關于水利大壩除險加固的設計及其施工分析

高貴芬

摘 ?要：水庫除險加固的設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前現狀，同時針對工程的實際情況實現水庫各個環節的除險加固設計，綜合論述大壩在各環節中施工要點和技術要求等。

關鍵詞：水庫大壩;滲水;除險加固;設計及施工

引言

隨著我國科學技術水平的提高，水利工程的設計和施工要求越來越嚴格，有效地實現水利大壩的除險加固，可以穩妥地消除水庫運行的安全隱患，更加完善城鄉防洪體系，同時也能最大程度地發揮出工程的實際效益。文章主要以五華縣某水庫為例，分析當前水利工程的現狀。

1 水利工程的現狀

五華縣某水庫是一個大中型復合水庫，能夠灌溉、防洪、發電等，此水庫為漿砌石變半徑拱壩，其壩底寬11.6m，弧長可達121.5m，壩頂高達820.5m，該水庫在長期運行過程中，受到方方面面因素的影響，出現了很多安全隱患和其他問題，其中最嚴重的是滲水現象，這給當地水治理帶來很大負擔，同時也造成了很大的經濟損失，雖然在管理過程中多次進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、壩體開裂等現象，經過相關人員鑒定和評估之后，決定對其進行加固處理。研究表明，右壩肩拱座以及推力墩的穩定性達不到設計要求，同時壩體應力達不到指標，此外，該壩體的巖體層出現龜裂，導致整體支架不穩定。相關技術人員研究發現，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）封拱溫度不穩定，施工時溫度和事故發生期間溫差變化太大，其應力差可達2.36Mpa，嚴重超出工程允許范圍，給整個壩體帶來很大的不穩定性。（3）壩體填筑質量不達標，根據左右兩個推力墩鑒定結果，砂漿在填充時密實度達不到要求，中間存在蜂窩、麻面等現象，無法和砌石膠形成整體連接，此現象和施工有著很大的關聯。（4）壩體形成原因，該壩體采用的是拱冠梁直線設計，其設計坡面和下游面形成一種剪切關系，從而促使壩體應力均勻分配。

2 水庫大壩除險加固工程設計

2.1 壩頂和壩坡工程加固設計

壩頂和壩坡的設計是水壩設計的第一個環節，此環節的第一步需要保證水壩排水，需要完成一定的排水任務，對壩頂進行設計時，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形成統一整體，提高壩頂的排水性能。在水庫壩體壩坡設計中，應綜合設計戧臺，加大壩體橫斷面面積，同時設計人員要保證戧臺的施工行為達到行業規范標準，此外，在此環節的設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計。

2.2 截滲、返濾與排水設計

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

2.3 放水洞及溢洪道加固設計

對于放水洞和溢洪道的設計，設計人員應以除險補強為主導進行設計，實現涵洞內部的缺陷修補，同時，還可以在涵洞內輔以PE管、玻璃管等設備，來提高放水洞的質量。在溢洪道的除險加固設計中，應把控制端、泄槽段及消力池等部位作為重點關注對象。此外，在整個壩體的設計中必須對壩體的整體結構進行分析，例如確定壩坡的抗滑穩定性，在設計中需先測量基本參數：（1）風速，據統計，多年來該壩平均風速為9.3m/s，正常運用條件風速W=13.95m/s，非常運用條件W=9.3m/s。（2）地震動反應譜特征周期0.35s，加速度為

0.05g以下，地震的基本烈度為VI度以下。根據相關規范（SL274-2001《碾壓時土石壩設計規范》），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）

風浪爬高：Rm=× ? ?（3）

根據《碾壓式土石壩設計規范》確定壩體抗滑穩定系數，對壩體穩定性進行分析計算（采用《STAB》）對壩體除險加固后的穩定性分析，其結果見表1。

3 水庫大壩除險加固施工技術

3.1 壩體培厚施工技術

壩體培厚施工是保證壩體內外坡加固設計和施工的重要方法，對于壩體的整體穩定性和安全性都有很大的影響，在具體施工過程中應采用挖掘機完成基礎開挖，同時人工進行清理，然后進行石料堆放以及相關材料的填筑（風化材料、反濾料等）。培厚施工環節中，主要是以機械為主導，人工配合施工，這種方法可以大大提高施工質量。

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行灌漿處理，同時修筑防滲墻。此環節是整個除險加固施工中最為重要的一個環節，需要大量的漿體進行灌注。同時施工人員還應建立一個高位水池，保證能夠將水輸送到每一個施工環節。

4 結束語

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，文章只對壩體的設計和施工環節進行了簡要分析，對壩體的具體壓實度和受力情況沒有做出具體研究。在設計過程中，還應對水庫所在地的常年氣候以及地理環境進行分析，并針對相應問題做出預案，提高水庫壩體的安全性。

參考文獻

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

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

[3]盧山.水庫大壩除險加固工程設計及施工技術[J].現代農業科技，2015，11：211-212.

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