水利工程堤坝堵口施工技术研究

王更贵

(宣城市金水水利工程有限责任公司,安徽 宣城 242041)

水利工程是我国社会经济发展过程中非常重要的组成部分,关系到社会生产进度以及人们的日常生活质量,因此受到了国家高度关注和重视。由于我国很多水利工程项目建设使用年限较长,在长时间的使用过程中受到地形条件、环境因素、人为性因素等干扰,造成水利工程水坝经常会出现裂缝渗漏等各种问题,因此做好水工程施工中水坝堤防工作非常关键。在具体施工过程中,通常情况下采用的是水坝堤防堵口施工技术,结合水坝产生的具体病害情况,对堵口施工技术方法进行合理选择和应用,避免水利工程出现严重的渗水和漏水问题,防止出现严重的安全隐患,保证人们的生命财产安全,同时推动我国水利事业不断朝着更高目标和方向上发展。

1 水坝堤防决口问题成因

1.1 水位上升过快

由于水利工程的堤坝水位上升过快,超过了水坝的允许排水速度,从而导致坝体、坝基和坝肩不能承受外力影响,当坝体基础浸水强度超过允许排水强度时,坝体会因地基过湿而被水掏空,当水灌满整个坝体时会造成坝内洪水顶托,从而使坝体溃决。比如:我国某地区防汛部门对已建好的3座水库进行了安全检查,3座水库都位于长江支流监利河的河口附近,其中1座水库是老水库,建成于20世纪50年代;另1座是新水库,在检查中发现3座水库大坝的基础都出现了严重的裂缝、塌坑等险情,如果在水位上升过程中不能及时排水,就会造成整个大坝被淹,从而酿成巨大灾难[1]。

1.2 坝体裂缝

裂缝是指坝体或坝基与周围岩土体间的裂缝,坝体或坝基裂缝对坝体的稳定性有很大影响,有时甚至会使大坝决口。坝体裂缝有平面裂缝、垂直裂缝和斜向裂缝,其中,水平方向的横缝对大坝稳定影响最大,水平向横缝往往导致上游面排水不畅,导致下游面发生冲刷破坏,垂直向裂缝往往使混凝土表面剥落,降低大坝的抗渗性。此外,在洪水期和枯水期由于温度差异会使坝体发生收缩或膨胀现象,这些因素都可能导致坝体裂缝,从而引起大坝的安全问题。

1.3 坝内淤积

坝内淤积主要是由于上游来水不畅,影响了水库的正常运行,从而产生了坝体淤积、溢洪道淤积、放水涵管淤积等问题。由于上游来水量较小,特别是无大流量来水时,淤积的堆积问题表现更明显,如果在洪水期间或泄水时排放受阻的情况下,会形成对坝体的压力导致坝体发生变形甚至产生裂缝,同时泥沙在水流作用下也会使坝体产生淤积现象。通过对水库大坝的观测数据分析,统计出大坝坝体的淤积状况,坝高越大、坝基宽度越宽、基岩埋藏越深、基岩冲刷程度越大的区域出现的裂缝或沉陷也越大,在一些特殊的状态下可对水库进行溢洪道清淤或更换泄洪设备等措施以排除坝内淤积。

1.4 土料强度差

土料强度较低,在土石料强度相对较高的地区,大坝往往出现溃决,但在土料差的地区大坝则较为安全,如果土石料强度太差在土料质量不佳的情况下,没有对坝体进行足够的保护,也会导致大坝溃决。目前,国内坝土质量尚不能满足规范要求,缺乏长期的坝土质量跟踪评价体系。另外,土坝工程投资巨大,技术复杂、工期长,导致许多大坝业主在土料供应不上时选择使用质量差的土料进行填筑,这也是造成大坝溃决的重要原因之一。

2 水坝堤防堵口施工技术分析

2.1 施工准备工作

在水利工程施工过程中,要做好水坝堤防堵口施工技术的准备工作,保证水坝堤防工程施工建设的质量,避免出现质量安全问题。在开展堵口施工前要对堤坝周边的地形地质进行勘测,进行填土操作前,则需要将这些数据以书面形式呈现出来,并做好相应的记录工作。在施工前还需要对施工区域的土壤、地下水位等情况进行细致的考察,避免出现水土流失或土壤饱和现象[2]。在堵口施工过程中要确定具体的堵口时间与堵口方式,如果需要使用土石进行筑坝操作的话,则需要对坝体基础进行加固处理。为了避免对堤坝的地基造成破坏,需要在修建堤坝前对其地基进行彻底清理干净,如果需要使用混凝土进行填筑,则需要在施工前对混凝土的配合比、材料等内容进行明确。在开展堵口施工之前需要对工程的整体进度做出合理的安排与部署,并按照相关流程开展施工,对于需要修筑的堤防部位也需要有明确的规划与设计,避免出现随意修建和任意占地等问题。

2.2 抛石与铅丝笼技术

在水坝堤防堵口施工过程中,采用抛石与铅丝笼应用技术是最为常见的堵口施工技术,在抛投的时候需要采用质量良好尺寸适合的石块,避免出现石块掉落等情况,然后通过人力或者机械将石块投入到水中或者较深的地方。在铅丝笼应用方面需要对铅丝笼的大小进行合理控制,避免过大或者过小。在选择铅丝笼时应该要利用铅丝笼的抗冲刷能力强、承载力高等特点,在进行抛石与铅丝笼应用时,需要选择合适的抛石点以及石笼,然后利用机械或者人工进行抛投工作。在使用机械抛投的时需要注意操作人员是否存在违章现象,避免出现抛投工作不规范等问题。

