淺談水利工程除險加固設計

徐利輝

摘 要：本文分析了水利工程除險加固設計中需注意的問題，并針對性地提出了加強水利工程除險加固設計的措施。

關鍵詞：水利工程 除險加固 設計

1、前言

水庫是綜合防洪減災體系的重要組成部分，每到汛期來臨，病險水庫便成為防洪減災中的薄弱環節。因此，水庫除險加固的意義重大，目的在于將排除水庫原有存在的隱患，加固大壩壩體安全，保證水庫正常運行，保障人民生命財產。

2、水利工程除險加固設計中需注意的問題

2.1做好水庫除險加固的地勘工作。目前，水利工程除險加固工程初步設計工程地質勘察工作，安全鑒定階段工程地質勘察資料較為充分、不影響初設階段工程地質結論的成立、不存在影響工程安全的特殊工程地質問題時，可適當簡化初設階段的地質勘察工作，并可根據前期試驗資料結合工程類比原則提出巖土體物理力學建議參數。勘察設計單位要認真學習和執行工程建設強制性標準。作為除險加固工程，由于原有資料不齊全，因此，在條件允許的情況下，在設計前期加大投入，將工程隱患徹底查清，使工程設計有充分依據，從而確保設計質量。

2.2注意新、舊設計規范的銜接。新規范相繼頒布，例如：土工織物、抗凍、高噴等方面規范；水庫規模、防洪標準、工程管理、土壩、水工混凝土結構、水土保持、溢洪道等規范也有一些標準、設計理論和方法方面的補充和更新，因此，在部分工程初設和所有工程的施工圖階段，一定要采用新規范，對其中與新規范不符的內容要進行修正。各級建設行政主管部門，要高度重視勘察設計工作，加強領導強化管理及培訓工作，抓好勘察設計人員對新的技術標準、強制性標準規范的學習，使他們理解并正確使用。

2.3做好環境保護與水土保持設計工作。隨著經濟的發展，人們對自然資源的開發更加頻繁。由于在開發過程中未采取有效的水土流失的防治措施，肆意開山炸石，任意棄渣，造成了嚴重的水土流失，嚴重破壞了生態環境。水土流失使大量泥沙俱下，堵塞下游河道，削弱河道泄洪能力，降低了水庫調蓄洪水能力，加劇了防洪壓力。在這種情況下，水庫除險加固設計中必須重視做好環境保護與水土保持設計工作。水土流失治理應采取工程措施和生物防治措施相結合，全面規劃、綜合治理。水土保持工程的實施，應與工程施工同步進行，特別是工程措施，必須在施工同時進行，避免施工過程中的水土流失。

3、加強水利工程除險加固設計的措施

3.1壩頂和壩坡工程加固設計。設計階段的第一步就是壩頂和壩坡的設計，壩頂必須額外承擔合理排水的任務，所以大壩的壩頂路面必須進行合理的排水設計。合理的路面設計應當是壩頂路面作適當的傾斜處理，路面的傾斜度大約是向下游方向傾斜2%左右，主要是為了讓壩坡橫向排水溝與排水系統的排水口連接，可以適當的在下游位置鋪設路緣石。除了壩頂路面的排水設計，壩頂高程也應當引起加固工程設計者的高度關注，務必保證壩頂高程與寬度達到安全標準。壩頂的高程應該經過精確的計算之后得出，高程也是一個至關重要的設計部分，會直接影響堤壩的安全使用。根據一些數據的分析可以知道，大中型水利大壩的邊坡比可根據壩高與壩型、壩基與壩體的物理學原理進行精確的計算。壩坡滲流和抗滑穩定性是根據壩體所承受的重力或壓力進行詳細的計算來確定壩坡是否能夠滿足穩定標準的基本要求。水利上游和下游的壩坡應當根據實際需要設置戧臺。戧臺作為戧堤的頂面，進一步加大了大壩的橫斷面積，此外大壩建設時由于各種條件的限制未曾進行碾壓加固，均為人工擔挑堆砌而成，其穩定性很難保證，而增設的戧臺工程施工時卻非常嚴格，會事先清基、鋪土、碾壓、測量土壤密度和含水率等，彌補了大壩的缺陷，加固了壩體。在對水利大壩上游的壩坡進行施工時要注意4個原則：①節約原則，采用最經濟節約的施工方法，盡量減少建壩坡的資金，做到合理適度就好。②合理利用周邊資源，盡量就地取材，從施工場地周圍尋找原材料就地取材。③科學合理設計，最大程度降低施工的難度，同時盡量縮短工期，減少資金的投入。 ④在經濟節約的基礎上要保證壩坡是安全穩定的。要注意的是需要設置足夠的排水口與縱橫縫來預制干砌石護坡保證排水，同時在坡腳設置基座。

