淺論水利工程除險加固重要性及除險加固方法

李偉 崔振雄

摘?要：水利是國民經濟的基礎設施和基礎產業，影響著經濟的生存發展以及農業、氣候、發電和防洪問題。在其規劃過程中，由于某些水利項目設計流量平均值和實際流量之間存在差距，水利工程的實際使用風險很大。此外，由于一些工作的緊迫性，維護風險沒有得到充分考慮，建筑條件也沒有得到充分考慮，因此后期補足及時除險加固非常重要。

關鍵詞：水利工程；除險加固；防洪

一、概述

水利工程在全國各地發揮著重要作用，在維護人民生命財產安全和保障經濟社會發展中發揮著重要作用。它除了灌溉、發電和可持續性之外，還有一系列其他潛在影響，如改善水的管理和當地環境的可持續性，這是社會比較關切的問題。但目前，我國經營的許多水利工程面臨不同的問題，特別是年代久遠，既沒有技術也沒有財政資源，防滲性能差。此外，隨著時間的推移，建筑材料的腐蝕程度遠高于其正確使用的程度，為了解決這些問題，必須及時加強除險加固風險防范措施，以降低風險，確保人員和資產的安全，促進經濟發展。長期以來，相關部門一直非常關注除險加固技術，迄今為止，該技術已被用于獲取更多經驗，并建立一個更全面的系統。

二、水利工程除險加固的重要性

水利工程除對其進行除險加固外，良好的社會效益主要來自該項目技術、質量水平的提高以及該地區經濟的發展和社會能源資源的改善。該地區經濟的持續和諧發展，農業生產水平的不斷改進和水利工程的作用充分發揮，無疑促進了當地社會秩序的有效運行。項目實施后，灌溉和排水能源極大地激勵了農民擴大生產。為了整個國家的利益，水資源管理要實現可持續發展。通信聯系渠系間的紐帶改造和管理大大增加了灌溉、排水、環境和交通一體化領域的公共服務，促進水利改革。在水利工程中，大壩是一座共用常見建筑，對控制水源起著舉足輕重的作用。防洪壩和水庫的建設有助于雨季及時排水，保護水利項目的發展效果，調整降雨量的增加，在降雨量減少的情況下開閘排出水，以保證農業的發展。由于水利工程建設時間較長，輸送水能力相對較小，通過增加除險加固，一些風險水利工程可以迅速改善和投入使用。

三、水利工程除險加固的特點

（一）水利工程的建設時間跨度較長

由于在20世紀末期，大部分的水利工程都已經開始建設。在那個時期，設計水平和啟閉機機構的選擇都受到了限制，導致了一些技術上的問題。隨著時間的推移，這些工程中的設備逐漸老化，技術水平也在不斷進步。使得一些設備機器零件變得過時、有故障，有時甚至無法控制。同時，這些設備幾乎已經達到了或超過了使用壽命，進一步增加了工程的安全風險。

除了設備老化的問題外，水利工程還面臨著其他挑戰。在建設時期，由于原材料質量和技術水平較低，加上當時使用的建筑技術有限，導致工程的老化和功能下降逐漸嚴重。這些問題不僅影響了工程的使用壽命，還增加了安全風險。

為了解決這些問題，需要采取一系列措施。首先，應該加強設備的維護和更新，以確保其正常運行和使用壽命。其次，應該提高工程的設計水平和建筑技術水平，可以提高工程的質量和安全性。最后，應該加強工程的管理和監管，以確保其安全、可靠地運行。

（二）隨著城市的發展，對工程水平的要求也在不斷提高

特別是在防洪排澇方面，由于過去的一些工程設計標準較低，導致設施水平不足，難以應對大規模的降雨和洪水。這不僅給城市居民帶來了安全隱患，也給城市的發展帶來了很大的困擾。

為了解決這些問題，需要提高防洪排澇設施的水平。這需要從多個方面入手，包括提高設計標準、加強設施的維護和更新、加強工程管理等。同時，還需要考慮如何降低防洪工程恢復的復雜性和成本，以便更有效地應對洪水災害。

為了滿足城市發展的需要，還需要加強城市規劃和管理。城市規劃應該充分考慮防洪排澇的需求，合理布局排水系統，提高城市的排水能力。同時，還需要加強城市管理，確保各項防洪排澇措施得到有效執行。