2.3 进堵与合龙阶段的施工技术

进堵阶段在水利工程的水坝堤防堵口施工中是一项非常重要的环节,具体工作主要包括了进堵技术与合龙技术两个方面。在进堵阶段的施工过程中,主要需要考虑两个方面的问题,其一是要对水坝堤防的地形条件进行充分的分析,了解其水流运行状况;其二是要对进堵口进行合理的设计,以此来保证水坝堤防堵口施工的顺利进行。首先,要对水坝堤防的水文状况进行充分了解,并将其作为进堵阶段施工的重要依据。在这一环节需要重点关注其进水口与截水口处水流运行状况,然后要对进堵所需要的材料、数量及型号等进行充分考虑[3]。在进水口与截水口处开展堵口工作时,一般都需要使用大量的土料、混凝土、石料等材料,但是在实际施工过程中进堵材料要根据实际情况进行合理选择。在实际施工过程中需对堵口材料进行科学配制,对进堵口工艺进行科学设计与布置,在进堵与合龙阶段都要保证进口处的水流速度相对平稳,为堵口施工工作提供良好的条件,并且采取必要措施来避免堵口过程中出现流砂问题。在进水口与截水口处需要设置临时挡水设施,在必要时可以进行一定数量的装料作业,这一阶段工作重点是保证进水口与截水口处结构能够稳定,顺利地进行堵口工作,提高堵口工作实施效率及质量。

2.4 复堤阶段的施工技术

在水坝堤防工程堵口施工技术应用过程中,为了能够对水坝堤防工程进行有效的加固,需要将坝体上的决口进行堵死,从而保证水坝堤防工程能够正常运行。在这个阶段为了保证水坝堤防工程的质量安全,需要对水坝堤防工程进行复堤工作。在复堤阶段主要需要做好以下3个方面工作:①复堤段与原堤要具有良好的结合,并且要在原堤的基础上对新堤的位置进行有效的加固;②在复堤段内要配置钢筋混凝土块等材料以保证其稳定性与安全性;③复堤后还要对坝体进行填土工作。在坝体填筑工作中,筑坝材料需进行分层填筑碾压,保证碾压遍数与碾压强度,按设计要求将堤身填筑成坝体的标准尺寸[4]。

2.5 截流技术

截流技术是指在水坝堤防工程建设过程中,对河道进行截流施工保证工程的正常运行,通常情况下,在工程中截流技术分为两种:①明渠截流技术;②水坝堤防决口后的截流技术,在进行明渠截流施工时,需要按照先高后低的原则进行。一般来说,在明渠截流施工中,要保证水位的降低幅度不低于其高度的一半,在完成水坝堤防工程截流施工后需要及时开展后期工作,对堤身进行加固处理。如果不能及时对堤身进行加固处理会导致堤身发生崩塌、滑坡等质量问题,进而影响水坝堤防工程的正常运行。水坝堤防决口后需要通过人工或机械设备对决口处进行封堵,但如果在施工过程中不能保证施工质量安全的情况下,也可能会导致水利工程出现坍塌问题,因此,需要及时开展后期工作对决口处进行封堵处理。在水利工程中,水坝堤防工程的堵口施工技术主要有机械堵流、人工堵流、空底截流、抛石堵流等多种技术方式,其中机械堵流是应用最广泛的一种堵口技术,通常情况下在水坝堤防工程施工中采用这种技术措施,结合决口位置的水体渗漏程度和后续的发展态势对其进行针对性选择和控制,保证堤坝的安全性。

2.6 堵口施工后的技术

在完成堵口施工后,需要对水坝堤防的堵口施工开展下一步工作,首先,需要进行堵口施工后的复堤,将堤坝恢复到正常的设计断面,然后对坝防的裂缝、漏水等问题进行处理,并进行坝坡以及堤身的修整工作。为了确保堵口施工之后的质量满足相关要求,需要在水坝堤防完成堵口施工后立即进行验收工作,要按照相关的规定对堵口施工后的位置进行放线与划线工作,同时对堵口施工后的坝顶高程、位置及相关尺寸进行确定;然后对坝顶高程与位置进行复核,对坝堤上原有的裂缝、漏水等问题进行检查并及时修补[5]。在完成验收工作之后要在相应地点设立相应警示标志。最后,在水坝堤防堵口施工结束后,需要将水坝堤防堵口段的相关工作内容,以及要求告知施工单位相关负责人,在完成水坝堤防堵口段工程以后需要对相关材料与设备等进行封存管理工作,在完成水坝堤防堵口段工程以后,需要对堵口段内原有的垃圾、杂草以及其他杂物进行清理与处理,在堤坝工程完成后要设置相应警示标志。

3 结 语

综上所述,水利工程施工过程中,水坝堤防堵口施工技术的应用非常关键,要求工程施工单位在实际施工当中,必须要结合工程的实际情况,对水坝堤防堵口施工技术方法进行针对性选择和使用,对水坝产生渗漏等其它问题进行有效处理,防止堤坝形成更加严重的安全隐患,以此来保证水利工程整体施工质量和安全性。