时间：2013-11-29 分类：水力
摘 要：随着社会经济的不断发展，人们生活的不断提高，我国在电力需求增长的带动下，我国水库建设会越来越多，本文作者从事水利水电多年，结合工作经验，对小水库的除险加固过种中防渗的模式，进行了简要的分析，以供参考;
关键词：小水库;除险加固;防渗;
0 引 言
随着我们经济的不断提高，据调查我国的小水电资源的可开发量为160GW, 5万kW 以下的小水电资源量可开发量达到1.28亿kW。截至2007年底, 全国拥有各类水库87085座, 其中小型水库83315座, 占水库总数的95.67% 。在我国经济快速发展时期, 这些小水库为我国高速增长的电力需求提供了保障, 同时还带来了农业灌溉、乡村防洪、人畜饮水、水产养殖等经济和社会效益, 成为改善农业生产条件、促进农村经济发展、提高农民生活水平、保障人畜饮水安全的重要基础设施。
但是另一方面, 小水库在带来各种效益的同时, 还不得不关注由于小水库垮塌导致的危害。由于历史原因, 我国病险水库数量多, 分布广, 险情较严重。据统计, 1954～2006年间全国各类水库垮坝失事3496座, 其中小型水库3370座, 占垮坝失事总数的96.4% 以上, 小水库垮塌给人民的生产生活带来了极大地危害, 给我国造成了巨大的人员和财产损失, 小型水库大坝安全问题成为社会关注的热点, 如何有效除险加固小水库就成为一个亟待解决的问题。
1 我国小水库的现状及其存在的问题
我国的小型水库绝大多数建于20世纪五六十年代, 这一时期兴建的小型水库约占现有水库总数的93% , 由于当时技术和资金有限, 小型水库普遍存在建设标准偏低、工程质量差等缺陷, 同时由于长期缺乏管理资金, 导致运营过程中维护投入不足, 管理水平落后, 我国现有的这些小水库中约有一半的小型水库为病险水库, 这些病险的小水库成为我国防洪体系中的薄弱环节, 成为危及下游人民生命财产安全的罪魁祸首。目前, 我国现有的小水库存在以下问题。
(1) 小水库投入资金有限, 工程质量差。由于我国小水库建设资金以地方自筹为主, 国家给予必要的扶持的政策, 而小水库大多建在偏远的地区, 该地区政府资金有限, 在开发建设小水库的过程中融资困难, 所以这些建设标准低, 工程质量差, 在运营过程中经常出现险情, 成为当地人民生命财产安全的危害。
(2) 小水库年久失修, 安全没保障。但我国的小型水库绝大多数建于20世纪50～70年代, 这一时期兴建的小型水库约占现有水库总数的93% 。
由于人员、技术设备水平低下, 加上年代久远失修, 这一时期修建的小水库成为我国水库危害的主力。
(3) 小水库管理人员不足, 管理水平低下。我国的小型水库多为乡镇分散管理, 甚至无人管理, 工程管理条件差, 管理人员素质水平低, 在管理的过程中无法及时有效地维护小水库的安全正常运转, 严重影响了我国小水库的使用寿命。
2 小水库除险加固过程中防渗的意义及作用
自新中国成立以来, 我国已修建八万余座水库大坝, 由于建设标准低, 设计、施工和管理水平低下以及年久失修、材料老化等各方面的原因, 我国小水库都不同程度的存在裂缝、渗漏、破坏等隐患, 这些病险水库由于存在严重的安全隐患, 同时其防洪标准低, 成为我国偏远农村不安全的重大隐患, 如果不及时进行处理, 一方面大坝溃坝后的洪水将会淹没当地的农田和村庄,给小水库地区的人民生命和财产安全带来极大的破坏, 将会造成大批的人口无家可归, 成为社会不安定的因素。
另一方面由于小水库存在的各种病害导致小水库的防洪、发电及其他各种经济和社会效益无法实现, 从而失去了原有的作用。因此, 水库除险加固的迫切性和必要性是显而易见的。据估计目前全国等待除险的小型水库总数不少于25000
座, 如何有效治理这些病险水库成为人们关注的焦点。
3 目前水库防渗过程中采用的方法及其特点
目前我国小水库渗漏现象十分普遍, 由于水库的渗漏导致的各种大坝垮塌事件时有发生, 一般来说, 已建水库的渗漏处理原则是#上堵下排∃。国内外常用的水库大坝防渗技术有: 土工膜防渗技术、高压喷射灌浆防渗技术、冲抓钻套井回填防渗墙技术、振动沉模防渗板墙技术和混凝土防渗墙技术等, 这些技术有其各自的优缺点。
(1) 土工膜防渗技术。土工膜是由聚合材料制成的一种平面材料, 该材料与土壤、岩石及其他材料一起可以起到防渗作用, 该技术是近年迅速发展起来的一种新工艺用于水工建筑物的防渗。在水库除险加固过程中, 土工膜主要用于大坝的防渗处理, 作为一种新型防渗材料, 土工膜具有渗透系数小, 施工安装方便, 使用机械设备简单和使用寿命长的特点, 同时采用土工膜防渗造价低, 施工速度快, 可以有效改善水库大坝的性能等优点。