四、水利工程除險加固的具體方法

（一）施工前的工程勘察是水利工程中不可或缺的一環

為了確保工程設計的合理性和準確性，需要對水利工程進行全面的地質勘察、測量等工作。這些工作的目的是獲取工程所在地的地質構造、巖土性質、地下水情況等重要信息，為工程設計和施工提供科學依據。在實際施工中，壩體表面的處理是一個重要的環節。由于壩體外表面可能會發生變形，這會對受損部位的灌漿處理造成一定的影響。因此，在進行施工前，需要進行充分的勘察和評估，以確保施工的順利進行。在進行水利工程勘察時，需要關注許多方面的問題。例如，壩體表面是否出現局部裂縫、集中滲漏或浸潤線出逸點等問題。這些問題可能會對施工的緊迫性產生影響，因此需要及時處理。為了確保施工的順利進行，還需要對施工人員進行技術培訓和安全教育。通過這些措施，可以有效地提高施工效率和質量，降低工程風險。在水利工程勘察過程中，需要注意一些細節問題。例如，當壩體表面沒有雜質和附著物時，需要特別記錄塔的接觸滲漏點。這些細節問題可能會對施工造成一定的影響，因此需要進行全面的勘察和評估。通過科學合理地勘察和評估，可以有效地降低水利工程施工中的風險，提高工程質量。

（二）施工中具體灌漿設計

在設計過程中，設計師通常需要設計漿液和孔的位置，只要它們符合標準要求，并且相對簡單粗糙。依據大壩結構特點、內容，灌漿結構可分為以下幾個組成部分：

（1）灌漿類型的選擇。劈裂灌漿法并不適用于所有工程的除險加固，基于這個原因，需依據前期的調查結果選擇合適的灌漿方法。通過對我們現階段防洪工程設計的研究分析，會出現兩種不同的情況：第一，如果壩頂有完整的瀝青路面，劈裂灌漿法不能劈裂壩體，形成帷幕，這需要充填灌漿。第二，如果出現滲漏，我們必須首先研究地面情況，需確定好準確的滲透情況，再施以充填灌漿法就可以解決。

（2）鉆孔位置調整。對于灌漿口的配置應根據壩體中隱藏的位置、應力和危險特征來進行確定，依據特征可分為岸坡和河槽段。河槽段可以在大壩軸線上方用一條線鉆孔。鉆孔實施中，岸坡段則應首先布孔先進行灌漿，在后期設計施工中布設鉆孔可沿壩軸線鉆孔，并與帷幕連接。單孔灌漿之間的距離通常至少應為五天，但根據近年來頒布的成文規定，距離主要由灌漿進入裂縫形成固結狀決定。

（3）灌漿壓力計算是一個復雜的過程，需要綜合考慮多種因素。首先，我們需要計算鉆孔起裂的最小主應力值。它決定了土壤在受到壓力時是否會發生破裂。最小主應力值可以通過實驗或經驗公式來獲得。

我們要考慮大主應力，也就是處于三相約束狀態的第二個主應力。這個應力與土壤的強度和應力狀態有關，對于確定土壤的穩定性非常重要。

有了最小主應力和大主應力，我們就可以進一步計算灌漿壓力了。灌漿壓力需要根據土壤的軸抗拉強度進行計算，這是土壤抵抗拉伸破壞的能力。最后，我們需要考慮圓孔的應力集中系數。這個系數是一個介于2.25和2.5之間的數值，用于修正由于孔洞形狀引起的應力集中效應。

（4）漿液選用。在灌漿實施過程中，灌漿液的選擇至關重要，為確保灌漿質量，可以通過選擇適當的泥漿來進行灌注。因不同的泥漿質量直接影響防滲透效果、固結速度和形成帷幕。因此，灌漿前，必須依據土質黏性選擇不同的泥漿，并在泥漿中加入適合的添加劑，檢查物理指標，從而保證泥漿的穩定性和灌溉能力，得以形成滲透漿體。

（三）灌漿過程的精確控制

灌漿過程的準確控制如下：（1）鉆孔位置根據實際計算數據，按照相關標準確定，鉆孔位置一經確定不得任意改變。鉆孔位置一旦改變會破壞整個裂紋效應，就難以形成有效的劈裂。（2）鉆孔深度確定時，一般按高于隱患深度3m的標準確定，所以要在合理范圍內加以鉆孔。而一些防洪工程壩體含有石塊，這反過來可能會影響鉆孔。在這種情況下，為了保證深度，必須針對問題產生的原因進行分析和研究。另外，如果大壩是巖石的話，則要及時與初始的設計人員溝通至關重要。（3）工作人員應通過現代電子手段精準確定漿液的稠度和數量，以避免因大量灌漿而使劈裂寬度和長度不能閉合從而產生加固不良的風險。（4）灌漿壓力是直接影響壩體劈裂和安全的重要因素。工程師應計算大壩的最大沖擊壓力，并使用精確的儀器控制沖擊壓力。同時，通過有效手段，壓力逐漸加大，大壩劈裂，但要控制好內部是劈裂還是不劈裂的原則。

