淺談土壩裂縫的預(yù)防與治理[權(quán)威資料]

淺談土壩裂縫的預(yù)防與治理 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：本文首先介紹了土壩裂縫的類型與成因，然后分析了土壩裂縫的預(yù)防措施，最后闡述了土壩裂縫的治理措施。 關(guān)鍵詞：土壩裂縫成因預(yù)防治理措施 P618 A 土壩壩體裂縫是一種較常見的病害現(xiàn)象，大多發(fā)生在蓄水運(yùn)用期間。平行壩軸線的縱向裂縫最為普遍，而且深度大的縱向裂縫往往會導(dǎo)致壩體滑塌。垂直壩軸線的橫向裂縫可能發(fā)展成貫穿壩體的漏水通道，甚至造成潰壩失事。土壩裂縫 影響水庫正常蓄水，使水庫長期不能發(fā)揮效益。因此，對土壩的裂縫應(yīng)予以足夠重視。 據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)大型水庫發(fā)生的 1000 宗工程事故中，裂縫所占比重為 25.3%，其中 90%以上土壩裂縫是由于不均勻沉降所引起的。不均勻沉降的主要原因是基礎(chǔ)處理不好、岸坡較陡、壩坡較陡、土料不符合設(shè)計要求、含水量控制不嚴(yán)、地震、干縮及凍融等。在不均勻沉降裂縫中，有壩頂或壩坡上出現(xiàn)的張開裂縫，包括橫向裂縫、縱向裂縫，還有壩面上看不到的內(nèi)部裂縫。在一定的條件下，作用于上游壩面上的庫水壓力在水力劈裂作用下，能夠引起現(xiàn)有的閉合裂縫張開 或形成新的裂縫。裂縫是初始滲漏的原因，而裂縫中的集中滲流引起了嚴(yán)重的管涌危害或完全破壞壩體，尤其橫向裂縫最危險。所以，土壩發(fā)生裂縫后應(yīng)及時修補(bǔ)加固。 1 土壩裂縫的類型與成因 1.1 土壩裂縫的類型 1.1.1 按裂縫的部位分類： (1)表面裂縫； (2)內(nèi)部裂縫。 1.1.2 按裂縫的方向分類： (1)橫向裂縫； (2)縱向裂縫； (3)水平裂縫； (4)斜向和龜紋裂縫。 1.1.3 按裂縫的成因分類： (1)變形裂縫； (2)干縮裂縫； (3)凍融裂縫； (4)滑坡裂縫； (5)沖蝕裂 縫等。 1.2 土壩裂縫的成因 通過對土壩裂縫類型的分析，其裂縫成因可概括為： 1.2.1 勘測設(shè)計方面 勘察不細(xì)，地質(zhì)情況不清，壩址選擇不合適。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)計方案不合理，計算有誤等勘測設(shè)計不當(dāng)造成裂縫。 1.2.2 施工方面 違反施工技術(shù)操作規(guī)范和設(shè)計要求，施工方法不當(dāng)，選用材料不合要求，工期延誤等施工不良造成裂縫。 1.2.3 管理運(yùn)用方面 缺少觀測設(shè)施，檢查觀測制度不嚴(yán)，未能及時發(fā)現(xiàn)隱患，養(yǎng)護(hù)維修不及時，致使裂縫發(fā)展擴(kuò)大。 1.2.4 自然因素 如發(fā)生非常洪水和大地震等造成土壩裂縫。 2 土壩裂縫的預(yù)防措施 土壩的裂縫是比較常見的。但是，相關(guān)部門對其中某些裂縫的潛在危險，往往沒有給予應(yīng)有的重視，從而造成嚴(yán)重的后果。如細(xì)小的橫向裂縫可能發(fā)展成為壩體的集中滲漏通道，細(xì)小的縱向裂縫也可能是壩體滑坡的預(yù)兆。為此，對土壩裂縫應(yīng)予以重視，并加強(qiáng)預(yù)防工作。 2.1 干縮和凍融裂縫的預(yù)防 為防止出現(xiàn)此種裂縫，在土壩建成后，壩面上及時鋪設(shè)砂性土保護(hù)層；在施工中，填筑中斷時，應(yīng)在填土表面鋪松土保護(hù)。 2.2 沉陷裂縫的預(yù)防 為了減少不均勻沉陷，對壩基中的軟土層，應(yīng)該優(yōu)先考慮挖除，如不能挖除時，則考慮打砂井 (對軟粘土層 )或預(yù)先浸水 (對濕陷黃土 )等措施，使壩基土層事先沉陷。對于壩體，根據(jù)土料特性和碾壓條件，選擇適宜的填筑標(biāo)準(zhǔn)。