漿砌圬工大壩安全事故處置

漿砌圬工大壩常見安全事故主要有：滲漏，管涌和裂縫。較成熟的處置方案有土工膜防滲，充填灌漿防滲和劈裂灌漿防滲。因土工膜防滲需將庫水放干，工程造價高，而劈裂灌漿防滲將對壩體造成劈裂，有一定風(fēng)險難以控制，所以通常采用充填灌漿防滲。

充填式灌漿技術(shù)工藝具體如下：

①壩體布孔，應(yīng)用馬格公式得出灌漿擴(kuò)散半徑，按照灌漿擴(kuò)散半徑進(jìn)行布孔，采用逐漸加密法，孔距由疏至密，逐漸加密至設(shè)計孔距，各排孔位錯開，按三角形布設(shè)，孔深要求達(dá)到滲漏層以下2米。

②灌漿配制，漿液以水泥為主，加入10-20%黃粘土和河砂，漿液要求有足夠流動性，且固結(jié)快，凝固體積收縮小，漿液配制先稀后濃，分段灌注，遇到吃漿量大的孔洞，須配制濃漿灌注。

③灌漿壓力，灌漿孔口壓力一般控制在4.9 x 10⁴pa (0.5kgf/cm²)，瞬時壓力一般控制在9.8 x 10⁴pa (1 kgf/cm²)，灌漿機(jī)和孔口須安裝壓力表，灌漿過程做好記錄，重要孔洞應(yīng)繪制過程線。

④封孔，按照設(shè)計的壓力值，在孔洞完全不吃漿狀態(tài)下延續(xù)0.5-1.0小時后結(jié)束灌漿，而后經(jīng)復(fù)灌不吃漿即可封孔。

⑤檢查與驗收，灌漿壓力、漿液配方和吃漿量及灌漿過程出現(xiàn)的問題、處理方法做記錄，灌漿結(jié)束對資料進(jìn)行整編分析，以作為質(zhì)量驗收參考數(shù)據(jù)，施工過程和完工后聘請質(zhì)檢工程師對灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測，由工程負(fù)責(zé)人和大壩主管單位領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行階段驗收 。

漿砌圬工大壩安全管理維護(hù)的主要任務(wù)之一是對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測和評估，尤其是每年汛前的安全監(jiān)測尤為重要。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)安全隱患，進(jìn)行評估后，進(jìn)行事故處置、維護(hù)改善，同時也為大壩整體的風(fēng)險評級與預(yù)警提供依據(jù)。漿砌大壩安全監(jiān)測以儀器觀測為主，以目視巡查為輔。

儀器監(jiān)測主要使用滲壓計、滲流觀測儀、水準(zhǔn)儀、測縫儀以及水位計，對大壩的滲壓、滲流、位移等進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容主要包括大壩滲壓、滲流量、垂直位移、壩段的張合度和壩前水位等。儀器的數(shù)量和分布位置可根據(jù)大壩體積規(guī)模及形狀進(jìn)行布設(shè)，根據(jù)大壩防護(hù)等級情況進(jìn)行每日定時監(jiān)測信息采集，或3-7日進(jìn)行一次定時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集。采集的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸入大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、處理和分析預(yù)測功能，有條件的壩區(qū)可通過通訊線路將安全監(jiān)測系統(tǒng)與布設(shè)于各個位置的監(jiān)測儀器聯(lián)接，通過自動安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行自動的數(shù)據(jù)定時采集。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)減少了原有的人工數(shù)據(jù)處理的工作量和誤差，系統(tǒng)根據(jù)所安裝的軟件的提供商不同，會有一定的差異，但都包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和安全模型分析三個模塊。最終的安全模型分析，除對局部的安全隱患進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和揭示外，將依據(jù)系統(tǒng)建立的內(nèi)部分析模型，如滲流觀測滯后時間推算模型、位勢分析模型、滲流量分析模型斷面、滲流浸潤線模型等，進(jìn)行比對分析評估，以陰確大壩當(dāng)前的安全狀態(tài)，并了解大壩整體的變化趨勢，為預(yù)測大壩今后變化，供大壩安全建檔和研究。

漿砌圬工壩體修建都是在中小型水庫、水電站的攔截蓄水壩，地處鄉(xiāng)野山區(qū)，所以常規(guī)的安全管護(hù)技術(shù)措施仍為漿砌圬工大壩安全維護(hù)的基礎(chǔ)。常規(guī)的管護(hù)技術(shù)措施包括：

