淺談小型水庫的主要幾種除險加固技術
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趙望良1由 分享
摘要：本文針對小型水庫除險加固設計中常見問題進行分析，研究小型水庫除險加固中有關技術問題，就小型水庫消險加固中的幾個技術問題作了簡要總結。
關鍵詞：小型水庫；研究；分析
1 土石壩壩坡滑動破壞加固技術
土石壩壩坡在重力和其他作用力作用下都有向下和向外移動的走勢。如果壩坡內巖土的抗剪強度能夠抵抗住這種走勢，則此壩坡是穩定的，否則就會失穩而發生滑坡。土石壩滑坡是多種因素共同作用的結果，是一種復雜的失穩破壞現象。產生土石壩滑坡的基本因素，實質上是滑動力的增加與抗滑力的不足。
滑動力與抗滑力取決于庫水和雨水入滲、施工方法、施工速度、地震等外部條件所引起的壩體或壩基內孔隙水壓力及筑壩土料的性質，包括與孔隙水壓力有關的抗剪強度。為此，首先必須進行滑坡勘探、土工試驗及觀測工作，從而確定滑坡的性質及其主要原因，并定出滑坡加固設計，以便進行滑坡加固的施工與質量檢查。
土壩壩體是由人工填筑壩料而成，而壩基與岸坡是隱蔽工程。根據滑坡加固的設計標準，應按SDJZ13-83《碾壓式土壩施工技術規范》做好滑坡加固的施工。滑坡加固的施工方法主要有:清理壩基及岸坡，清除和處理好對大壩安全會造成隱患的樹根、泉眼、洞穴、風化巖石、滑坡體等；拋石固腳阻滑，穩住滑坡體；在穩住滑坡體的基礎上及時處理滑坡裂縫；全面培厚，放緩壩坡；下游壩坡堆石壓載，做貼坡式反濾層等等。
2 土石壩壩體灌注粘土漿加固技術
目前，壩體灌漿的方法可分為充填式和劈裂式兩種，前者是指自重灌漿（孔口壓力為零），后者是指利用灌漿壓力劈開壩體，形成一道近于垂直并連續的漿體帷幕。其實，兩種灌漿方法都是壓力灌漿，只是所用的壓力大小不同而已。
這兩種灌漿加固技術，在我國水利工作者的努力下都取得了富有成效的成果，為我國的病險土石壩加固處理作出了貢獻。
3 壩體和壩基的密實加固技術
土石壩的最大隱患是壩體填筑質量達不到設計要求，以及對軟弱壩基處理不當，因此提高壩體和壩基密度是消除病險庫的首要課題。提高壩體和壩基密度更是興建土石壩的關鍵技術之一。
對于新建壩，壩體與壩基的密度一定要進行嚴格的論證，精心設計，選擇最優施工加固方案，精心施工。對于壩體密度主要控制填筑質量，包括壩料的選擇，碾壓試驗，碾壓方法及碾壓施工各項參數等，均應嚴格按有關規范進行，以確保壩體填筑質量。
新建壩壩體密度除用碾壓法進行填筑施工外，也不排除采用振沖壓密法進行填筑施工。新建壩的軟弱壩基的加固有很多方法可以選擇，如振沖壓密法，排水砂井分期填筑法，深層攪拌法，強夯法，換填法以及化學灌漿法等等。
已建壩，壩體與壩基已形成一個整體，假如壩體和壩基密實度都有問題，那么選用加固方法時盡量選用同一種方法處理。在上面提到的諸多加固方法中，振沖法具有較好的適用性。對于筑壩的砂石、土料以及壩基的軟弱土質(粘性土或砂性土)都能進行加固處理。因此，振沖法不失為一個較優的加固方案。
壩基為粘性土地基時，深層攪拌法也是可選擇的加固方案之一。
4 土工合成材料加固技術
隨著高分子化學工業的迅速發展，自20世紀以來，相繼出現了各種不同的合成纖維，諸如:聚抓乙烯纖維、聚乙烯醉、聚酞胺纖維等等。由于合成纖維比人造纖維具有優越的性能，逐漸被人們所接受，實踐也表明土工合成材料是一種理想的新穎工程材料。
作為嶄新的土工建筑材料，土工合成材料歷時甚短，但發展頗快。目前，已出現若干系列產品。其中主要產品及其主要應用功能為：①土工織物為應用于巖土和土木工程所有合成纖維或天然纖維制成的透水的織物，主要作用為排水、過濾、隔離、加筋、侵蝕控制和防護等；②土工格柵為受張力元件連接成規則網狀結構，其開孔面積遠大于張力元件，應用于加筋；③土工網為重疊肋所連結成規則致密的網狀結構，應用于液體和氣體的輸送；④土工膜為相對不透水的聚合物薄片，在巖土和土木工程中作隔截液體和氣體的輸送；⑤土工席墊為單纖維粘合成三維透水的聚合物墊，用于侵蝕控制中保護土粒、底腳和微小織物；⑥土工格室為用織物、格柵或薄膜條交叉連結成蜂窩或蜘蛛網狀的三維結構，應用于侵蝕控制和保土；⑦土工復合材料為用兩種以上土工合成材料經人工組合的復合體，用于排水、截水及加筋等。
