水庫除險加固施工中土工材料的應用

張汛

【摘要】除險水庫不僅不能發揮工程上的效益，而且還對人們的生命安全問題造成了威脅，本文從土壩的頂部，壩坡的加固方面，防止滲漏和抗震加固方面對水庫除險加固方面進行了闡述。

【關鍵詞】除險加固；土壩設計；防滲設計

引言

水庫是我國水利工程體系的重要組成部分，承擔著防洪，供水，灌溉等許多十分重要的功能，我國大部分的水庫都是在上世紀50～70年代建成的，由于剛開始建時技術的不足，后天的失修，經過日月的積累，嚴重威脅了人們的生命安全，而且嚴重的影響了水庫作用的充分發揮，病險水庫的除險加固一直以來都是水利部門十分重視和關注的一項工作，意義深遠，責任重大，任務也十分艱巨，本文主要針對此類問題進行分析，而且還指明了其中的重點和一些可行的措施。

一、加固設計方案的比較和選擇。

病險水庫存在的主要的問題是水庫防洪的標準太低，壩頂的超高或者是壩體嚴重的漏水現象，還有壩坡的不穩定性，輸水管的斷裂或者是幾種情況都同時出現，原則上不加高的壩頂的工程，適當的加大樞紐的泄洪的方式來使水庫達到不漏水的標準。小型水庫的建筑物除險加固，應以安全經濟，簡單施工，質量的易于控制的原則，針對具體的問題進行具體的分析，并找到合適的解決措施。

二、土壩的設計。

1.壩頂超高的計算。

壩頂超高計算的依據是《碾壓式土石壩設計規范》SL274–2001公式：

d=R+e+a 式中：

d–壩頂超高，以m計；

R–波浪沿壩坡爬高，以m計；

e-最大風壅水面最大高度，以m計；

a-壩頂安全加高，以m計；

2.壩頂和壩坡的設計。

水庫大壩除險加固的關鍵環節是壩頂，壩坡加固設計。提高水庫大壩的壩頂的穩定性，需要對壩頂的路面進行合理的排水設計，一般情況，有利于壩頂的排水的方式是水庫大壩的壩頂路面可以向下游方向傾斜20%以下，還要在下游側面鋪設路緣石，讓壩頂的排水溝和排水口連接起來。另外一個方面，還要注意水庫大壩壩頂的高程問題。要讓壩頂的高程和寬度符合一些規定的標準。水庫大壩除險加固設計中最重要的是邊坡比例，確定大壩的邊坡比例要考慮壩型，壩基，壩體，壩高等因素。判斷壩坡是否達到穩定標準，要通過壩體承受的荷載來計算壩坡的抗滑穩定性和壩坡滲流。要根據安全可靠，施工方便，就地取材。節約成本的原則來對水庫大壩護坡進行設計，還要采用一些其他比較重要的護坡方式，例如，預制砼和現澆砼。但是，還需要注意一些問題，例如，設置足夠的縱橫縫和排水口，以及在坡腳設置基座，這些都是要在采用現澆砼進行護坡加固是要注意的。反濾和抵御風浪沖擊可以設定反濾層與上游坡的厚度，草皮護坡這種措施可以用來加固水庫大壩下游的護坡。

（1）壩頂的設計。

首先，需要確定水庫壩頂的高程，然后還要確定壩頂的寬度，壩頂應采用20cm的厚砂石路面，兩側還要鋪設路緣石。

（2）壩坡的設計。

不僅要注意護坡設計，還要注意防滲設計。由于壩體出溢點比較高，為了防止壩坡土發生滲透，也為了保護壩坡不受下游的波浪的沖刷和方便檢修一般都采用貼坡排水體。邊坡一般采用1：3，采用厚卵石200mm，厚塊石400mm。為了更好的設計壩坡，首先，還要對蓋重厚度進行計算。

式中：

Ja～x-表層土在壩下坡腳點滲透比降；

GS-表層土的土粒比重；

nl-表層土的孔隙率；

K-安全系數；

tl-表層土的厚度；

y-排水蓋重層的容重；

其次，還要對蓋重長度進行計算。

式中：

Xr-相對不透水鋪蓋的等效長度；

t-鋪蓋厚度；

K-安全系數；

tl-表層土的厚度；

三、要正確的處理壩基的問題。

垂直防滲方案一般都用于解決壩基的防滲問題，粘土防滲截水槽及灌漿帷幕構成了防滲設施。混凝土蓋板頂部的處理和涂刷粘土泥漿都必須要在壩防滲截水槽粘土截水槽回填前做好；壩基巖段及溢洪道控制段都屬于基礎灌漿段。壩基石應閃長巖以q≤51u作為相對不透水層界限為灌漿深度設置帷幕灌漿。

四、大壩防滲的處理設計。

為了讓大壩更加的堅固和安全，我們要對大壩進行加固，滲漏問題是影響小型水庫大壩安全最主要的一個因素，我們一般采用灌漿處理的方法解決這個問題。壩體灌漿和壩基灌漿都屬于大壩灌漿，基礎帷幕灌漿屬于壩基灌漿，而高壓噴射灌漿，劈裂灌漿和壩體充填灌漿都屬于壩體灌漿，其中最常用的是高壓噴射灌漿和壩體充填灌漿。

五、灌漿的設計。

1）布孔：劈裂灌漿和帷幕灌漿都是在壩軸線上布置而其中的劈裂灌漿一般采用單排布置，而帷幕河床段才用的也是單排布孔，而兩岸的壩間采用的是雙排布孔。這些都是為了解決水庫土壩存在的隱患問題。

2）孔深：劈裂灌漿是在壩身填土和壩基殘積土層中進行的，而帷幕灌漿是在壩基巖層中進行的，按透水度q<5Lu對帷幕灌漿深度進行相對隔水層控制。

3）漿液的選擇：應當選擇粉質粘土，外摻入15%的普通硅酸鹽水泥，這些標準都是根據對當地粘土泥漿的物理力學性能實驗總結出來的結果。

4）確定合適的灌漿壓力：劈裂灌漿的壓力不能大于0.2Mpa，帷幕灌漿壓力必須控制在0.5～0.8Mpa。

六、對大壩抗震進行加固設計。

砂土填筑的水庫大壩在遇到地震時，容易產生液化破壞，所以我們才需要對大壩進行抗震加固的設計，我們可以采用置換，拋石壓重，人工加密和設置排水減壓井等類似的方法。

結語：

病險水庫除險加固處理順利實施和保證加固處理效果的關鍵是合理確定和不斷完善除險加固的設計方案。水利工程建設的重要內容之一是水庫除險加固。為了保障水庫的安全運行，提高水庫蓄水調節的能力和實現水資源可持續發展利用的需要，我們應該開展病險水庫的除險加固，提高水庫的防洪能力，更應該發揮水庫的供水效益。

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