在施工中，嚴(yán)格控制填土質(zhì)量，保證填土密實均勻，防止出現(xiàn)漏壓少壓。為了減少壩體本身的不均勻沉陷，盡可能地避免壩體坡度的突變，土壩兩岸的山坡也應(yīng)挖成較緩的邊坡，不允許有倒坡和峭壁存在。對于巖基，一般要求邊坡不陡于 1：0.75，對土基邊坡不陡于 1： 1。如果壩較 高，對巖基一般應(yīng)采用邊坡 1： 0.75，土基邊坡 1： 1.5。埋在土壩下面的輸水管、涵和溢洪道導(dǎo)墻與土壩接觸處，應(yīng)有一定坡度，這樣不僅可以減少壩體不均勻沉陷，而且有利于輸水管、涵和導(dǎo)墻與壩體的結(jié)合。 2.3 提高壩體填土適應(yīng)變形能力 壩體填土的適應(yīng)變形能力主要取決于填土的含水量和干容重。含水量增加，填土的適應(yīng)能力提高，但是含水量過高，就會使填土壓實困難，沉陷量加大。因此，控制壩體的填土含水量，使之略高于塑限含水量，并碾壓均勻，對減少和防止出現(xiàn)裂縫是有效的。 2.4 必要的安全措施 在土壩與其它建筑物或岸坡接合處，適當(dāng)加寬防滲體的厚度，采用刺墻、截水環(huán)和結(jié)合槽，以延長滲徑。在可能發(fā)生裂縫的部位，適當(dāng)增加防滲體下游的反濾厚度，以防止因反濾層破壞而導(dǎo)致土壩出險。 3 土壩裂縫的治理措施 如果土壩壩體在竣工或運(yùn)行時出現(xiàn)裂縫，應(yīng)加強(qiáng)觀察，必要時可開挖槽坑和鉆探檢查。應(yīng)根據(jù)檢查的情況和觀察資料，判斷裂縫的特征、規(guī)模和部位等，正確分析裂縫產(chǎn)生的原因，采取有針對性的措施，適時進(jìn)行加固處理。 一般在砂礫石壩殼中防滲體發(fā)生的裂縫，可用砂土填塞，表面再以低塑性粘土封填 夯實，以防止雨水沖蝕。壩頂淺層縱縫可按干縮裂縫處理，為了慎重起見，也可挖除重填。 對于均質(zhì)壩和多種土料壩的防滲體中深度較大的裂縫，特別是貫穿的橫向裂縫，粘土心墻的水平縫，粘土斜墻和鋪蓋的縱、橫向裂縫等，這些裂縫非常危險，必須給予慎重和嚴(yán)格的處理。對于暫時不致發(fā)生險情的裂縫，一般宜等待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后再進(jìn)行處理，處理方法主要有開挖回填、灌漿以及造孔回填混凝土或粘土防滲墻等方法。下面主要介紹處理裂縫的開挖回填法和灌漿法。 3.1 開挖回填處理 開挖回填是處理裂縫比較徹底的方法，適用于處 理深度不超過 3m 的裂縫，或允許放空水庫進(jìn)行修補(bǔ)加固防滲部位的裂縫。 3.1.1 裂縫的開挖 為顯示出裂縫，開挖時應(yīng)先沿裂縫灌入少量石灰水，再沿石灰痕跡開挖，以利掌握開挖邊界。開挖長度應(yīng)超過裂縫兩端 1m 以外，開挖深度應(yīng)超過裂縫 0.5m，開挖邊坡以不致坍塌并滿足新舊填土接合緊密的要求為原則，槽底寬至少 0.5 m，開挖結(jié)束后應(yīng)避免雨淋、曝曬和冰凍，以免影響回填質(zhì)量。 開挖的橫斷面主要根據(jù)裂縫所在部位的不同而異。 1)梯形楔入法：適用于不太深的非防滲部位裂縫。開挖時采用梯形斷面 ，或開挖成臺階形的坑槽?；靥顣r削去臺階，保持梯形斷面，便于新老土料的緊密結(jié)合。 2)梯形加蓋法：適用于裂縫不太深的防滲斜墻和均質(zhì)土壩迎水坡面的裂縫，其開挖槽形的下部尺寸與 “ 梯形楔入法 ” 大致相同，唯上部因防滲的需要，適當(dāng)擴(kuò)大開挖范圍。 3)梯形十字法：適用于處理壩體和壩端的橫向裂縫，開挖時除沿縫開挖直槽外在垂直裂縫方面每隔一定距離 (2 m 4 m)，加挖結(jié)合槽與裂縫坑槽組成 “ 十 ” 字。 3.1.2 土料的回填 根據(jù)壩體土料和不同裂縫性質(zhì)，回填的土料按以下原則選用：沉陷裂縫應(yīng) 選用塑性較大的土料，控制含水量大于最優(yōu)含水量 1% 2%。干縮和凍融裂縫可用與原來相同的土料回填，回填前，如果壩土偏干，則應(yīng)將其濕潤，對于過濕或冰凍的土，應(yīng)清除后再回填?