水利工程坝体建筑加固设计研究

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【摘要】当前形势下，水利工程建设对社会发展和国民生活水平提升有重要作用。水利工程建设能够有效发挥其自身防洪、灌溉和发电以及养殖等作用，更好地促进地区发展和为社会作出积极贡献。但由于传统的施工建设技术以及相关因素的影响，可能会导致水利工程建设中坝体建筑存在一定问题，影响水利工程的效用发挥。为了更好进行坝体加固，本文针对水利工程中坝体建筑加固设计技术展开了研究。

【关键词】水利工程；坝体建筑；加固设计；技术研究；防洪灌溉

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。

1水利工程概况

某水库的总容纳量为1.25亿m3，该水库主要是用来灌溉和防洪，同时具备发电动能。这个水库的工程建设中包括有主坝和副坝，同时还包括有发电站及溢洪道等建筑物。水库经过长期的使用，在养殖、防洪以及灌溉等各个方面均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不能满足主坝坝体的规范要求。通过对水利工程的调查研究，能够发现此水利工程的主坝心墙和壳体填筑压实度没达到工程要求。另外此主坝坝体心墙平均压实度是0.86，坝壳土平均压实度为0.91，均未达到规定的要求。此外，该坝坝体土的均匀性比较差，局部存在压实度不足的问题，使得坝体发生坍陷，坝壳土、心墙土的压缩性、透水性均为中等水平，但其阻水性能比较差，在水库运行过程中主坝坝体心墙的渗透性超出了允许的范围，最终会导致渗透引起变形。2.2主坝坝基和坝间清基不彻底。该水库坝基岩土体是弱风化的黑云长花岗岩，如果局部清基不彻底，在河流冲击的情况下会发生粗砂黏土透镜体。左坝肩的顶部表面覆盖有花岗岩残坡形成的含砂黏土薄层；坝体中下部表面分别是花岗岩全风化土、强风化层；右坝肩的表面也是花岗岩残坡形成的含砂黏土薄层。该坝体的局部有松散耕植土往下主花岗岩的强风化层。花岗岩残破会产生含砂黏土，并且呈现出可塑-硬塑状态，其压缩性在中等水平，花岗岩强风化、全风化层分别为碎块状、岩体破碎结构，经过压水试验得出该层透水性超出了40Lu。由此可见，对坝基、坝肩的清理不够彻底，因此有严重渗漏问题，会严重影响整个水库的稳定性和安全。

3水利工程的建筑加固设计

水利工程坝体建筑进行加固，需要从主坝加固设计入手进行，有效提高水利工程的整体稳固性和安全性。3.1主坝加固设计。在该水库工程中，因为在风化岩层中进行造孔是非常难的，此外该水库坝体的右坝坝基的风化岩石需通过5~20m帷幕实施灌浆处理（图2）。混凝土塑性防渗墙坝轴线的中心线与中轴黏土心墙，在防渗墙施工后不可以破坏粘土心墙。塑性混凝土防渗墙的全长360m，高度在71.31m左右，水位在70.81m以上。该水库主河床的墙底高程为33.21，高度为38.1m。风化岩石厚度较小，左坝段为主河床，在弱风化岩层上防渗墙为0.5m；右坝段厚度在5~20m范围内，风化岩层上防渗墙为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综合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。水利工程坝体建筑的稳定性受到诸多因素的影响。因此，为提高水库坝体的施工质量，需要采取相关措施加固坝体，通过这些加固措施不断提高坝体建筑安全性，更好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孔，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）混凝土防渗墙技术针对水利工程坝体加固，可以有效利用混凝土防渗墙技术进行，这种混凝土防渗墙技术对防治坝体渗漏有很好的效果。混凝土防渗墙技术具有良好的防渗效果，可以起到降低渗流坡度、截断渗流等作用。除此之外，使用混凝土防渗墙技术进行施工时，应当满足抗剪力、抗压力以及抗拉等各个指数的需求。针对混凝土防渗墙技术可以借助射水造槽法和机械造槽法。应用射水造槽法往往具有众多优势，首先该方法使用的设备比较简单，成本比较低，在各种土质开挖中均较为适用，另外这种射水造槽法往往操作较为简单便利，只需简单培训施工人员便能够参与到施工中。除此之外，采用这种方法进行施工，施工速度比较快，可以节省很多的时间，并且这种方法不仅造槽孔速度非常高，成孔率也非常高，通常能够高达99%以上，可以显著降低二次施工情况出现。这种施工方法水泥用量较少，回填量的流失较少。但在实际的应用操作过程中，也存在一定缺陷，一般来说，这种方法不适用于砾卵石地层，施工机械也非常复杂，所以施工过程的灵活性较差，整个施工技术的自动化程度需要一定提高。另外一点就是，坝体基岩、防渗墙两者之间的连接有很大的困难，极易使得墙体间产生泥皮，所以会对实际的坝体加固设计有一定影响。

4结语

总体来说，水利工程建设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和主坝坝基和坝间清基不彻底等问题，积极采取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，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。

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作者:卢守秋 单位:文山壮族苗族自治州水利电力勘察设计院