水庫除險加固設計前期工作應注意的問題

晏志武

(益陽市水利水電勘測設計研究院 湖南益陽 413000)

1 前言

水庫的除險加固是當前水利工程建設中的一件頭等大事,如何利用有限的資金最大限度地處理好小型水庫中存在的安全隱患,是關系到人民生命財產安全的關鍵工作。為了更好地完成這項工作,為廣大一線水利工作者提供幫助,本文從設計中應注意測量、地勘、水文問題入手,結合以往的一些經驗,提出了幾點設計質量的控制措施。

2 工程測量中應注意的問題

2.1 大壩測量中應注意的問題

(1)用現(xiàn)狀大壩軸線作為縱斷面,每50m布設一個壩體橫斷面測量;

(2)每個橫斷面上保證有大壩縱斷面測量點,以確保大壩工程測量精度,以防因橫斷面偏離壩軸線導致工程數(shù)量計算不準確等問題;

(3)對應壩體、壩基集中滲漏處補測壩體橫斷面,為土壩滲流穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定計算提供依據(jù);

(4)兩壩端山體及上下游的地形地貌要盡量體現(xiàn)得真實,范圍盡可能多測,以利設計布置。

2.2 輸水設施、溢洪道施測應注意的問題

輸水設施進出口位置底板高程、走向及長度應測量及探明清楚,并在測量圖內標示清楚。溢洪道施測時,應標示清楚控制段、陡坡段及消力池的特征性高程點。

輸水設施及溢洪道下游銜接渠道或泄洪河的測量距離宜不少于100m。

3 工程勘察中應注意的問題

水庫除險加固設計中地質勘察主要的問題是地質勘探深度難以達到設計要求。有的水庫工程鉆孔太少或土工試驗組數(shù)太少,使其成果的代表性不足;有的水庫分析成果資料不全或不符合常規(guī);個別水庫的安全鑒定作了補充報告,補充了新的地勘資料,物理系數(shù)與當時作安全鑒定時發(fā)生了變化,初設卻沒有及時調整,因此不能保證加固方案的可靠性。因此針對這一類問題提出以下建議。

(1)對可溶巖地區(qū)的土石壩,在除險加固工程初設時應進行必要的補充地質勘察工作,查明主要滲水地段或主要通道的位置、形態(tài)和規(guī)模,估算其滲漏量,提出防滲處理范圍和深度要求。對水庫浸沒區(qū)要根據(jù)水庫運用水位預測浸沒區(qū)的范圍,并提出地質處理建議。

(2)對存在壩基滲漏及繞壩滲漏的土石壩,除險加固應進行補充地質勘察工作,查明河床壩基及兩岸基巖與覆蓋層的層次、厚度和分布;重點查明軟土層、粉細砂、濕陷性黃土、架空層等工程地質性質不良土層的情況。并對存在的上述地質問題,提出地質處理建議。

(3)對壩體填筑質量差、壩體變形大,以及壩坡出現(xiàn)塌陷和縱、橫向裂縫的土石壩,應通過補充地質勘察工作,查明壩體填筑質量各項技術指標,以及影響壩體、壩基穩(wěn)定安全的質量隱患,并提出地質處理建議。

(4)必要時還應通過補充地質勘察工作,查明對建筑物穩(wěn)定有影響的斷層、破碎帶、斷層交匯帶和裂隙密集帶的位置、規(guī)模和性狀,特別是順河斷層和緩傾角斷層的分布和特征。

(5)對因地基沉降等變形較大的水工建筑物,應通過補充地質勘察工作,查明其地基的地質力學參數(shù),為水工建筑物的穩(wěn)定復核和加固設計提供依據(jù)。

除了以上要求進行勘察外,還應該重點注意以下五個方面的勘察。①增加壩體和壩基中滲漏處的鉆孔數(shù)量,并為壩體壩基滲流的計算提供數(shù)據(jù)。②增加對主要建筑物輸水洞和溢洪道處壩體橫斷面的勘察,并為輸水設施和溢洪道設計提供數(shù)據(jù)。③增加對庫區(qū)山體中可能出現(xiàn)崩塌或滑坡處的勘察并為崩塌或滑坡設計提供數(shù)據(jù)。④增加土壩兩側壩頭和山體連接處的鉆孔數(shù),防止壩頭滲漏并為設計提供準確數(shù)據(jù)。⑤明確土壩壩體縱橫向裂縫產生的原因,并分析是否需要進行處理,提出處理意見。

4 水文分析計算中應注意的問題

4.1 泄水建筑物型式的確定

小型水庫工程泄水建筑物類型有兩種,開敞式溢洪道和深式泄水洞。我市小型水庫的泄水建筑物大部分以溢洪道形式為主,其泄水能力有兩種控制型式:溢流堰、開敞式明渠。溢流堰一般以寬頂堰為主,個別情況也有薄壁堰;而開敞式明渠有時還設有泄水深槽,設計計算中應考慮組合型式的泄水能力。

4.2 起調水位應注意的問題

小型水庫調洪演算時保證起調水位合理性應分析考慮兩點。

(1)若原水庫設計中無汛期限制水位,僅存在正常蓄水位時,在調洪時應以正常蓄水位作為起調水位。

(2)若原計劃中存在汛期限制水位,則應該把原汛期限制水位當作參考依據(jù),同時對水庫汛期后蓄水情況應做相應的調查,分析水庫管理積累的蓄水資料,總結汛末規(guī)律,徑流資料從水庫建成至今,汛末至第二年灌溉用水止,若蓄至正常蓄水位年份占水庫運行年限比例應小于20%,應利用水庫多年的來水量進行適當插補延長,重新確定汛期限制水位,并安此水位進行起調計算。若蓄至正常蓄水位的年份占水庫運行年限的比例大于20%,應采用原汛期限制水位為起調水位。

5 總結

無論是工程測量、工程勘察還是水文分析,在制定具體水庫除險加固方案前都是及其重要的環(huán)節(jié),只有保證了這三步環(huán)節(jié)的正確與合理,才能在初步設計中做出合理而有效地加固處理處理措施。

1 牛運光.《土壩安全與加固》.北京,中國水利水電出版社,1998年10月

2 水利部水利建設與管理總站.中小型水庫除險加固技術指南

3 《防洪標準》GB50201-94

4 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000

5 《大壩安全評價導則》 SL258-2000

6 《碾壓式土石壩設計規(guī)范》SL274-2001