①嚴(yán)禁在大壩上放牧、飼養(yǎng)牲畜，又寸壩體上有牲畜大便，應(yīng)及時清除以防白蚊生駐；

②嚴(yán)禁于壩面及壩坡上堆放壇工料等重物，防止引發(fā)壩體不均勻沉陷或滑坡；

③定斯根除壩坡上的雜草等；

④嚴(yán)禁在大壩和壩區(qū)建筑物附近進(jìn)行炸魚、挖坑及放炮炸壇工等危害壩身安全的活動；

⑤積極預(yù)防壩體滋生白蟻，如發(fā)現(xiàn)有白蚊活動，應(yīng)立即開展防治；

⑥保證壩區(qū)排洪溝排水暢通，尤其春夏汛斯前應(yīng)進(jìn)行檢查；

⑦嚴(yán)格按水庫的水位運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和計劃進(jìn)行水位控制，以保證大壩在安全負(fù)載內(nèi)運(yùn)行 。

漿砌圬工作為水利工程壩體主要材料的歷史是比較長的，從隋朝時代的大運(yùn)河的建設(shè)到我國50、 60年代大量修建的水庫大壩大多都是漿砌圬工，這種型式的壩體主要的特點(diǎn)就是造假、技術(shù)含量相對較低，加上這種壩體的材料可以因地制宜的利用當(dāng)?shù)刭Y源的優(yōu)勢，使得我國解放初斯修建了許多這樣的水庫大壩，但是這種結(jié)構(gòu)型式的壩體的缺點(diǎn)就是安全性能不高，維護(hù)管理成本比較高，特別是這些年來由于全球氣候變暖導(dǎo)致的自然災(zāi)害、洪澇災(zāi)害等的危害不斷的發(fā)生，直接關(guān)系到人民群眾的生產(chǎn)生活安全，因此要總結(jié)這種技術(shù)，把這種技術(shù)的安全因素考慮周全，保證人民群眾安全是水利各個部門應(yīng)該盡到的基本職能 。

漿砌圬工大壩的技術(shù)管理是在原有管理經(jīng)驗技術(shù)基礎(chǔ)之上，依據(jù)漿砌圬工大壩的特點(diǎn)，對其進(jìn)行現(xiàn)代大壩安全維護(hù)技術(shù)和風(fēng)險管理方法的完善和加強(qiáng)。對于漿砌圬工大壩，常規(guī)的安全管護(hù)技術(shù)措施仍為安全維護(hù)的基礎(chǔ)，其次安全監(jiān)測評估、隱患事故處置和安全檔案管理為漿砌圬工大壩管理三項主要技術(shù)內(nèi)容，對于安全監(jiān)測評估重點(diǎn)是對計算機(jī)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，通過其完成安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動收集、整理和分析，為安全評估提供科學(xué)數(shù)據(jù)，相對于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和整理分析，其工作量小，高效，但同時人工巡查仍為漿砌圬工大壩安全監(jiān)測不可缺少的工作內(nèi)容，其在于監(jiān)測儀器無法涵蓋的范圍和不能發(fā)現(xiàn)的問題和狀況，應(yīng)予以完善和科學(xué)規(guī)范化 。2100433B

以磚、石或者混凝土包括以其塊件和砂漿或小石子混凝土結(jié)合而成的砌體作為建筑材料，砌筑或建造成為建筑物或構(gòu)造物的基礎(chǔ)，此類基礎(chǔ)統(tǒng)稱為圬工基礎(chǔ)。2100433B

圬工是指除鋼筋砼、預(yù)應(yīng)力砼、鋼結(jié)構(gòu)以外，由純混凝土或磚石砌體材料建筑的，由純混凝土或磚石砌體材料建筑的。準(zhǔn)確地說圬工就是材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮的結(jié)構(gòu),比如大體積的混凝土,內(nèi)部混凝土的強(qiáng)度遠(yuǎn)沒得到充分發(fā)揮,也就是說材料的實際應(yīng)力很小,遠(yuǎn)沒達(dá)到材料的設(shè)計強(qiáng)度.基本結(jié)構(gòu)就是前面所說的幾種類型。2100433B

