水庫大壩除險加固防滲設計處理研究

鄭宇

摘 要： 如何保障水庫大壩穩定性和防滲效果，是水庫工程建設中應重視的主要問題。為了提升水庫大壩的建設效能，以宣城市郎溪縣某小型水庫除險加固項目為主要研究對象，結合該工程中大壩部分的加固防滲設計情況，對加固防滲設計的要求和應用的設計方法與思路進行充分分析，希望能夠為相關工程的建設提供借鑒的經驗和思路。

關鍵詞： 水庫大壩 除險加固 防滲設計 水庫工程

中圖分類號： TV54文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）06-0056-03

Research on the Treatment of the Design of Reinforcement and Seepage Control for Reservoir Dams

ZHENG Yu

Langxi County Bureau of Water Resources， Xuancheng， Anhui Province， 242100 China

Abstract： How to ensure the stability and anti-seepage effect of reservoir dams is a main issue that should be paid attention to in the construction of reservoir projects. In order to improve the construction efficiency of reservoir dams， taking the reinforcement project of a small reservoir in Langxi County in Xuancheng City as a main research object， and combined with the reinforcement and anti-seepage design of the dam in this project， this article fully analyzes requirements for reinforcement and anti-seepage design and its design methods and ideas， hoping to pro‐vide referential experience and ideas for the construction of related projects.

Key Words： Reservoir dam； Reinforcement for risk elimination； Anti seepage design； Reservoir project

水庫工程是水利工程的基本類型之一，其通過調洪蓄水來保障區域范圍內的水利條件，促進地區農業及經濟的發展。對于水庫工程的建設，應能夠以大壩的加固防滲設計為重點關注對象，強調防滲性能以及結構穩定性對大壩治理和水庫整體功能作用的影響。基于此，結合實例對水庫大壩除險加固防滲設計進行分析，對提升水庫大壩的建設水平具有積極的意義。

1 工程概況

本文案例水庫為小（2）型水庫。大壩為均質土壩，壩頂長度140.0 m，壩頂高程74.70～75.00 m，最大壩高11.50 m，壩頂寬度5.00 m。現狀迎水坡坡比為1∶3；背水坡坡比為1∶2.5，采用草皮護坡。基于大壩防滲設計的要求，對項目K0+000～K0+136段采用高壓擺噴防滲墻；同時以加固大壩溢洪道為主要目的，溢洪道上設交通橋。采用鋼筋砼結構，橋板采用C30現澆鋼筋砼橋板，厚400 mm；底板采用鋼筋混凝土底板，厚400 mm。底板底高程72.20 m，設計基底承載力110 kPa。

2 水庫大壩除險加固防滲的工作側重點

該水庫大壩存在以下幾個方面的問題：（1）壩頂混凝土道路面層存在縱橫向裂縫，其中壩頂縱向存在一處通長裂縫；（2）背水坡有多處大面積散滲，左壩段出逸點偏高，背水坡坡面局部塌陷；（3）無安全監測設施；（4）壩坡發現存在白蟻活動跡象。

溢洪道位于大壩左側，為開敞式明渠結構。溢洪道上游順水流方向設直立式漿砌石擋墻。溢洪道整體結構基本完好，局部有破損，修補即可。溢洪道控制段交通橋不滿足防汛交通要求[1]。

在經過滲流有限元計算復核后發現，滲透坡降不滿足要求，出逸點偏高且無貼坡反濾設施。且運行過程中大壩背水坡壩腳排水溝以上坡面有散浸、滲水現象。而壩頂部分因近年曾實施灌漿工程，壓力控制不當，已形成縱向裂縫；大壩迎水坡臨近溢洪道側護坡墊層被沖刷淘空，導致砼護坡局部塌陷。將該水庫大壩鑒定為病險水庫，需要對其進行除險加固設計優化，確保達到水庫大壩的安全運行標準[2]。