（四）完善水利工程的監測設施

依據現階段水利工程高質量的發展要求，可以統籌推進除險加固工程工作。此外，需結合病險工程除險加固項目的實施、建設、完善雨水情況測量報送及監測預警，防汛道路及通信設施、管理用房等相關的配套設施，增強極端氣候下的信息報送和預警發布等。

五、水利工程除險加固中存在的問題

防洪壩數據不足：技術和環境限制導致原始數據記錄不充分，增加了除險加固的難度和風險。這樣可能導致不適當的除險加固，加上缺乏水下和地下結構數據，使得安全評估困難，影響加固程度。

施工人員技術不足：許多施工人員缺乏專業知識，影響了工程設計的質量和效果。目前，我國病險水利工程除險加固的工程設計人員存在欠缺，許多外聘人員技能不足。

大壩滲漏問題：壩基、壩體和繞壩滲漏是常見問題，影響工程效益，增加揚壓力。

庫溢洪道施工問題：設計師為節省成本使用砂漿接頭，這樣很難達到溢洪道的建設標準。此外，溢洪道的泄洪能力系數理論性太強，與實際有偏差。

六、水庫除險加固的對策

（一）搜集主數據

基本信息的收集是水利工程除險加固的基本措施，需要對水利工程進行更多的控制，在沒有未經處理的信息和管理數據的情況下需要更多的地質勘查活動，并根據水利工程的實際位置和發展計劃對水利工程狀況進行全面的驗證。水利工程除險加固需要更好的科學方法，更好地了解水利工程，更好地理解新技術和新材料，更好地理解除險加固設計建設的必要性，并加強與主管部門的溝通，以避免不必要的工作。

（二）提高設計施工人員的專業水平

若要水利工程項目科學、合理、符合要求，設計符合防洪要求。設計人員須具備較高的專業能力，工程施工人員須具備較強操作能力。為了提高設計人員的專業水平，可以定期舉辦水利工程設計能力研討會，并邀請所有設計人員參加，以得到解決設計問題的具體措施。迅速提高設計人員水平，熟悉設計內容，使工作得以圓滿完成。

（三）提高水利工程的工程質量

水利工程建設易出現的質量問題主要是滲漏、裂縫或者是滑坡，其中有些問題也會與滲漏有關。因此，防范水利工程質量問題，首要任務是防止滲透，可采用一般程序的防滲原則，即上堵下排。具體來講，比如垂直防滲主要使用防滲墻、帷幕灌漿法提供防滲。水平防滲主要是通過黏土鋪蓋來保護堤防不受侵蝕。

（四）溢洪道設置正確

為避免水利工程溢洪道設計中出現問題，有必要比較建設方案，從改善水利工程溢洪道的徑流能力中進行選擇。設計底板和側墻時，建議同時使用混凝土來加固板和側壁。如果原始排水溝底板和側壁由混凝土組成，則可以在加固設計過程中使用混凝土材質進行加厚和加寬。此外，在計算水流量時，必須仔細分析實際情況，因為實際流域無法平坦化，以有效避免溢水。

（五）災后水毀情況調查

洪水中防洪工程體系發揮了重要的作用，但也遭受了不同程度的損毀，同時暴露出不少短板弱項，進行災后復盤檢視，找準弱項，有的放矢地補齊短板完善流域防洪工程體系，筑牢防洪安全屏障。

七、水利工程除險加固施工注意事項

（一）準確計算小型水庫泄洪能力

在計算小型水庫的泄洪能力時，現長期使用的泄洪道堵塞或變形段可能導致計算中出現誤差。為此，必須正常進行除險加固，使泄洪道變形系數正常，以免增加風險。此外，還要考慮實時流量測量，以便更準確地進行計算，并科學合理除險加固設計。

（二）復查除險加固技術方案

在設計過程中，實際因素考慮較少，設計師通常利用自身在加固水利工程和水利工程施工方面的經驗，實地調查和記錄有關數據比較少。這將導致設計與實際情況之間出現偏差，故操作中要對各項計算數據、相關參數、執行成本等復查，復查過程中若出現問題，及時對施工現場進行審核，以確保工程施工的效率和整體質量。

考慮到我國水利工程維護工作的規模、復雜性和普遍難度，水利工程中的疾病風險、安全風險較高，工程的安全受到威脅。因此，加強除險加固處理并保持水利工程項目的安全穩定運行至關重要，迫切需要具體的研究措施。

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作者簡介：李偉（1979—?），女，漢族，河北唐山人，本科，工程師，研究方向：水利工程技術與工程管理；崔振雄（1986—?），男，漢族，河北唐山人，本科，助理工程師，研究方向：水利工程技術與工程管理。