圬工橋工程概況

S306 線K210 267 小湖六橋建于1995 年，原橋為跨徑2 × 16 m 的石拱橋，2000 年3 月對該橋進(jìn)行改造，主橋上部結(jié)構(gòu)改建為鋼筋混凝土T 梁，跨徑2 ×16 m，橋長50．65 m，橋?qū)捊M合9 m 2 × 1．5 m，斜交35°，設(shè)計荷載汽—20 級，掛—100。橋臺結(jié)構(gòu)為漿砌片石U 形橋臺，橋面鋪裝為水泥混凝土。

圬工橋機(jī)理分析

2．1 主要病害

1)大田橋臺上、下游側(cè)墻各有2 條豎向裂縫，前墻有1 條豎向裂縫，三明橋臺上游側(cè)墻有2 條豎向裂縫，并延伸到前墻，下游有1 條豎向裂縫，大田臺上游1 號豎向裂縫長4 m，2 號裂縫長4．2 m，最大縫寬為25 mm，下游3 號裂縫長3．7 m，4 號裂縫長3．5 m，最大縫寬18 mm，大田臺前墻5 號裂縫長4．2 m，最大縫寬20 mm，三明臺上游6 號裂縫長為4．5 m，7 號裂縫長為3．5 m，最大縫寬23 mm，下游8 號裂縫長3．2 m，最大縫寬為16 mm;

2)橋面鋪裝損壞，三明臺、大田臺橋頭已嚴(yán)重下沉; 這些病害嚴(yán)重影響該橋的承載能力和車輛的通行能力。

2．2 病害成因分析

通過對病害的表象及特征的觀察分析，其主要病害原因為:

1)大量超重、超載車輛通過施加的超負(fù)荷荷載，致使橋面鋪裝損壞及橋頭路面下沉;

2)施工期間臺背填料較差且回填碾壓不密實;

3)由石拱橋改造成T 梁橋時，對原橋臺進(jìn)行加高，由于施工工藝等原因，致使臺腔填料難于碾壓密實，新舊橋臺聯(lián)結(jié)處處理不當(dāng)，經(jīng)過近10 年的使用，病害逐漸顯現(xiàn)出來。

2．3 預(yù)應(yīng)力錨索加固橋臺機(jī)理

對于橋臺加固處理方案有體外支護(hù)、預(yù)應(yīng)力對錨、預(yù)應(yīng)力地預(yù)應(yīng)力錨索在圬工橋臺加固中的應(yīng)用錨等。采取預(yù)應(yīng)力對錨加固橋臺，其加固機(jī)理就是通過對橋臺本身實施自平衡，而且通過錨索對拉可有效地減小側(cè)墻的傾覆力矩，從而限制了橋臺的變形; 預(yù)應(yīng)力地錨加固機(jī)理就是通過鉆孔及注漿體將鋼絞線固定于深部地層中，在被加固的橋臺前墻表面對鋼絞線張拉力產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而達(dá)到施加固體穩(wěn)定或限制其變形的目的，另外通過在側(cè)墻、前墻上澆筑混凝土框架構(gòu)件，充分采用框架所提供給錨索的反力來加強(qiáng)側(cè)墻、前墻的整體性，從而達(dá)到加固橋臺目的。這種橋臺加固技術(shù)，最大優(yōu)勢在于占用體外空間小，對地層沒有過多要求，是同等條件下較優(yōu)的橋臺加固技術(shù)。

2．4 橋臺加固技術(shù)

針對本橋臺出現(xiàn)的病害情況，結(jié)合實踐經(jīng)驗對其采取以下加固技術(shù):

1)對兩橋臺的兩側(cè)墻采用預(yù)應(yīng)力對錨進(jìn)行加固在三明臺兩側(cè)墻水平方向上各設(shè)2 根橫梁，1 根頂梁，在大田臺兩側(cè)墻水平方向上各設(shè)3 根橫梁，1 根頂梁，橫梁寬度為40 cm，厚度為30 cm，頂梁寬度為25 cm，厚度為20 cm。豎直方向上兩橋臺的兩側(cè)墻各設(shè)置2 根豎肋，豎肋的寬度為40 cm，厚度為30 cm。框架主筋為HRB335 鋼筋，直徑18，箍筋為R235 鋼筋，直徑10@25，框架梁均為C30 混凝土澆筑，框架節(jié)點(diǎn)鋼筋應(yīng)特殊處理。在兩橋臺的側(cè)墻各設(shè)2 排共8 個預(yù)應(yīng)力對錨錨索孔，錨孔間距為3．5 m，分布在框架各個節(jié)點(diǎn)上。錨索采用4 15．24 mm 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa 的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，單孔對錨設(shè)計拉力為500 kN。

