水庫大壩設計問題分析

宓洪勛

摘要：大壩作為水庫工程建設中較為重要的組成部分，在大壩建筑開始之前，需要對大壩整體工程進行設計。大壩設計的好壞與其日后的安全運行和運行效益息息相關，因此在設計時需要針對各項因素進行綜合考慮，有效的克服各種制約因素的影響，并盡量規避施工和運行可能出現的問題，確保大壩投入運行的安全性和可靠性。

關鍵詞：水庫工程;大壩設計;開挖方式;基層地質;防洪;抗震;結構

1大壩工程的基礎開挖方式設計

在具體大壩建設時，壩基作為基礎工程，通常情況下大壩壩基挖掘可以采用臺階式挖掘形式，但為了保證挖掘的安全性和穩定性，全面對大壩工程臺階進行全面優化。具體設計時，工程臺階的寬度宜為壩基底部的50%以上，開挖坡度要求符合1：0.35的標準，合理設計壩基傾斜角度，確保壩體具有較好的穩定性。在實際操作過程中，當基層巖理出現變化時，則要根據實際情況進行挖掘調整，當砂質巖巖層較為松軟時，則宜適當擴展深度，并針對周邊巖層進行拋錨加固，保證壩坡巖層的穩定性。當結構巖層為花崗巖和大理石時，則宜按1：0.6的巖層節理變化進行調整，同時還要適當減少挖掘深度和壩坡周邊的拋錨加固。針對于大壩周邊的自然環境，可以采取混凝土噴灑加固，以此來減少自然環境對壩體的自然侵蝕。

2基層地質問題的設計處理

水庫大壩多興建于河流上，在這種地質中常伴有斷層和間層等特殊地質，興建是存在較多的危險品。通過合理設計挖掘施工，挖掘過程中注意調整軟夾層的寬度，確保挖深與實際斷面安全要求相符。針對于斷層和夾層密集地質區域，則需要根據實際情況合理進行設計。在大壩基層設計時，需要遵循建筑的基本理念，有效的彌補地質缺陷，并在原有基礎上適當增加建設設計標準要求。

3水庫大壩的防洪設計

在水庫大壩設計之初，需要提前對所需要的資料進行收集，實地勘查具體的水文地質情況，收集水文資料，并針對收集到的信息資料進行分析，進一步確定水庫大壩防洪標準，制定科學的污期方案和應急措施，全面提高水庫大壩防洪設計水平，確保水庫大壩能夠安全度汛。

4水庫大壩的抗震設計

部分水庫大壩采用填筑砂石進行修建，一旦有地震發生，必然會造成砂土液化問題，給水庫帶為較大的破壞。因此需要針對水庫大壩進行抗震設計，并在抗震設計時積極采取置換法、拋石壓重法和人工加密法等。可以通守將液化區內的砂土挖除，將具有較好抗液化性能的石渣填筑在液化區內。拋石壓重法則通過對砂土表面進行加壓，從而提高砂土應力。人工加密法采用的是振沖和強夯的措施，以此來提高砂土的密實度。另外，在抗震設計過程中，宜采用直線或是微向上游彎曲的曲線作為土石壩的壩軸線。筑壩材料盡量選擇具有較好抗震性和抗滲穩定性、組配良好的土石材料。當土石壩位于設計烈度為8度和9度的地震區時，則應對壩頂進行適當加寬，并將壩坡進行放緩處理。

5水庫大壩的防滲設計

在水庫大壩防滲設計工作中，主要以水平防滲和垂直防滲兩種方式為主，在具體防滲設計中需要遵循上截下排的原則，即通過在上游迎水面對滲水進行阻截，在下游背水面設置排水和導滲，及時排出滲水。

上游截滲透中還包括許多處理方法，壩體除均質土壩以外，以心墻體截滲為主，心墻主要為黏土心墻、瀝青心墻及混凝土心墻等。壩基截滲以灌漿法應用最多，而壩基灌漿主要是根據壩基地質條件的不同，選用不同的灌漿方式。當壩基為巖石，且存在裂縫時，應采用固結灌漿處理;當壩基為巖石或砂礫石地基時若存在滲漏通道，應采用帷幕灌漿;當壩基為淤泥質土、粉質粘土地層以及粉土、砂土、礫石、卵（碎）石等松散透水地基或填筑體時采用高噴灌漿處理;根據噴射方法的不同，又分為旋噴、擺噴和定噴。在下游排水導滲法設計過程中，主要以導滲溝法、貼皮排水法和排滲溝法為主。

6水庫大壩結構的設計

水庫大壩結構設計需要遵循安全性和穩定性的原則，在設計時需要對相關資料進行收集和整理，有效的保證工程設計的質量，同時還要提高水庫大壩結構的穩定性和安全性。設計時要合理對壩頂高程和寬度進行確定，做好壩頂排水設施的設置，合理確定壩坡坡度，具體需要與大壩實際情況和大壩坡度相結合。大壩壩坡穩定性的設計需要與壩體荷載相結合，確保與相關規范要求相符。水庫大壩護坡宜采用安全、可靠的護砌材料。另外，在實際設計時，還需要針對壩基及輸水洞基礎采取有效的措施，避免出現不均勻沉降問題。

7放水洞和溢洪道除險加固設計

通常，要結合水庫大壩工程的實際情況，按照安全、可靠、經濟、實用的原則選擇放水洞加固方案。水庫大壩采用的是開敞式溢洪道的，其軸線通常采用直線設計，堰頂高程和水庫正常蓄水位要保持一致。在條件允許的情況下，水庫大壩溢洪道最好設置在巖石地基上，根據水流條件、防沖要求、地質條件、地形等確定溢洪道的護砌寬度與長度，水庫大壩放水洞的加固設計，要遵循經濟實用、安全可靠的原則，根據水庫大壩的具體情況，來選擇最佳的加固方案。放水洞加固方案主要有砼矩形涵洞加固、洞身拆除重建方案等等。砼矩形涵洞加固方案是將洞深進行補漏、補強，對水庫大壩的隱患部位進行加固，補抹防水涂料、高強砂漿以及環氧砂漿等，在放水洞內添置玻璃鋼管、PE管、內襯鋼管等，使用混凝土填筑原放水洞和內襯管的空隙。

8結束語

水庫大壩宜由專業設計人員進行，遵循安全和穩定性原則，通過具體設計，有效的提高水庫大壩的蓄水抗旱能力，使其能夠有效的應對自然災害，合理調配水資源。水庫大壩設計的科學性和合理性，能夠有效的降低投資成本，全面提高水庫大壩建設的質量，為水庫大壩投入使用后穩定運營打下堅實的基礎。