關(guān)于水利大壩除險加固的設(shè)計及其施工分析

高貴芬

摘 ?要：水庫除險加固的設(shè)計和施工對水庫有著很大的影響，文章主要通過工程實例簡要分析水利工程的當(dāng)前現(xiàn)狀，同時針對工程的實際情況實現(xiàn)水庫各個環(huán)節(jié)的除險加固設(shè)計，綜合論述大壩在各環(huán)節(jié)中施工要點和技術(shù)要求等。

關(guān)鍵詞：水庫大壩;滲水;除險加固;設(shè)計及施工

引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提高，水利工程的設(shè)計和施工要求越來越嚴(yán)格，有效地實現(xiàn)水利大壩的除險加固，可以穩(wěn)妥地消除水庫運行的安全隱患，更加完善城鄉(xiāng)防洪體系，同時也能最大程度地發(fā)揮出工程的實際效益。文章主要以五華縣某水庫為例，分析當(dāng)前水利工程的現(xiàn)狀。

1 水利工程的現(xiàn)狀

五華縣某水庫是一個大中型復(fù)合水庫，能夠灌溉、防洪、發(fā)電等，此水庫為漿砌石變半徑拱壩，其壩底寬11.6m，弧長可達(dá)121.5m，壩頂高達(dá)820.5m，該水庫在長期運行過程中，受到方方面面因素的影響，出現(xiàn)了很多安全隱患和其他問題，其中最嚴(yán)重的是滲水現(xiàn)象，這給當(dāng)?shù)厮卫韼砗艽筘?fù)擔(dān)，同時也造成了很大的經(jīng)濟損失，雖然在管理過程中多次進(jìn)行了不同程度的加固和灌漿，但所起到的效果并不明顯。

該水庫在長期運行過程中存在滲水、壩體開裂等現(xiàn)象，經(jīng)過相關(guān)人員鑒定和評估之后，決定對其進(jìn)行加固處理。研究表明，右壩肩拱座以及推力墩的穩(wěn)定性達(dá)不到設(shè)計要求，同時壩體應(yīng)力達(dá)不到指標(biāo)，此外，該壩體的巖體層出現(xiàn)龜裂，導(dǎo)致整體支架不穩(wěn)定。相關(guān)技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，造成此問題的原因主要有以下幾條：（1）壩肩兩岸的推力墩對壩體無約束效果。（2）封拱溫度不穩(wěn)定，施工時溫度和事故發(fā)生期間溫差變化太大，其應(yīng)力差可達(dá)2.36Mpa，嚴(yán)重超出工程允許范圍，給整個壩體帶來很大的不穩(wěn)定性。（3）壩體填筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，根據(jù)左右兩個推力墩鑒定結(jié)果，砂漿在填充時密實度達(dá)不到要求，中間存在蜂窩、麻面等現(xiàn)象，無法和砌石膠形成整體連接，此現(xiàn)象和施工有著很大的關(guān)聯(lián)。（4）壩體形成原因，該壩體采用的是拱冠梁直線設(shè)計，其設(shè)計坡面和下游面形成一種剪切關(guān)系，從而促使壩體應(yīng)力均勻分配。

2 水庫大壩除險加固工程設(shè)計

2.1 壩頂和壩坡工程加固設(shè)計

壩頂和壩坡的設(shè)計是水壩設(shè)計的第一個環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)的第一步需要保證水壩排水，需要完成一定的排水任務(wù)，對壩頂進(jìn)行設(shè)計時，要保證壩頂路面稍微向下傾斜，并將其傾斜程度控制在2%～3%，如此可以有效保證壩坡排水溝和壩體排水系統(tǒng)形成統(tǒng)一整體，提高壩頂?shù)呐潘阅?。在水庫壩體壩坡設(shè)計中，應(yīng)綜合設(shè)計戧臺，加大壩體橫斷面面積，同時設(shè)計人員要保證戧臺的施工行為達(dá)到行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，此外，在此環(huán)節(jié)的設(shè)計過程中還要綜合考慮除險加固的可行性和有效性，并對工程成本作出預(yù)計。