總之，土工膜具有十分突出的防滲性能，其在水利防滲工程中可應用于以下幾個方面:①堤壩的防滲斜墻或垂直防滲心墻；②透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻；③混凝土壩、污工壩及碾壓混凝土壩的防滲體；④渠道的襯砌防滲；⑤涵閘水平鋪蓋防滲；⑥隧道和堤壩內埋管的防滲；⑦施工圍堰的防滲；許多工程實錄都表明它的防滲效果良好、經濟、施工方便，有推廣使用價值。目前SL/T225一98和GB50290一98《土工合成材料應用技術規范》中所列入的土工膜在堤壩中的防滲使用規定，都表明土工膜防滲技術在我國堤壩中的應用已經日臻成熟，這將為這項新技術和新材料在堤壩中的推廣應用提供良好的范例。
近年來，土工膜在應用于防滲方面最廣泛的是垂直鋪塑防滲。該技術已日趨成熟并廣泛應用于水庫大壩和江河、湖泊大堤的防滲加固工程。其基本原理是:首先用水沖、鏈斗或往復式鋸槽機在需要防滲的土體中垂直開出槽孔，并以泥漿護壁，然后將與槽深相當的整卷土工膜下入槽內，倒轉軸卷，使土工膜展開，相鄰兩幅之間用搭接的方式連接，最后進行膜兩側的填土，即形成防滲帷幕。回填時，在槽底回填粘土，厚度不小于1m，目的是密封，以防止水從下部繞滲，接著回填與原筑壩材料相同的土料，待其下沉穩定后，往槽內繼續填土壓實；待土工膜出槽后，將其與建筑物防滲體系連接，不得外露。在與建筑物連接處，土工膜應留有足夠的富裕，以防建筑物變形時拉斷土工膜。
垂直鋪塑防滲技術現已廣泛應用于各種砂性土工建筑物和地基的防滲。從其應用形式上可以分為兩種:一是平原水庫、江河、湖泊的堤壩前防滲；二是壩體和地基的聯體防滲。
關鍵詞：小型水庫；研究；分析
1 土石壩壩坡滑動破壞加固技術
土石壩壩坡在重力和其他作用力作用下都有向下和向外移動的走勢。如果壩坡內巖土的抗剪強度能夠抵抗住這種走勢，則此壩坡是穩定的，否則就會失穩而發生滑坡。土石壩滑坡是多種因素共同作用的結果，是一種復雜的失穩破壞現象。產生土石壩滑坡的基本因素，實質上是滑動力的增加與抗滑力的不足。
滑動力與抗滑力取決于庫水和雨水入滲、施工方法、施工速度、地震等外部條件所引起的壩體或壩基內孔隙水壓力及筑壩土料的性質，包括與孔隙水壓力有關的抗剪強度。為此，首先必須進行滑坡勘探、土工試驗及觀測工作，從而確定滑坡的性質及其主要原因，并定出滑坡加固設計，以便進行滑坡加固的施工與質量檢查。
土壩壩體是由人工填筑壩料而成，而壩基與岸坡是隱蔽工程。根據滑坡加固的設計標準，應按SDJZ13-83《碾壓式土壩施工技術規范》做好滑坡加固的施工。滑坡加固的施工方法主要有:清理壩基及岸坡，清除和處理好對大壩安全會造成隱患的樹根、泉眼、洞穴、風化巖石、滑坡體等；拋石固腳阻滑，穩住滑坡體；在穩住滑坡體的基礎上及時處理滑坡裂縫；全面培厚，放緩壩坡；下游壩坡堆石壓載，做貼坡式反濾層等等。
2 土石壩壩體灌注粘土漿加固技術
目前，壩體灌漿的方法可分為充填式和劈裂式兩種，前者是指自重灌漿（孔口壓力為零），后者是指利用灌漿壓力劈開壩體，形成一道近于垂直并連續的漿體帷幕。其實，兩種灌漿方法都是壓力灌漿，只是所用的壓力大小不同而已。
這兩種灌漿加固技術，在我國水利工作者的努力下都取得了富有成效的成果，為我國的病險土石壩加固處理作出了貢獻。
3 壩體和壩基的密實加固技術
