建设过程中，由于受到工程建设资金和施工技术的影响，导致整个坝体建筑中存在一定问题，导致水利工程运行存在一定影响。另外加上整个水利工程的长期运行，导致所存在的问题更加严峻，影响到整个水利工程运行的安全，威胁到附近居民的生命与财产安全。

2.1无法满足大坝主体的标准要求

经过对水利工程的调查研究，发现该水利工程主坝心墙和壳体填筑的压实程度不符合工程要求。坝体心墙的平均压实度为0.86，坝体壳体上的平均压实度为0.91，局部压实度不足。另外,坝体填土的均匀性较差。大坝的坝壳土和心墙土的压缩性和渗透性是中等水平,阻水性能差,土层的渗透比降主要是大坝心墙的渗透比降超出了规范允许的范围,容易导致渗透变形。

2.2主坝坝基和坝间清基不彻底

大坝基岩土为弱风化黑色花岗岩。如果地基没有完全清理干净，在河流冲击的情况下会出现粗砂粘土透镜体。左坝肩顶部表层覆盖一层由花岗岩残坡形成的薄层含砂粘土。左坝肩下部为完全风化的土壤和花岗岩风化层。右坝肩表面也是一层由花岗岩残体形成的薄层含砂粘土。坝体部分具有较强的风化层，主要为花岗岩，下部为疏松的栽培土。花岗岩的破坏会产生含砂粘土，呈塑硬塑性状态，可压缩性处于中等水平。强风化花岗岩和完全风化花岗岩分别为脆性结构和破岩结构，经压水试验发现该层透水性超过40Lu。可以看出，大坝基础、坝肩清理不够彻底，因此存在严重的渗漏问题，将严重影响整个水库的稳定与安全。

3水利工程的建筑加固设计

为了提高水利工程的整体稳定性和安全性，有必要从主坝加固设计入手。

3.1主坝加固设计

在该水库工程中，风化岩层的破洞十分困难。另外，在该水库坝体右坝的风化岩基础上，通过5-20m帷幕进行注浆处理(图2)。防渗墙施工后，混凝土塑性防渗墙坝体轴线中心线和轴心粘土芯墙不应损坏。塑性混凝土防渗墙长360m，高约71.31m，水位在70.81m以上。该水库的墙底标高为33.21米，主河床高度为38.1米。风化岩厚度小。左坝段为主要河床，弱风化岩防渗墙0.5m。右坝段厚度在5~20m范围内，风化岩层防渗墙为1.0m。

在帷幕灌浆施工中，墙底风化岩石层需设计单排孔，并将孔距维持在大约2m。除此之外，弱风化岩层为5m的灌浆孔上需要做好防渗措施，防渗墙的宽度设计为37m左右，防渗墙深度与现有的施工机械性能要结合以往的水利工程加固设计经验，防渗墙厚度的有效值大约为0.8m，塑性土防渗墙的弹性模量应当维持在800~1000MPa，28d抗压强度维持在10.0MPa以上，允许渗透比降维持在60~80范围内，渗透系数应当维持在1×10-7cm/s以下。

3.2水利工程中坝体建筑加固技术

大坝建设的稳定性受多种因素的影响。因此，为了提高水库大坝的施工质量，有必要采取相关措施对大坝进行加固，通过加固可以不断提高大坝的施工安全，更好地发挥水利工程的社会效益。

（1）坝体裂缝灌浆加固技术

针对水利工程坝体裂缝的加固，需要借助到裂缝灌浆技术，这也是加固坝体的常用方法之一，裂缝灌浆技术是通过全孔灌注、孔底注浆的方法，有效控制灌浆压力，利用灌浆压力把坝体劈裂成裂缝，再把浆液灌注到劈开的裂缝中。在运用裂缝灌浆技术过程中，需要对坝体裂缝产生的原因和出现的规律进行综合分析和研究，并对水利工程坝体的应力情况进行分析，再根据裂缝产生的原因和规律来布控，实施灌浆，利用泥浆压力实现坝体的加固。应用裂缝灌浆技术运用到的是水力劈裂原理，借助水的压力，将坝体的裂缝有效扩大，对坝体的后续灌浆操作有很好作用。同时还要对坝体的应力分布规律进行综合分析，有效把握裂缝规律背后的原因。一般来说，坝体断面呈现出梯形，施工人员需要结合该特点对坝体应力及其分布情况进行相应的计算，这样可以促进后续灌浆、布孔的进行。另外借助泥浆对坝体的劈裂填充作用可以借助高压泥浆对坝体进行加固，在此过程中的能量载体是浆液，灌浆、填充同时开展，利用高压泥浆填充坝体空洞与裂缝，进而促进坝体的加固。在泥浆灌注施工中，还有一部分水渗入大坝体中，进而产生湿陷作用，这样可以提高坝体的密实度与稳定性，此外，还能够降低弱应力情况。通常情况下，随着灌浆程度的渗入，湿陷作用会呈现降低的趋势，灌浆需多次重复进行一直到填满裂缝。

（2）混凝土防渗墙技术

为了在水利工程中加固坝体，可以有效地利用混凝土防渗墙技术。混凝土防渗墙技术具有良好的防渗效果，可减少渗流边坡，切断渗流。此外，混凝土防渗墙施工技术应满足抗剪、抗压、抗拉等各项指标的要求。对于混凝土防渗墙技术，可以采用注水法和机械造槽法。采用喷射水开槽法有许多优点。首先，该方法使用的设备相对简单，成本相对较低，适用于各种土方开挖。此外，这种喷水开槽方法往往操作简单方便。此外，由于该方法施工速度快，可以节省大量的时间。此外，该方法不仅具有很高的开槽率，还具有很高的成孔率，可达99%以上，可显著减少二次施工的发生。这种施工方法要求水泥用量少，回填损失小。但在实际应用和操作过程中存在一些缺陷。一般来说，这种方法不适用于砾石和卵石地层，施工机械也非常复杂，施工过程的灵活性较差，整个施工技术的自动化程度有待提高。此外，坝体基岩与防渗墙之间的连接十分困难，容易造成墙与墙之间的泥皮，对坝体加固的实际设计有一定的影响。

结束语:

总体来说，水利工程建设对社会发展和人民生活安全有重要意义，水利工程可以有效发挥防洪和灌溉以及养殖和发电等作用。但由于受到传统建设技术和施工资金投入的影响，很容易导致水利工程建设过程中存在一定问题，造成坝体渗漏和裂缝等情况，影响水利工程的稳定性和安全性。为了对水利工程坝体进行加固设计，针对水利工程建筑中存在的不能满足主坝坝体的规范要求、主坝坝基和坝间清基不彻底等问题，积极采取加固坝体、应用坝体裂缝灌浆加固技术和混凝土防渗墙技术，不断提高水利工程坝体加固质量，促进水利工程更好地发挥作用。

参考文献：

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