2)對兩橋臺前墻用預(yù)應(yīng)力地錨進(jìn)行加固 。在兩橋臺前墻水平方向上各設(shè)2 根橫梁，橫梁寬度為40 cm，厚度為30 cm，設(shè)置4 根豎肋，豎肋的寬度為40 cm，厚度為30 cm，框架梁均為C30 混凝土澆筑，其鋼筋材料與側(cè)墻框架梁相同，框架節(jié)點(diǎn)鋼筋應(yīng)特殊處理。兩橋臺的前墻各設(shè)2 排共8 個預(yù)應(yīng)力地錨錨索孔，錨孔間距3．5 m，分布在框架各個節(jié)點(diǎn)上。上排地錨索向下角度20°，下兩排向下角度10°，單孔自由段均為3 m，地錨單孔設(shè)計拉力為500 kN，其錨索材料與對錨錨索相同。

3)挖除破損橋面鋪裝及橋臺處行車道并重新澆筑。

圬工橋加固技術(shù)

3．1 加固施工流程

為了有效地確保錨索加固質(zhì)量，必須先檢驗材源的選取，同時對張拉設(shè)備采取標(biāo)定，然后按以下步驟施工: 錨索孔定位→搭腳手架→鉆孔→清孔→編錨→下錨→注漿→澆筑框架混凝土→預(yù)應(yīng)力張拉→自由段灌漿→封錨。

3．2 錨索孔定位

按照設(shè)計要求采用拉線尺量，結(jié)合水準(zhǔn)測量進(jìn)行放線，并用油漆標(biāo)記準(zhǔn)確定位錨索孔位置。

3．3 搭腳手架

用無縫鋼管分層搭腳手架，作為施工操作平臺。

3．4 鉆孔

鉆孔前要選用合適的鉆機(jī)，本工程鉆孔選擇潛孔鉆，其優(yōu)點(diǎn)是鉆進(jìn)速度快，形成的孔壁比其他旋轉(zhuǎn)鉆形成的孔壁粗糙，有利于錨固。鉆機(jī)在施工操作中要保證不移位，確保錨孔位置的精確度。鉆孔過程中，在穿過橋臺填料時，除采用套管跟進(jìn)防止塌孔外，還要注意工作風(fēng)壓，調(diào)整鉆進(jìn)速度，防止鉆孔偏斜、扭曲或變徑。

3．5 清孔

鉆孔結(jié)束后，采用高壓空壓機(jī)吹渣清孔，保證孔壁干凈。

3．6 編錨、下錨

錨索編制前對鉆孔實際長度進(jìn)行測量，并按孔號截取錨索體材料，鋼絞線必須采用機(jī)械切割，嚴(yán)禁電弧切割，同時也不得采用焊接，錨索體下料應(yīng)整齊準(zhǔn)確，誤差不大于± 5 cm，預(yù)留張拉段鋼絞線長度1．5 m。材料截取后，在編索平臺上進(jìn)行拉直編索，在自由段采取防腐處理，主要是在鋼絞線上涂油，然后外套PVC 波紋管，同時在波紋管末端安裝止?jié){環(huán)，并且采用膠布纏繞，以有效地避免漿液進(jìn)入自由段，注漿管捆扎在錨索體的中間，隨錨索一起下入孔內(nèi)。錨索編制完成后，按對應(yīng)的孔號下入錨索孔內(nèi)，入孔時沿軸線方向每隔1 m ～2 m 設(shè)一個隔離架，隔離架采用50 無縫管自制，隔離架之間用緊箍環(huán)。下錨時應(yīng)用力均勻，避免在推送過程中損傷錨索配件和保護(hù)層。