3.2壩基和壩體截滲加固設計。壩基截滲一般可采用在上游壩腳處做截水槽， 也可采用混凝土截滲板墻、高壓旋噴混凝土墻等方法處理。巖基采用帷幕灌漿處理。壩基截滲處理方法要與壩體截滲相結合考慮，經方案比較后擇優確定。壩體（防滲體）應滿足將滲流量控制在允許范圍以內，并滿足滲流穩定要求。防滲體與壩基、岸坡或混凝土建筑物的連接應滿足抗滲要求。

3.3壩體反濾與排水體加固設計。在壩下埋管末端周邊等滲流出逸處， 宜設置反濾層或過渡層。反濾層厚度應根據材料的用途及施工方法等情況確定。在滲流出逸的范圍，均需設置排水體。排水體可采用貼坡排水，貼坡排水的頂部應高出浸潤線出逸點，超出高度應使壩體浸潤線在凍土深度以下， 且不小于0.50m。坡腳處應設置集滲溝、排水溝。

3.4壩面排水設計。下游壩坡常用草皮護坡；除干砌石或堆石護坡外，均必須設壩面排水。應包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。除堆石壩與基巖交坡處外，壩坡與岸坡連接處均必須設排水溝，其集水面積應包括岸坡集水面積在內。排水溝結構可采用漿砌石、預制混凝土等，但應注意防滲及不透水性。

3.5放水洞加固設計。①洞身拆除重建方案：洞身宜按無壓明流設計，可常用混凝土矩形涵、圓涵等型式。斷面尺寸除滿足用水要求，還應考慮到檢修維護方便。洞身應滿足強度、剛度、穩定、變形、抗裂或裂縫寬度等要求。②混凝土矩形涵洞身加固方案：一是洞身補強、補漏方案，常對隱患部位進行剔鑿，補摸高強砂漿、環氧砂漿、樹脂、各種防水涂料， 或貼高強布等；二是洞內內襯鋼管、玻璃鋼管、PE 管等， 對內襯管與原放水洞間的空隙，利用混凝土填筑。③進口控制段，可采用加固、拆除重建或砂漿回填等方法。

3.6溢洪道加固設計。①溢洪道宜優先采用開敞式，且不宜設置閘門，堰頂高程宜與正常蓄水位齊平。溢洪道宜選擇在巖石地基上，建筑物的護砌長度取決于地形、地質條件、水流條件和防沖要求。軟基溢洪道應修建在密實土層上，做好進出口、泄槽的防護和消能設施，以及建筑物的防滲排水。②溢洪道軸線宜取直線，如需轉彎，宜在進水渠或出水渠段內設置彎道；在土石壩樞紐中，當溢洪道靠近壩肩時， 與大壩連接的接頭、導墻、泄槽邊墻等必須安全可靠。

4、結束語

水庫作為農業灌溉的重要水源和城市供水的重要水源，在應對干旱缺水、保障城鄉供水安全方面發揮著主要作用。因此，水庫安全運行關乎人民群眾的生命安全，水庫除險加固工程的質量需要建設單位、設計單位、施工單位、監理單位和監督部門多方面的配合努力，落到實處，政府及相關部門也要高度重視，把好質量關。只有科學的規劃建設才能真正保證除險加固項目的質量，才能真正地造福于民。

參考文獻：

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