水利工程中壩體建筑加固設計技術的研究

張培峰

1 水庫除險加固設計前的技術要點分析

1.1 地質勘察

地質勘察在水庫除險加固設計過程中尤為重要。如果壩體有滲漏或壩基不穩定，就必須加強對壩體、壩腳、壩基的勘探。地勘的方法包括鉆探、探坑、探槽等，采用鉆探布孔方式；若溢洪道、輸水涵（洞）等其它主要建筑物有危險的情形，應重點進行勘探。

1.2 地形測量

水庫除險加固，需要對水庫除險加固范圍進行詳細的地形測量。主要建筑物的平面測量和橫斷面測量是關鍵點。設計（包括整個庫區）所需的1：500總體規劃以及主建筑1：100的橫斷面和縱斷面。

1.3 資料收集

主要通過對周圍村民和當地水管人員的訪談，并通過現場勘察，拍攝等方式，收集水庫的基本歷史和現狀。

2 水庫除險加固工程問題及其設計的技術要點

2.1 壩體問題除險加固設計的技術要點

水庫存在的問題有：防洪能力不足，滲漏不安全，結構不安全等，具體表現在壩頂高程不能滿足防洪高度的要求；前后壩坡滑坡、塌方導致壩坡甚至壩體失穩；壩體透水性強、浸潤線較高、壩基滲漏、下游無排水棱體或排水棱體失效、發生管涌等。當壩頂高度不符合計算洪水標高要求時，可采用加高壩體或增設防浪墻等方法。

2.2 壩基問題除險加固設計的技術要點

水庫壩基設計存在的問題主要是由于先天性地質缺陷。由于缺乏足夠的地質勘探，一些水庫建在熔巖或深覆蓋地區，施工開始前沒有進行新基巖開挖，導致壩基滲漏。早期建造的一些水庫受到當時的質量監測和施工技術的限制，這導致許多工程的碾壓強度存在欠缺，或許多填筑材料未被完全粉碎就被施工使用。一些老水庫經過數次加高加厚后，壩基和壩基兩側的邊坡未得到妥善處理，造成滲漏問題。壩基除險加固處理主要采用以下技術：立式防滲漏處理技術。混凝土防滲墻的施工及高壓噴射灌漿防滲施工技術的應用。水平防滲漏處理技術。水平防滲漏處理技術主要是指水平鋪蓋。水平鋪蓋物分為天然粘土鋪蓋和人造填充粘土覆蓋物。粘土可以在當地獲得，不僅成本低，而且簡單易行。

2.3 溢洪道問題除險加固設計的技術要點

在對現有水庫的調查中，發現大部分水庫溢洪道一般存在以下問題：溢洪道位置不合理或無溢洪道、高程設置不合理、斷面積小、岸墻損壞、底板沖刷嚴重、無消能防沖設施或根本沒有溢洪道。由于溢洪道在水庫中的特殊作用，筆者認為溢洪道除險加固的重要性堪比壩體的除險加固，甚至更甚，必須給予足夠的重視。

2.3.1 溢洪道的位置不合理或沒有溢洪道

根據實際地形和地質情況，結合上游和下游河流的方向，在適當的位置建造新的溢洪道。高程不合理處理：根據對水庫庫區的調洪演算和興利庫容的計算，確定最合理的溢洪道的溢流堰頂高程，以實現水資源最大限度利用而不影響壩體的防洪安全的目的。

2.3.2 斷面積小處理

如果計算出當前斷面尺寸不能滿足泄洪要求，則應適當擴大溢洪道寬度，或增加溢洪道側墻高度以滿足泄洪要求。

2.3.3 岸墻、底板等結構破損嚴重處理

對岸墻、底板進行拆除重建處理，底板采用混凝土或鋼筋混凝土進行防護，岸墻可以用砂漿砌筑或混凝土襯砌。

2.3.4 消能防沖處理

對于地質條件較好的，特別是巖性地質的水庫，可考慮采用流式溢洪道；如果地形條件好，可以根據實際地形采用底流消能或底流加坎消能的防沖設施。

2.4 輸水涵（洞）問題除險加固設計的技術要點

輸水涵（洞）是水庫除險加固的重要內容之一。主要問題是：涵管體內裂縫、侵蝕或漏水；涵（洞）外圍的接觸損傷甚至泄漏通道的形成；入口和出口閘門以及設備開啟和關閉老化，缺失等。上述問題基本上是水庫輸水涵（洞）除險加固中的常見問題，如果涵（洞）的內徑大于或等于1.0m，則可以采用灌漿防滲方法優先處理內套管。也可采用對原涵（洞）直接進行襯砌加固處理。如果涵（洞）的內徑為1.0m或更小，采用上述處理方法將非常困難。筆者建議進行拆遷重建，以達到根除病險的目的。拆遷重建主要有四種治理方案：易址重建、原址破壩改造、頂管和倒虹吸。易址重建選址時，可優先選擇開挖方式，這樣可以永絕大壩因為涵管再次出現險情；對于原始水庫，筆者認為壩高不足6m時可考慮破壩處理方式；當壩高超過6m時，由于破壩造成的開挖量大且不經濟，或者在沒有破壩條件時可以采用頂管法；最后一種處理方法比較簡單，采用倒吸虹管和真空泵并設置入水口和出水消能設施，但難以維護和操作，對水庫的維護和管理往往是當地村民，管理水平較低，筆者一般不建議采用。

3 結束語

水庫對周邊地區的發展和居民生活有著深遠的影響。水庫質量存在隱患，必然會對周邊居民的生命財產造成威脅。因此，有必要定期檢查水庫的質量和安全，并針對存在的隱患進行除險加固。

[1]白永年，等著.中國堤壩防滲加固新技術.北京：中國水利水電出版社，2001.

[2]劉武，李曉強.小型水庫除險加固處理方案與水庫利用探討[J].陜西水利，2009.