我國現代水利工程利用水力發電功能為國民經濟建設和發展提供了大量清潔能源,有效緩解了現今能源緊張的狀況,而且有助于防洪防澇、進行水利灌溉、改善生態環境等,提高了工程的經濟效益、生態效益以及社會效益.水庫的工程質量和運行狀態與人們的生活和社會經濟發展息息相關,必須對水庫進行有效的維護和保養.水庫上游的混凝土護坡容易遭到破壞,在進行除險加固時要選擇科學合理的施工方法和技術,降低水庫的安全隱患,保證水庫良好地發揮應有作用.

1 水庫上游混凝土護坡破壞原因

1. 1 凍融破壞

我國氣候氣溫的季節性變化非常顯著,在冬季和冬春交替時期,溫差變化較大,凍融破壞現象明顯.混凝土水化結硬后,內部會出現許多微小的細孔.在混凝土澆筑過程中,為了使混凝土拌合物具有更高的易和性,方便施工,在攪拌混凝土時會添加比水泥水化所需要的水多,多余的水份滯留在混凝土的毛細孔中,如果溫度過低水份結冰就會造成體積膨脹,混凝土內部會產生溫度應力.水庫在長期使用過程中經過反復循環的凍融之后,混凝土護坡的損壞逐漸積累擴大,裂縫間隙變大并連接一體,降低了混凝土護坡的強度.根據相關資料顯示,當凍結溫度在 -10℃時,混凝土承受的凍融循環為 12 次; 當凍結溫度在 -5℃時,混凝土承受的凍融循環為 133 次.混凝土護坡如果經過了反復多次的凍融破壞,其宏觀特性就會逐漸下降,主要表現為混凝土的強度和密實度下降,特別是抗折強度和抗拉強度.

1. 2 風浪沖刷

水庫水位升高時,風大浪高,水庫大壩迎水坡會受到風浪的強大沖擊和連續淘刷,受侵蝕的壩坡加上凍融影響造成護坡表面的變形,破壞了護坡的整體性和防護能力,減弱了護坡對風浪沖刷的抵抗力.在風浪的沖刷作用下,混凝土護坡表面因逐漸碳化而剝落,局部坡面被水沖刷侵蝕,影響了護坡的穩定性,加之坡面的裂縫和護坡下部的積水,長期以來造成大壩內部土體松軟,從而使大壩主體出現安全隱患.

1. 3 人為因素破壞

我國很多中小水庫為了提高經濟效益,在蓄水的同時發展水產養殖業務.而且,一般大壩管理區面積較大,但對水庫的日常管理并不到位,到水庫進行垂釣活動的人群日漸增加; 大壩上游坡面緊鄰水面,自然環境良好,也成為人群集中的活動場合.因此,水庫上游混凝土坡面很容易受到人為因素的破壞,影響了護坡的防護功能.

2 上游混凝土護坡加固方法

2. 1 舊護坡混凝土鑿毛

對水庫上游護坡進行除險加固施工,可以利用混凝土澆筑方法,這種方法的施工工藝簡便,成本較低,工期較短,施工技術頗為成熟,能取得良好的效果.原有壩體上游混凝土護坡的鑿毛施工,工程量巨大,會影響新舊混凝土的結合狀況,對施工質量和加固效果產生決定性影響.

所以要對鑿毛技術進行慎重的選擇,還需要結合調查分析水庫當地的實際情況.首先要對水庫上游的進行詳細的勘探檢測,確定原混凝土護坡的厚度、坡面受侵蝕狀況和現在的破壞情況.其次對現場條件進行分析,先預設出人工鑿毛的施工方法,根據施工方案確定具體的技術工藝,保證有效鑿除腐蝕表面,不影響施工工期.再次,開始實施現場施工,利用挖斗斗齒焊鋼板、反鏟挖掘機、鋼板頭加工成密鋸齒等閑置工具在大壩頂部進行鑿毛施工,該施工方法達到良好的施工效率和效果,利用閑置工具減少了對新設備的購買或租賃,有效降低了施工成本,同時取得了一定的經濟效益.

2. 2 混凝土澆筑

首先要根據設計要求把原混凝土護坡的排水帶切出成型,在排水帶內用與襯砌高度相同的槽鋼立模.在澆筑混凝土之前,要用小型高壓水槍沖洗舊坡面,確認廢渣清除且各項指標達標之后方可進行澆筑施工項目.

施工要求水工混凝土具備抗凍抗滲功能,從而確定護坡的混凝土強度標號為 C20,現澆板平面尺寸為 300cm* 300cm,有效防止了混凝土板遭受熱脹冷縮的破壞.選擇強度等級為 P. O. 42. 5 的普通硅酸鹽水泥,能夠提高混凝土的抗凍能力.護坡表面的混凝土厚度較小,所以混凝土拌合物的易和性非常重要,應選擇 2 級配的混凝土執行拌合配比,對水灰比例進行嚴格地把控,根據天氣狀況和砂石含水量調整拌合用水量,要充分攪拌均勻.

為了保證新舊混凝土的結合效果,需要先在坡面鋪設 1 ~2cm 厚的薄層水泥砂漿,混凝土入倉需選用混凝土運輸車加套筒、溜槽入倉的施工方式,入倉之后要將事先準備好的鋁型材或方形條木鋪設在倉體表面且保持平整.面層振搗要選用平板振搗器,齒槽振搗則選用振搗棒,當混凝土粗骨料沒有顯著下沉并且開始泛漿時,振搗停止.施工時間要避開高溫、大風、降雨等天氣狀況,施工時要注意保養措施到位.

2. 3 伸縮縫制裝

伸縮縫選用厚度為 20mm 的聚乙烯閉孔泡沫板,裁切寬度需要超出混凝土板厚度 20 ~25mm,高出澆筑控制線 50mm,對面層進行控制,避免板塊邊角的損壞; 下嵌入墊層應達到 15 ~ 20mm,在振搗時應注意避免混凝土漿溢出而產生底層空洞; 模板與伸縮縫安裝同步進行,能夠減少拆模時間; 把伸縮縫板釘嵌在成型的混凝土側面,避免伸縮縫變形; 面層施工完畢之后削平伸縮縫板高出部分.

2. 4 混凝土抹面

護坡混凝土是水庫上游護坡加固工程中必要的加固構造,與工程形象有直接聯系,因此混凝土澆筑完成之后要進行抹面作業.抹面質量的好壞對加固施工的成敗有決定性影響.按照以往薄層混凝土的施工經驗,初步抹面利用混凝土抹面機,坡面平整之后,由技術水平較高的施工人員進行收面操作并開展善后工作.

2. 5 混凝土施工質量檢驗

抽芯及回彈檢測法坡面混凝土加固工程的主要驗收方法,操作較為簡單,具有很強的實效性.回彈檢測法無法確定新舊混凝土結合中出現的問題,所以在進行具體的驗收工作時,要根據工程實際情況在特定位置進行抽芯檢測,抽芯時要將舊坡面的混凝土芯一同抽出,明確檢查新舊混凝土的結合狀況.如果有特殊要求,則需對整個坡度進行全面檢測.

3 總結

在實際的水庫上游混凝土護坡加固施工中,氣候環境和自然地理狀況都會影響施工效果.所以具體的施工過程還要綜合考慮和把握不同地區水庫的情況,采取相應的加固方法和措施.施工技術人員還要對加固方法不斷進行分析和探索,對傳統方法進行創新,有效提高水庫的安全性和穩定性,為水利工程建設做出貢獻.

參考文獻

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