2.2 截滲、返濾與排水設(shè)計

在水庫的除險加固工程設(shè)計中，對水流量的控制也至關(guān)重要，在工程設(shè)計之前，需要對壩體的地質(zhì)情況進(jìn)行勘探和檢測，對壩體所承受水流量和防腐蝕程度進(jìn)行分析，從而全面計算大壩的滲漏量，同時還要在大壩上設(shè)置截水槽，實現(xiàn)對滲漏的阻截。

2.3 放水洞及溢洪道加固設(shè)計

對于放水洞和溢洪道的設(shè)計，設(shè)計人員應(yīng)以除險補強為主導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)涵洞內(nèi)部的缺陷修補，同時，還可以在涵洞內(nèi)輔以PE管、玻璃管等設(shè)備，來提高放水洞的質(zhì)量。在溢洪道的除險加固設(shè)計中，應(yīng)把控制端、泄槽段及消力池等部位作為重點關(guān)注對象。此外，在整個壩體的設(shè)計中必須對壩體的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，例如確定壩坡的抗滑穩(wěn)定性，在設(shè)計中需先測量基本參數(shù)：（1）風(fēng)速，據(jù)統(tǒng)計，多年來該壩平均風(fēng)速為9.3m/s，正常運用條件風(fēng)速W=13.95m/s，非常運用條件W=9.3m/s。（2）地震動反應(yīng)譜特征周期0.35s，加速度為

0.05g以下，地震的基本烈度為VI度以下。根據(jù)相關(guān)規(guī)范（SL274-2001《碾壓時土石壩設(shè)計規(guī)范》），運用公式1和公式2計算出波高與波長，通過公式3計算出風(fēng)浪爬高（其中正常運行條件下浪高0.36h·m-1，波長為4.56λ·m-1。非常運用條件下浪高為0.21h·m-1，波長為3.04λ·m-1。

波高：ghm=W2=0.0076W-1-/12（gD/W2）1/3 ?（1）

波長：ghm=W2=0.0076W-1-/2.15（gD/W2）1/3.75（2）

風(fēng)浪爬高：Rm=× ? ?（3）

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》確定壩體抗滑穩(wěn)定系數(shù)，對壩體穩(wěn)定性進(jìn)行分析計算（采用《STAB》）對壩體除險加固后的穩(wěn)定性分析，其結(jié)果見表1。

3 水庫大壩除險加固施工技術(shù)

3.1 壩體培厚施工技術(shù)

壩體培厚施工是保證壩體內(nèi)外坡加固設(shè)計和施工的重要方法，對于壩體的整體穩(wěn)定性和安全性都有很大的影響，在具體施工過程中應(yīng)采用挖掘機完成基礎(chǔ)開挖，同時人工進(jìn)行清理，然后進(jìn)行石料堆放以及相關(guān)材料的填筑（風(fēng)化材料、反濾料等）。培厚施工環(huán)節(jié)中，主要是以機械為主導(dǎo)，人工配合施工，這種方法可以大大提高施工質(zhì)量。

3.2 壩體帷幕灌漿施工

在主壩除險加固的施工中，可以采用帷幕灌漿的方法進(jìn)行灌漿處理，同時修筑防滲墻。此環(huán)節(jié)是整個除險加固施工中最為重要的一個環(huán)節(jié)，需要大量的漿體進(jìn)行灌注。同時施工人員還應(yīng)建立一個高位水池，保證能夠?qū)⑺斔偷矫恳粋€施工環(huán)節(jié)。

4 結(jié)束語

對水庫壩體采用除險加固措施，可以有效地提高壩體的堅固情況，文章只對壩體的設(shè)計和施工環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡要分析，對壩體的具體壓實度和受力情況沒有做出具體研究。在設(shè)計過程中，還應(yīng)對水庫所在地的常年氣候以及地理環(huán)境進(jìn)行分析，并針對相應(yīng)問題做出預(yù)案，提高水庫壩體的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊國華.大壩工程除險加固設(shè)計實例及其分析探討[J].科技與企業(yè)，2015，9：114-116.

[2]覃海龍.大中型水庫大壩除險加固工程設(shè)計及施工技術(shù)[J].現(xiàn)代建設(shè)，2011，10（9）：50-52.

[3]盧山.水庫大壩除險加固工程設(shè)計及施工技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015，11：211-212.

[4]楊仁強.水庫大壩除險加固工程設(shè)計及施工技術(shù)要點分析[J].黑龍江水利科技，2014，42（6）：140-142.