土石壩的最大隱患是壩體填筑質量達不到設計要求，以及對軟弱壩基處理不當，因此提高壩體和壩基密度是消除病險庫的首要課題。提高壩體和壩基密度更是興建土石壩的關鍵技術之一。
對于新建壩，壩體與壩基的密度一定要進行嚴格的論證，精心設計，選擇最優施工加固方案，精心施工。對于壩體密度主要控制填筑質量，包括壩料的選擇，碾壓試驗，碾壓方法及碾壓施工各項參數等，均應嚴格按有關規范進行，以確保壩體填筑質量。
新建壩壩體密度除用碾壓法進行填筑施工外，也不排除采用振沖壓密法進行填筑施工。新建壩的軟弱壩基的加固有很多方法可以選擇，如振沖壓密法，排水砂井分期填筑法，深層攪拌法，強夯法，換填法以及化學灌漿法等等。
已建壩，壩體與壩基已形成一個整體，假如壩體和壩基密實度都有問題，那么選用加固方法時盡量選用同一種方法處理。在上面提到的諸多加固方法中，振沖法具有較好的適用性。對于筑壩的砂石、土料以及壩基的軟弱土質(粘性土或砂性土)都能進行加固處理。因此，振沖法不失為一個較優的加固方案。
壩基為粘性土地基時，深層攪拌法也是可選擇的加固方案之一。
4 土工合成材料加固技術
隨著高分子化學工業的迅速發展，自20世紀以來，相繼出現了各種不同的合成纖維，諸如:聚抓乙烯纖維、聚乙烯醉、聚酞胺纖維等等。由于合成纖維比人造纖維具有優越的性能，逐漸被人們所接受，實踐也表明土工合成材料是一種理想的新穎工程材料。
作為嶄新的土工建筑材料，土工合成材料歷時甚短，但發展頗快。目前，已出現若干系列產品。其中主要產品及其主要應用功能為：①土工織物為應用于巖土和土木工程所有合成纖維或天然纖維制成的透水的織物，主要作用為排水、過濾、隔離、加筋、侵蝕控制和防護等；②土工格柵為受張力元件連接成規則網狀結構，其開孔面積遠大于張力元件，應用于加筋；③土工網為重疊肋所連結成規則致密的網狀結構，應用于液體和氣體的輸送；④土工膜為相對不透水的聚合物薄片，在巖土和土木工程中作隔截液體和氣體的輸送；⑤土工席墊為單纖維粘合成三維透水的聚合物墊，用于侵蝕控制中保護土粒、底腳和微小織物；⑥土工格室為用織物、格柵或薄膜條交叉連結成蜂窩或蜘蛛網狀的三維結構，應用于侵蝕控制和保土；⑦土工復合材料為用兩種以上土工合成材料經人工組合的復合體，用于排水、截水及加筋等。
總之，土工膜具有十分突出的防滲性能，其在水利防滲工程中可應用于以下幾個方面:①堤壩的防滲斜墻或垂直防滲心墻；②透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻；③混凝土壩、污工壩及碾壓混凝土壩的防滲體；④渠道的襯砌防滲；⑤涵閘水平鋪蓋防滲；⑥隧道和堤壩內埋管的防滲；⑦施工圍堰的防滲；許多工程實錄都表明它的防滲效果良好、經濟、施工方便，有推廣使用價值。目前SL/T225一98和GB50290一98《土工合成材料應用技術規范》中所列入的土工膜在堤壩中的防滲使用規定，都表明土工膜防滲技術在我國堤壩中的應用已經日臻成熟，這將為這項新技術和新材料在堤壩中的推廣應用提供良好的范例。
近年來，土工膜在應用于防滲方面最廣泛的是垂直鋪塑防滲。該技術已日趨成熟并廣泛應用于水庫大壩和江河、湖泊大堤的防滲加固工程。其基本原理是:首先用水沖、鏈斗或往復式鋸槽機在需要防滲的土體中垂直開出槽孔，并以泥漿護壁，然后將與槽深相當的整卷土工膜下入槽內，倒轉軸卷，使土工膜展開，相鄰兩幅之間用搭接的方式連接，最后進行膜兩側的填土，即形成防滲帷幕。回填時，在槽底回填粘土，厚度不小于1m，目的是密封，以防止水從下部繞滲，接著回填與原筑壩材料相同的土料，待其下沉穩定后，往槽內繼續填土壓實；待土工膜出槽后，將其與建筑物防滲體系連接，不得外露。在與建筑物連接處，土工膜應留有足夠的富裕，以防建筑物變形時拉斷土工膜。
垂直鋪塑防滲技術現已廣泛應用于各種砂性土工建筑物和地基的防滲。從其應用形式上可以分為兩種:一是平原水庫、江河、湖泊的堤壩前防滲；二是壩體和地基的聯體防滲。