3 水庫大壩除險加固防滲設計的處理路徑

3.1 規范施工作業流程與行為

案例工程在水庫大壩的除險加固防滲設計中，主要劃分為壩體結構除險加固、大壩防滲加固、泄洪設施除險加固三方面的內容[3]。

在壩體結構的除險加固中，基于不改變原有工程布局的前提，背水坡清基后種植草皮并設縱橫排水系統，同時采取蟻巢開挖、藥物誘殺、藥物毒殺等措施來實現對白蟻的綜合防治；在大壩的防滲加固方面，主要采取高壓擺噴防滲設計；在泄洪設施除險加固方面，主要通過拆除重建溢洪道控制段和修復部分破損露筋處為主要內容。

在施工組織設計中，以主體工程的施工內容為例，應能夠在明確水庫現場基本施工條件和情況的基礎上，針對主要涉及到的高壓擺噴防滲墻、混凝土工程以及瀝青道路鋪設等環節和內容，加強相關作業標準參數與實際施工步驟流程的規劃設計。

以高壓擺噴防滲墻的施工組織設計為例，在該部分的設計中，基于防滲墻搭接長度不小于0.3 m的設計要求，強調施工前應在空曠地帶打試驗樁，明確氣壓、氣量等參數的大小，進而對噴灰量及攪拌速度進行優化調節，同時通過調整樁距驗證搭接長度是否滿足設計要求。施工組織設計應強調施工過程中遵循的參數標準和要求，控制漿液噴射壓力25～40 MPa、流量70～ 150 L/min，密度1.4～1.5 g/cm3，回漿密度≥1.3 g/cm3；氣體噴射壓力0.6～1.2 MPa、流量0.8～1.5 m3/min，氣嘴環狀間隙1.0～1.5 mm；土層中提升速度10～20 cm/min、擺噴擺速為提升速度值的0.8～1.0倍[4]。施工完成后應能夠選擇具有代表性的地層，對其進行高噴灌漿試驗。而在防滲墻的施工方面，則強調設計階段應明確鉆孔允許偏差、施工作業順序以及噴漿壓力、用漿量、提升速度等施工參數的相關要求，做好記錄和質量檢驗工作，以此來保障除險加固防滲設計符合水庫大壩的實際要求。

3.2 大壩穩定性計算分析

考慮各種外界客觀因素可能對工程質量和穩定性造成的影響，可以通過對大壩穩定系數的計算，明確各項因素對大壩穩定性影響的重要程度，進而依據計算結果，對水庫大壩進行除險加固優化設計，并適當采取能夠強化水土保持設計的措施和方案。

從水庫大壩的穩定性出發，案例工程應用BIM模型軟件，將大壩工程現場環境的勘察結果輸入到系統軟件中，直接依據系統程序和工具來對大壩穩定性進行分析。這一過程中，僅需要在系統軟件中輸入大壩設計建造的相關要求，即可實現對大壩穩定性結果的對比分析。例如：依據土石壩的設計規范要求，基于大壩土的抗剪強度指標內容，計算得到水庫大壩施工期、水位降落期以及穩定滲流期的大壩抗滑穩定安全系數，將其與大壩土的物理力學相關指標結合起來（見表1），對大壩斷面及滲流相關參數進行計算，可以得到不同工況下大壩邊坡的抗滑穩定性。

基于表1中的結果與斷面計算的結果，則可以得到表2中的數據。以水庫大壩迎水坡穩定情況的計算為例，如圖1所示，綜合以上抗滑穩定的計算結果，可以證實設計洪水水位降落至正常蓄水位工況下，大壩的穩定系數符合相關工程的建設要求。

在明確以上除險加固處理設計思路的基礎上，案例工程強調施工階段產生的廢水及雨水經充分沉淀后盡可能回用；及時清理排水溝及沉沙池中沉淀的泥沙，集中堆放施工材料，注重現場管理和監督，主體綠化工程盡量安排春秋季種植；工程竣工后需注重水土保持措施與后續綠化景觀的管理養護，確保水土保持功能正常發揮[5]。

