在经济发展的带动下,我国社会对于能源的需求不断增加,能源供需矛盾日益激化,人们开始重视对于新的清洁可再生能源的开发和利用。在这样的背景下,我国的水利工程数量不断增加,并逐渐成为国家基础设施建设的重要组成部分。水利工程的功能主要包括防洪、蓄水灌溉、供水、发电等作用,对于区域经济的发展是非常重要的。因此,做好水电大坝的加固工程,保障其安全性和稳定性,是相关管理部门需要重视的问题。
1 水电大坝中存在的安全隐患
我国的水利工程多建于上世纪七八十年代,受当时技术和资金条件的限制,水利大坝的强度和耐候性相对较差,在使用过程中,出现了许多的安全隐患和质量问题,其中最为严重的就是大坝的渗漏,如果不能对其进行有效处理,必然会影响大坝的运行安全,甚至造成大坝崩塌等严重后果。造成水利大坝渗漏的原因是多方面的,主要包括以下几点:
( 1) 设计因素。在对水利工程进行设计时,由于经验的缺乏以及技术条件的限制等,没有对特殊情况进行分析,使得水利工程的设计标准偏低,对于大洪峰和特大洪峰的预防不足,导致其在将于较为集中,水量巨大的年份受到严重的破坏,进而产生渗漏。
( 2) 施工因素。在对水利工程的地基和墙壁等进行施工时,由于面积较大,为了施工的顺利进行,提升施工效率,一般都会将混凝土工程分为几个较小的单元进行同时施工,之后进行组合。这些单元组合的缝隙则是最容易出现渗水现象的部位; 而如果采用大体积混凝土整体施工,不仅施工缓慢,而且质量难以控制,容易出现混凝土裂缝,同样会出现渗漏现象。
( 3) 材料因素。虽然社会和建设单位对于水利工程的质量非常重视,很少出现偷工减料的现象,但是并不代表不会出现因原料因素造成的工程质量问题。例如,一些水利工程在建设时,由于资金和技术条件的缺乏,使得水利工程自身的结构强度和稳定性受到的一定的影响,在使用过程中容易出现问题。
( 4) 时间因素。一方面,由于使用年限的限制,使得水利工程的耐久力和强度达到了结构的承受极限,进而导致渗漏; 另一方面,由于缺乏相应的维护资金,使得水利工程的维护不足,导致年久失修和结构老化,从而产生渗漏。
2 水电大坝加固工程中帷幕灌浆施工技术的应用
帷幕灌浆,是指在闸坝的岩石或者砂砾石地基中,采用灌浆的方法,建造防渗帷幕的施工技术。帷幕的顶部与混凝土闸底板或者坝体相连,底部深入到不透水岩层中,可以有效减少和组织地下水的渗透。
帷幕与下游排水系统共同作用,也可以降低渗透水流对于闸坝的扬压力。因此,帷幕灌浆技术一直都是水利工程防渗加固的主要手段。本文结合相应的工程实例,对帷幕灌浆施工技术在水电大坝加固工程中的应用进行简单分析。
2. 1 工程概况
某水库属于综合性水利枢纽工程,总库容约 120 万立方米,正常库容 100 万立方米,死库容 18 万立方米。主坝最大高度 12. 2m,为混凝土坝,坝顶宽度约 60 - 70m。在 2013 年年底检修中,发现副坝存在有明显的散浸和集中渗漏现象,主坝也存在集中渗漏,对于坝体的稳定性和安全造成了一定的影响,需要进行加固处理。
2. 2 帷幕灌浆
针对坝体的实际情况,采用帷幕灌浆技术进行坝体的加固施工,其施工流程如下: ( 1) 定位。在施工前,需要结合相应的加固方案,对帷幕灌浆孔进行定位,确保孔位的合理性和准确性。( 2) 钻孔。在帷幕灌浆施工中,采用的钻孔设备为 XY - 2PC 型地质钻机。在开钻前,需要使用罗盘仪等仪表设备面对钻机进行校正,确保开孔的孔径为91mm,终孔孔径在 46mm 以上。钻孔工作是分段进行的,每一段帷幕灌浆孔钻孔施工完成后,需要使用导管导入清水,对钻孔进行清理,避免杂物和泥浆堵塞钻孔。在帷幕灌浆施工前,还需要利用压力对裂缝位置进行冲洗,约为灌浆压力的 80%。如果压力值大于 1MPa,则应该采用 1MPa,避免裂缝而对进一步扩大。( 3) 压水试验。压水试验是灌浆施工前的最后一道工艺,通常会与裂缝的冲洗工作一起进行,水压与裂缝冲洗压力相同。压水试验持续 20min,每隔 5min,都需要对水压的流量进行记录,并最终计算出透水率,为后续施工提供便利。( 4) 帷幕灌浆。帷幕灌浆,在覆盖层区域采用的是孔口封闭循环钻灌法,在基岩区域采用的是分段式灌浆法。在灌浆过程中,要确保射浆管与孔底的距离小于 50cm,对于在同一排上的相邻灌浆孔,应该将高度差控制在 15cm 以上。在灌浆过程中,为了确保施工质量,必须对浆液浓度进行有效控制。一般来讲,帷幕灌浆施工技术中,浆液的水灰比包括 6 个不同的等级,其比例依次为 5∶ 1、3∶ 1、2∶ 1、1∶ 1、0. 8∶ 1 和 0. 6∶ 1。浆液的浓度应该随着灌浆的持续而由稀变浓,逐级变换。在灌浆完成后,需要进行相应的封孔工作。这里采用的是全孔灌浆封孔法,即零导管,将孔内的浆液水灰比转换为 0. 5∶ 1,之后使用专用的灌浆塞,堵住孔口,再进行纯压力灌浆封孔,封孔采用最大灌浆压力,时间约为1h。
2. 3 质量检测
在施工完成后,需要对帷幕灌浆的质量进行全面检测。首先,要对灌浆孔进行检查,检查的数量不能少于孔总数的 10%,而且必须确保检查的全面性,每一个单元要设置一个以上的检查孔。其次,要采用单点法对待检孔进行压水试验,每段的透水率合格标准为 q≤5Lu。然后,应该由设计单位、施工单位和监理单位共同对待检孔的位置进行确定,确保其处于帷幕灌浆的中心线上。然后,利用地质钻机对钻孔继续检查取芯率为灌浆总孔数的 2%,保证混凝土和基岩的相接处结合良好。检查完毕后,需要按照施工要求对其进行重新灌浆和封孔。
3 结语
总而言之,帷幕灌浆施工技术在水电大坝加固工程中的应用,可以对大坝的渗漏问题和裂缝等进行有效处理,确保大坝运行的安全和稳定,应该引起相关技术人员的重视。
参考文献
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