我国现代水利工程利用水力发电功能为国民经济建设和发展提供了大量清洁能源,有效缓解了现今能源紧张的状况,而且有助于防洪防涝、进行水利灌溉、改善生态环境等,提高了工程的经济效益、生态效益以及社会效益.水库的工程质量和运行状态与人们的生活和社会经济发展息息相关,必须对水库进行有效的维护和保养.水库上游的混凝土护坡容易遭到破坏,在进行除险加固时要选择科学合理的施工方法和技术,降低水库的安全隐患,保证水库良好地发挥应有作用.
1 水库上游混凝土护坡破坏原因
1. 1 冻融破坏
我国气候气温的季节性变化非常显着,在冬季和冬春交替时期,温差变化较大,冻融破坏现象明显.混凝土水化结硬后,内部会出现许多微小的细孔.在混凝土浇筑过程中,为了使混凝土拌合物具有更高的易和性,方便施工,在搅拌混凝土时会添加比水泥水化所需要的水多,多余的水份滞留在混凝土的毛细孔中,如果温度过低水份结冰就会造成体积膨胀,混凝土内部会产生温度应力.水库在长期使用过程中经过反复循环的冻融之后,混凝土护坡的损坏逐渐积累扩大,裂缝间隙变大并连接一体,降低了混凝土护坡的强度.根据相关资料显示,当冻结温度在 -10℃时,混凝土承受的冻融循环为 12 次; 当冻结温度在 -5℃时,混凝土承受的冻融循环为 133 次.混凝土护坡如果经过了反复多次的冻融破坏,其宏观特性就会逐渐下降,主要表现为混凝土的强度和密实度下降,特别是抗折强度和抗拉强度.
1. 2 风浪冲刷
水库水位升高时,风大浪高,水库大坝迎水坡会受到风浪的强大冲击和连续淘刷,受侵蚀的坝坡加上冻融影响造成护坡表面的变形,破坏了护坡的整体性和防护能力,减弱了护坡对风浪冲刷的抵抗力.在风浪的冲刷作用下,混凝土护坡表面因逐渐碳化而剥落,局部坡面被水冲刷侵蚀,影响了护坡的稳定性,加之坡面的裂缝和护坡下部的积水,长期以来造成大坝内部土体松软,从而使大坝主体出现安全隐患.
1. 3 人为因素破坏
我国很多中小水库为了提高经济效益,在蓄水的同时发展水产养殖业务.而且,一般大坝管理区面积较大,但对水库的日常管理并不到位,到水库进行垂钓活动的人群日渐增加; 大坝上游坡面紧邻水面,自然环境良好,也成为人群集中的活动场合.因此,水库上游混凝土坡面很容易受到人为因素的破坏,影响了护坡的防护功能.
2 上游混凝土护坡加固方法
2. 1 旧护坡混凝土凿毛
对水库上游护坡进行除险加固施工,可以利用混凝土浇筑方法,这种方法的施工工艺简便,成本较低,工期较短,施工技术颇为成熟,能取得良好的效果.原有坝体上游混凝土护坡的凿毛施工,工程量巨大,会影响新旧混凝土的结合状况,对施工质量和加固效果产生决定性影响.
所以要对凿毛技术进行慎重的选择,还需要结合调查分析水库当地的实际情况.首先要对水库上游的进行详细的勘探检测,确定原混凝土护坡的厚度、坡面受侵蚀状况和现在的破坏情况.其次对现场条件进行分析,先预设出人工凿毛的施工方法,根据施工方案确定具体的技术工艺,保证有效凿除腐蚀表面,不影响施工工期.再次,开始实施现场施工,利用挖斗斗齿焊钢板、反铲挖掘机、钢板头加工成密锯齿等闲置工具在大坝顶部进行凿毛施工,该施工方法达到良好的施工效率和效果,利用闲置工具减少了对新设备的购买或租赁,有效降低了施工成本,同时取得了一定的经济效益.
2. 2 混凝土浇筑
首先要根据设计要求把原混凝土护坡的排水带切出成型,在排水带内用与衬砌高度相同的槽钢立模.在浇筑混凝土之前,要用小型高压水枪冲洗旧坡面,确认废渣清除且各项指标达标之后方可进行浇筑施工项目.
施工要求水工混凝土具备抗冻抗渗功能,从而确定护坡的混凝土强度标号为 C20,现浇板平面尺寸为 300cm* 300cm,有效防止了混凝土板遭受热胀冷缩的破坏.选择强度等级为 P. O. 42. 5 的普通硅酸盐水泥,能够提高混凝土的抗冻能力.护坡表面的混凝土厚度较小,所以混凝土拌合物的易和性非常重要,应选择 2 级配的混凝土执行拌合配比,对水灰比例进行严格地把控,根据天气状况和砂石含水量调整拌合用水量,要充分搅拌均匀.
为了保证新旧混凝土的结合效果,需要先在坡面铺设 1 ~2cm 厚的薄层水泥砂浆,混凝土入仓需选用混凝土运输车加套筒、溜槽入仓的施工方式,入仓之后要将事先准备好的铝型材或方形条木铺设在仓体表面且保持平整.面层振捣要选用平板振捣器,齿槽振捣则选用振捣棒,当混凝土粗骨料没有显着下沉并且开始泛浆时,振捣停止.施工时间要避开高温、大风、降雨等天气状况,施工时要注意保养措施到位.
2. 3 伸缩缝制装
伸缩缝选用厚度为 20mm 的聚乙烯闭孔泡沫板,裁切宽度需要超出混凝土板厚度 20 ~25mm,高出浇筑控制线 50mm,对面层进行控制,避免板块边角的损坏; 下嵌入垫层应达到 15 ~ 20mm,在振捣时应注意避免混凝土浆溢出而产生底层空洞; 模板与伸缩缝安装同步进行,能够减少拆模时间; 把伸缩缝板钉嵌在成型的混凝土侧面,避免伸缩缝变形; 面层施工完毕之后削平伸缩缝板高出部分.
2. 4 混凝土抹面
护坡混凝土是水库上游护坡加固工程中必要的加固构造,与工程形象有直接联系,因此混凝土浇筑完成之后要进行抹面作业.抹面质量的好坏对加固施工的成败有决定性影响.按照以往薄层混凝土的施工经验,初步抹面利用混凝土抹面机,坡面平整之后,由技术水平较高的施工人员进行收面操作并开展善后工作.
2. 5 混凝土施工质量检验
抽芯及回弹检测法坡面混凝土加固工程的主要验收方法,操作较为简单,具有很强的实效性.回弹检测法无法确定新旧混凝土结合中出现的问题,所以在进行具体的验收工作时,要根据工程实际情况在特定位置进行抽芯检测,抽芯时要将旧坡面的混凝土芯一同抽出,明确检查新旧混凝土的结合状况.如果有特殊要求,则需对整个坡度进行全面检测.
3 总结
在实际的水库上游混凝土护坡加固施工中,气候环境和自然地理状况都会影响施工效果.所以具体的施工过程还要综合考虑和把握不同地区水库的情况,采取相应的加固方法和措施.施工技术人员还要对加固方法不断进行分析和探索,对传统方法进行创新,有效提高水库的安全性和稳定性,为水利工程建设做出贡献.
参考文献
[1]倪向红,宋德强. 土门水库除险加固工程上游混凝土护坡破坏原因及加固方法探讨[J]. 中华民居. 2013,25( 08) : 339 -340.
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