3．7 注漿

下錨后及時進(jìn)行注漿，注漿采用UBJ-2 型高壓注漿機(jī)，最大工作壓力為1．4 MPa，正常工作壓力為0．6 MPa。漿體為1∶1 水泥砂漿，水灰比0．38 ～0．45，水泥為42．5 MPa 普通硅酸鹽水泥。錨孔注漿時，對錨孔采用“封一頭反壓法”，即將錨孔的一頭封堵，封堵壓力大于1．4 MPa，再將壓漿管的出口置于封堵的一頭，使?jié){液從封堵的一頭反壓向開口處; 地錨孔直接采用反壓法，以保證水泥砂漿在孔內(nèi)充分填補(bǔ)裂隙與鉆孔。

3．8 澆筑框架混凝土

澆筑框架混凝土?xí)r，應(yīng)從豎肋基礎(chǔ)開始從下往上逐漸澆至下排橫梁→豎肋→上排橫梁→豎肋→頂梁。澆筑框架混凝土?xí)r，必須控制好混凝土振搗施工，特別是對于錨孔周圍，其鋼筋較密，因此必須留意該處的振搗問題，以確?；炷撩軐崬槟繕?biāo)。

3．9 張拉施工

預(yù)應(yīng)力張拉施工必須在混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求后才能進(jìn)行，本工程的錨索張拉主要采取穿心式千斤頂實施。鑒于張拉錨索對于本工程的加固是重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，為了有效地確保張拉施工質(zhì)量，本工程實行張拉雙控技術(shù)，即通過張拉力以及錨索伸長值來共同控制錨索張拉施工，采取張拉油表示數(shù)為主，伸長值輔助張拉。張拉錨索前，先清干凈錨墊板表面，安裝錨具確保其與千斤頂體積錨墊板居中，而且保證錨索軸線與千斤頂軸線一致。實行分級張拉，先預(yù)張拉0．2P 張拉力，每級張拉穩(wěn)荷應(yīng)大于5 min。

3．10 灌漿施工

錨索張拉后，采取對自由段灌漿，鑒于自由段鋼絞線是確保防腐的重要措施之一，因此施工中必須確保灌漿飽滿。

3．11 封錨

當(dāng)錨索張拉力達(dá)到設(shè)計張拉力的值后，自由段灌漿結(jié)束，用 OVM15 型錨具錨固。切去多余鋼絞線，封錨采用C40 混凝土，保證錨具凈保護(hù)層大于6 cm，作為錨索、錨具的永久防銹層。

圬工橋控制技術(shù)

1)鉆孔的孔位、孔深、傾斜度按照設(shè)計要求嚴(yán)格控制，且每鉆進(jìn)5 m，用測斜儀校正一次，保證孔位達(dá)到設(shè)計要求。對穿錨孔必須水平，點(diǎn)位的左右上下誤差控制在2 cm 以內(nèi)，地錨方向應(yīng)與路線方向一致;

2)工具錨夾片與工作錨夾片不得混用，工具錨夾片使用一般不超過10 次，工作錨板、限位板和工具錨板之間的鋼絞線一定保持順直，不能相互扭結(jié)，以保證張拉順利進(jìn)行;

3)注漿過程要保證錨固的注漿長度符合設(shè)計要求。錨固段和張拉端交接處的止?jié){環(huán)必須能承受0．6 MPa 的注漿壓力，止?jié){環(huán)處鋼絞線與止?jié){環(huán)之間必須密封好;

4)封孔灌漿的沉縮部分復(fù)灌后不得有空縮現(xiàn)象;

5)錨索入孔時索體的彎曲半徑必須大于5 m;

6)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn): 灌漿量大于理論吸漿量; 回漿比重不小于進(jìn)漿比重，穩(wěn)壓15 min，孔內(nèi)不再吸漿，即進(jìn)排量一致;

7)認(rèn)真做好施工記錄，各道工序施工人員必須經(jīng)過培訓(xùn)并考核合格后方可上崗操作，嚴(yán)禁違章操作;

8)嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”，必須做好各工序的施工記錄，施工中上道工序不合格或未經(jīng)過監(jiān)理工程師驗收，不得進(jìn)入下道工序。

圬工橋5結(jié)語

該橋加固工程于2009 年7 月完工，加固工程完工后，在圬工橋臺病害處設(shè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，病害不再發(fā)展，使用，狀況良好。實踐證明，橋梁圬工病害采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，不僅可節(jié)約工程造價，延長構(gòu)造物的使用期限，而且施工工藝簡單、施工設(shè)備小型化，占用體外空間小，是一種較好的橋梁圬工病害治理方法。