水利大壩除險加固施工設(shè)計探討

方麗娟

山東省萊陽市河洛鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心 山東 煙臺 265206

引言

我國的水利工程建設(shè)距今已有多年歷史，早期修建的水利工程在持續(xù)長時間的作業(yè)之后，已經(jīng)出現(xiàn)了性能下降的趨勢，尤其是在實際運行的過程中承擔(dān)重要作用的水利大壩，有很多因為年久失修而存在安全隱患，嚴(yán)重威脅水利工程的健康發(fā)展。同時，由于早期的施工技術(shù)相對落后，致使水利工程在運行一段時間之后，水庫大壩的穩(wěn)定性能降低，這對水利工程的使用性能和使用壽命帶來極大影響，此時，就突出了除險加固施工技術(shù)的作用。實際工程中，合理的除險加固施工設(shè)計可以使水利工程的使用性能得到明顯提升，同時，還可以延長工程的使用壽命，為政府方面減輕一定的負(fù)擔(dān)，對水利工程的健康發(fā)展也具有積極意義。

1 我國水利工程中大壩的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著社會主義市場經(jīng)濟的高速運轉(zhuǎn)，各類科學(xué)技術(shù)水平日益提升，帶動了人民物質(zhì)生活的日益豐富。人口數(shù)量與人口密度的逐年激增，對于水利工程建設(shè)提出了更高的時代要求，既要提升大壩整體的防水性能，又要有效降低大壩滲漏、塌陷事故發(fā)生的概率，充分提升社會安全指數(shù)。值得注意的是，雖然近年來我國水利工程投資力度有所增強，但部分地區(qū)的大壩的使用時間較長，修建時間也相對久遠(yuǎn)，加之長期性、高強度、高頻率的水流沖刷與侵蝕，使我國各地區(qū)的大壩出現(xiàn)了不同程度的開裂現(xiàn)象。與此同時，部分地區(qū)開展大壩修筑的時間較早，所采取的修筑技術(shù)相對落后，建筑材料隨時間推移發(fā)生了風(fēng)沙化現(xiàn)象，僅依靠裂縫修補顯然是缺乏合理性的。個別區(qū)域的水利工程規(guī)劃設(shè)計不當(dāng)，致使當(dāng)?shù)卮髩蔚某休d性能難以抵擋高強度的水流沖刷，當(dāng)?shù)厮块T又缺乏行之有效的解決辦法，致使各類大壩開裂、空隙現(xiàn)象逐年累積，形成了嚴(yán)重的歷史遺留問題。除上述因素以外，隨著城市化、工業(yè)化建設(shè)的日益深入，在推動了社會經(jīng)濟發(fā)展的同時，也造成了不同程度的生態(tài)環(huán)境污染。污染嚴(yán)重的地區(qū)生態(tài)平衡遭受永久性破壞，加之綠化樹木的大規(guī)模無節(jié)制砍伐，致使城市水土流失現(xiàn)象日益加劇，森林的鎖水能力有所減弱，致使水患災(zāi)害日益嚴(yán)重，已成為阻礙我國未來發(fā)展的重要問題。21世紀(jì)，我國逐步進(jìn)入信息化時代，我國水利工程未來的發(fā)展面臨著機遇與挑戰(zhàn)并存的局面。一方面，各類新型技術(shù)在大壩構(gòu)建過程中的廣泛應(yīng)用，在一定程度上提升了水利工程建設(shè)水平，水利工程的發(fā)展逐步向科學(xué)化、合理化的方向穩(wěn)步邁進(jìn)；另一方面，傳統(tǒng)水患的日益加劇，也對現(xiàn)有的大壩設(shè)施提出了挑戰(zhàn)。與此同時，個別水患頻發(fā)的地區(qū)尚未形成系統(tǒng)化的大壩構(gòu)建與管控措施，在面對大規(guī)模水患災(zāi)害時，大壩的擋水能力捉襟見肘[1]。

2 水利大壩除險加固施工設(shè)計

2.1 水利大壩頂部加固設(shè)計工作

在水庫大壩運行過程中，壩頂需要承擔(dān)好部分的排水任務(wù)，所以，在對壩頂進(jìn)行除險加固設(shè)計的時候，應(yīng)將排水設(shè)計放進(jìn)到壩頂加固的工作中，在保證壩頂?shù)玫匠U加固的同時，還能夠促進(jìn)大壩順利地排除積水。對排水這一需求，壩頂路面應(yīng)當(dāng)保持一定的傾斜度，按標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的話，坡度應(yīng)當(dāng)控制在2%左右，這樣不但能夠保證整座大壩得到順利的排水，還利于部分的交通運輸功能。除此之外，在水利大壩除險加固中，壩頂高度的設(shè)計工作也是一項重要的項目。大壩的高度直接關(guān)系著攔截水位，若是壩頂?shù)母叨葻o法滿足工程設(shè)計的要求，將會給整座大壩的安全性埋下重大的隱患。所以，在開始進(jìn)行除險加固工作的時候，就應(yīng)科學(xué)的計算好壩頂?shù)母叨取Ｋ畮齑髩雾敳考庸淘O(shè)計工作是大壩防滲漏工作的第一步工作。

2.2 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》），計算出波高與波長，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。非正常運行條件下浪高為0.21h·m-1，波長為3.04λ·m-1）。

2.3 壩頂和壩坡工程加固設(shè)計

由于壩頂在工程中擔(dān)負(fù)著排水的任務(wù)，為此，在針對壩頂進(jìn)行設(shè)計時，除了要考慮壩頂?shù)母叨群蛯挾戎猓€需要在壩頂設(shè)計合理的排水系統(tǒng)，確保其能夠承擔(dān)起不同情況下的排水工作。為了保證壩坡的排水溝能夠有效地與下游的排水系統(tǒng)相連，在進(jìn)行壩坡設(shè)計時，需要做出適當(dāng)?shù)膬A斜，一般是將傾斜度控制在2%左右。針對已經(jīng)建成的水利大壩來說，由于以往的施工工藝和設(shè)備性能的限制，在壩體修建的過程中，很難保證壩體的壓實程度，均是采用人工堆砌的方式進(jìn)行施工，雖然設(shè)置了較大的高度和寬度，在一定程度上提升了壩體的穩(wěn)定性能，但是經(jīng)過長時間的水流作用，壩體的主體穩(wěn)定性已經(jīng)很難保證。此時，便可以在上下游的壩坡位置設(shè)置適當(dāng)?shù)膽昱_，戧臺的搭建使得壩體的寬度進(jìn)一步提升，相對應(yīng)的大壩主體的穩(wěn)定性能也就得以提升。戧臺在搭建的過程中，需要嚴(yán)格控制各個工序的施工質(zhì)量，保證路面清理、壓實程度以及土壤的含水率，進(jìn)而達(dá)到加固壩體的目的。

3 結(jié)束語

我國水利工程建設(shè)的高峰期為20世紀(jì)，距離現(xiàn)今的時間比較長，且彼時的用料質(zhì)量以及修筑技術(shù)均不高，因此，有些水庫大壩的滲漏問題較為嚴(yán)重，進(jìn)而產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響。所以，水利部門要及時分析好問題的出現(xiàn)原因，采取有效的措施來進(jìn)行除險加固設(shè)計以及施工，保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全，讓水庫大壩得以成為真正的利民工程。