但是另一方面由于土工膜是一种分子材料, 厚度比较薄, 在施工的过程中容易由于施工不当导致破坏从而失去其防渗功能, 同时还要注意避免土工膜的化学腐蚀和自然老化作用, 所以不适合用于水位高差比较大的大中型水库。
(2) 高压喷射灌浆防渗技术。高压灌浆技术是利用打入被灌地层的套管, 采用高压设备将浆液注射入砂卵石孔隙中达到封堵裂隙从而减少地层的渗透作用。#p#分页标题#e#
由于该技术不需要在大坝现场进行开挖, 并且容易灌注, 施工可靠从而可以缩短施工周期, 方便施工管理, 所以应用广泛。该防渗措施主要适用于地质基础比较容易钻孔的土层, 例如软土层, 人工填土层及各种冲积作用形成的地层。但是该防渗技术不适宜在卵石直径过大的地层中使用, 灌浆防渗的方法成本较高, 并且其防渗性能不高, 据统计灌浆防渗墙漆渗透系数比较大, 对工地现场电力设备要求高。
(3) 套孔冲抓回填防渗技术。该方法是利用打井锥在土石坝渗漏区内中钻孔后, 用黏性土进行分层回填并夯实, 从而形成一个连续密实的土体层来防止水的渗流, 从而起到大坝防渗的目的。该防渗施工技术具有设备简易, 施工便捷, 容易控制质量等优点, 但是该方法只是由于水上部分的施工, 对于水下坝体的施工则无法完成, 同时由于该方法施工过程中开挖的空间较大, 土体回填工作量大。
(4) 振动沉模防渗板墙技术。振动沉模防渗板墙技术是在房屋工程基础振动沉桩原理的基础上, 经过改进后应用于水库大坝防渗的一种新的施工方式。该方法是利用施工中的机械设备的振动产生强大的力量将空心模板沉入大坝地层, 随后向空心模板内注满防渗浆液, 从而达到防渗的效果。该技术具有施工工艺简单, 工程造价合理及施工效率高的特点, 但是该施工方法需要将模板沉入到渗漏的地层, 所以如果土质较坚硬, 如岩石等则打入很困难, 另外由于施工过程中会产生大的震动, 从而会对原有的大坝安全构成危害, 尤其是大坝本身老化, 质量较差的小水库不适合使用。
(5) 混凝土防渗墙技术。混凝土防渗技术是一种比较早的工程防渗技术, 该方法是利用专用的造槽设备在大坝渗漏处造槽孔, 同时在槽孔内注满泥浆, 最后浇注混凝土从而形成一道混凝土墙体以达到防渗的目的。混凝土防渗墙技术已相当成熟, 同时已经有完备的施工工艺流程, 但是由于造槽机械设备比较大, 施工形成的墙体与地基的连接不够牢固, 只适用于均质砂、土地基的施工, 所以应用受到了一些限制。
4 我国小水库防渗措施选择
结合我国小水库的自身特点及其存在的问题, 我国小水库主要存在问题是建设和维护资金不足, 导致水库防渗的投入有限, 同时我国的小水库大多地处偏远的山区, 交通不便, 生态环境脆弱, 在施工过程中要尽量减少施工对周围环境的破坏, 当地施工技术及管理人员的素质较低。结合以上特点及我国目前使用的各种水库防渗措施, 可以看出防渗技术比较适宜目前我国的小水库的除险加固过程中的防渗处理。该方法具有施工简单, 资金投入简单, 可以满足小水库的正常运转。
5 土工膜防渗的施工方法
土工膜作为一种新型的材料, 其施工过程中主要有以下几个步骤。
(1) 土工膜的铺设。土工膜是一种新的高分子材料, 要求在天气状况较好的条件下进行铺设,同时在铺设过程中要注意避免刺破土工膜, 摊铺要求平整无褶皱, 土工膜与周围的土层采用混凝土槽固结的方式。
(2) 土工膜的焊接。为了提高施工的效率和速度, 通常是提前拼接一部分, 最后再到工地现场焊接, 在焊接的过程中要注意焊缝的质量和焊接宽度。
(3) 土工膜上覆土层。土工膜是一种高分子化纤聚合物, 在焊接完成以后, 要直接覆盖保护土层避免阳光直射, 同时要注意土工膜周围的土层一定要求土质细腻均匀, 避免颗粒粒径过大, 在铺好的保护层上砌筑块石护坡, 防止外界作用力导致的土工膜的破坏。
随着我国经济和社会的发展, 我国的电力需求将会不断增长, 在电力需求的带动下, 我国的小水库建设将会越来越多, 如何提高现有小水库的运行质量, 在小水库除险病害后如何加固就成为提高我国电力供给, 保证小水库发挥防洪、灌溉农业、养殖及人畜饮水效益的关键。
在分析了我国现有小水库的特点及其存在的问题后, 分析了现有的几种水库除险加固过程中防渗处理措施各自的优缺点, 比较后发现土工膜防渗技术具有施工方便、投入少、工艺简单、对周围环境破坏小并能够满足小水库正常发挥其效益能力的特点。
最终选择土工膜防渗技术作为我国处理现有小水库渗漏问题的方法, 该研究将会为我国众多小水库的除险加固提供理论和技术指导。
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