；靥钋皯?yīng)將槽坑周圍預(yù)先刨毛，回填土應(yīng)分層夯實，填土層厚以 10cm 20cm 為宜。壓實工具視工作面大小，可采用人工夯實或機(jī)械碾壓，并注意將槽坑的階梯逐層挖至斜坡。 3.2 灌漿處理 3.2.1 灌漿孔的布置 灌漿孔應(yīng)按照 “ 由疏到密 ” 的施工順序，按如下原則進(jìn)行布置。 1)對于土壩表層可見的裂縫，孔位一般布置在長 裂縫的兩端、轉(zhuǎn)彎處、縫寬突然變化處及裂縫密集處。但應(yīng)注意灌漿孔距、導(dǎo)滲設(shè)施和觀測設(shè)備之間應(yīng)有足夠的距離，一般不應(yīng)少于 3m，以防止因串漿而影響其正常工作。 2)對于壩體內(nèi)部的裂縫，布孔時應(yīng)根據(jù)內(nèi)部裂縫的分布范圍、灌漿壓力和壩體結(jié)構(gòu)綜合考慮。一般采用灌漿帷幕式布孔，在壩頂上游側(cè)布置 1 2 排，孔距由疏到密，最終孔距以 3m 6m 為宜?？咨顟?yīng)超過縫深 1m 2m。 3)對岸坡段或壩體內(nèi)部有空洞的部位，應(yīng)壓縮孔距，采用小于 0.05mPa 的低壓灌注，用較稠的漿液逐孔輪流慢速灌注，并在較大裂縫的兩側(cè)增加 2 3 排梅花型副孔，用充填法灌注。 3.2.2 灌漿的材料 一般可采用含粉砂甚至含少量中細(xì)砂的塑性指數(shù)在 10左右的粉質(zhì)土或黃土。為改善漿液的流動性，增加可灌性，加速凝結(jié)或減小體積收縮，還可加入少量的摻和料，如低標(biāo)號水泥和粘土，水玻璃、氧化鈣、鋁粉、硫化鈉等。 3.2.3 灌漿壓力 灌漿壓力的大小是保證灌漿效果的重要關(guān)鍵。灌漿壓力越大，漿液擴(kuò)散半徑也越大，可減少灌漿孔數(shù)，并將細(xì)小裂縫也充填密實；同時漿液易析水，灌漿質(zhì)量也越好。但是壓力過大，也往往會引起冒漿、串漿、裂縫擴(kuò)展或新 的裂縫，甚至造成滑坡或擊穿壩殼，堵塞反濾層或排水設(shè)施。因此，灌漿壓力的選擇要十分慎重，一般可采取自重壓力，即使?jié){液面保持一定高度，靠液柱的自重灌入裂縫，必要時也可施加低壓。 3.3 開挖回填和灌漿相結(jié)合 在非滑動性很深的表面裂縫進(jìn)行處理時，可以采用表層開挖回填，深層灌漿相結(jié)合的處理措施。 4 結(jié)語 土壩裂縫是土壩失事的主要原因之一，而土壩的裂縫大多是由于施工質(zhì)量差而導(dǎo)致地基不均勻沉降所引起的。為了保證土壩能夠安全有效的正常運(yùn)行，避免土壩的破壞與事故的發(fā)生，必須針對現(xiàn)有病險 土壩裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并結(jié)合裂縫的成因進(jìn)行除險加固治理。同時，在調(diào)度運(yùn)用期間，嚴(yán)格按照規(guī)范和操作規(guī)程進(jìn)行，加強(qiáng)管理的專業(yè)性，避免調(diào)度運(yùn)行中的行政干預(yù)，保證大壩安全有效利用，增加水庫的經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn)： 1SL 191-2008，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 S.北京，中華人民共和國水利部， 2008 2張伯平，等 .羊毛灣水庫土壩裂縫產(chǎn)生與成因分析J.河海大學(xué)學(xué)報， 2002， (1) 3陳衛(wèi)國 .病險土石壩加固工程主要方案確定方法及處理措施 J.水科學(xué) 與工程技術(shù)， 2009 文檔資料：淺談土壩裂縫的預(yù)防與治理 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 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