3.3 完善大壩施工技術應用標準

從工程技術操作規范性的角度進行優化設計，應能夠在遵循技術應用基本流程的前提下，圍繞大壩設計建造的要求，完善用于大壩施工技術應用的標準，以便能夠讓各項設計內容真正落實。

具體而言，在水庫大壩的除險加固防滲設計中，應強調明確施工技術應用過程中涉及到的材料參數、施工參數標準，嚴格按照現行規范實施，并編制符合大壩工程現場情況的施工圖紙，在圖紙中明確相應的設計參數值。例如：案例水庫工程中的混凝土用量主要體現在溢洪道拆建中，主要采用商品混凝土，膠輪車配合1 m3自動翻斗車運至各施工工作面，采用2.2 kW插入式振搗器和平板式振搗器振搗。

在混凝土工程的施工中，基于除險加固防滲設計的目的和要求，應能夠在技術應用中體現以下幾個方面的標準要求：

在基礎開挖后，應及時進行基面找平和測量放線，加強抽水，嚴禁地基表層被水浸入，及時將砼墊層澆好。然后再進行立模作業，按照扎筋、安裝止水、瀝青板和砼澆筑、養護拆模的順序進行施工。在模板制作階段，要體現模板強度與剛度的制作標準和要求等內容，強調模板拼縫連接的緊密型，模板表面涂刷脫模劑。在混凝土澆筑施工部分，設計要求混凝土振搗和攪拌作業過程中壓縮水壓力35～40 MPa，水流量70～80 L/min，提升速度10 cm/min，轉動速度8～10 r/min，擺角不小于30°；在混凝土表面防腐處理部分，按《工業建筑防腐蝕設計標準》（G/T 50046—2018）要求做好建筑物和設備的防腐[6]。其中，混凝土最大水灰比0.55，最小水泥用量300 kg/m3，控制裂縫寬度不超過0.20 mm。

3.4 建立健全工程信息化

采用信息化的系統和監測手段，通過水雨情測報、安全監測、視頻監控等設備，實現對水庫大壩除險加固防滲處理前后的實時監控，對監測中發現的異常情況進行及時預警。案例工程在大壩的除險加固防滲設計中，以工程現場的氣象、水文、地質災害等方面為重點，針對超過水庫汛限水位情況下的大壩、溢洪道、輸水涵管等關鍵部位進行加密監測，對可能因超標洪水導致滲漏、管涌的情況，能夠及時發出預警。

4 結語

綜上所述，做好水庫大壩的除險加固防滲設計，有利于保障水庫大壩的運行安全和工程建設質量。結合案例工程水庫大壩建設實際要求和現場情況，對水庫大壩的除險加固防滲設計，應從水庫大壩設計規劃的相關參數入手，在對相關防滲系數進行科學計算的基礎上，結合環境保護與工程管理的要求，充分發揮信息化技術和系統的作用，保障水庫大壩設計的科學性。

參考文獻

[1]劉勝利.某水庫大壩防滲加固處理設計方案[J].河南水利與南水北調，2023，52（3）：71-72.

[2]聶鵬，譚歆，劉棟.車田江水庫除險加固工程中的防滲處理設計[J].湖南工業職業技術學院學報，2023， 23（1）：20-23，47.

[3]楊奎.防滲處理設計在水庫除險加固工程中的應用[J].黑龍江水利科技，2022，50（2）：158-160.

[4]江波.中小型水庫大壩除險加固防滲設計的處理措施[J].工程技術研究，2021，6（14）：239-240.

[5]唐剛.小型水庫除險加固工程中灌漿施工技術的應用[J].低碳世界，2023，13（11）：76-78.

[6]舒志泉.石河水庫除險加固工程中大壩工程設計研究[J].陜西水利，2023（11）：172-173，176.