病險水庫大壩加固設計方案淺析

（遼寧省江河流域管理局）

病險水庫大壩加固設計方案淺析

□齊奇

（遼寧省江河流域管理局）

病險水庫大壩不僅影響工程安全，還關系到下游人民群眾的生命財產安全，甚至會引發一系列環境生態問題。文章針對當前國內病險水庫大壩存在的主要問題，結合湖北省某水庫這一典型工程，剖析大壩工程存在的實際問題，經過技術、經濟分析后提出加固處理設計方案，為今后類似工程的除險加固設計和建設提供參考和借鑒。

病險水庫；壩頂加高；大壩滲漏

1 引言

隨著時間的推移，早年建成的水工建筑物不斷老化，出現了一批病險水庫大壩。病險水庫大壩防洪標準低、壩基滲漏嚴重、壩體穩定性差、輸水及泄洪建設物老化等問題逐漸凸顯，不僅影響工程安全，還給下游人民群眾的生命財產帶來安全隱患，甚至還會引發一系列環境生態問題。據不完全統計，全國已建的水庫大壩8萬多座，其中病險水庫大壩3萬余座。

當前國內病險水庫大壩存在的問題有：水庫防洪標準低；大壩穩定性差；壩體、壩基滲漏嚴重；輸水及泄洪建設物老化；金屬結構和機電設備不能正常運行；防汛公路不暢，管理設施、監測設備不完善等。

2 工程概況及存在的問題

2.1 工程概況

某水庫位于湖北省境內，以灌溉為主，兼有防洪、居民飲水、發電等功能。工程于1973年10月竣工。水庫壩型為漿砌塊石單曲單圓心拱壩，總庫容22.70萬m3，死庫容0.20萬m3，興利庫容40.70萬m3，防洪庫容10.40 m3。

2.2 工程存在的問題

2.2.1 防洪標準偏低

該水庫為小（2）型水庫，大壩為5級建筑物，相應洪水標準為20 a一遇洪水設計，100 a一遇洪水校核。洪水復核的成果顯示，該水庫大壩壩頂欠高0.75 m，且洪水不能安全下泄，水庫防洪能力評價為C級，水庫調洪演算成果見表1。

2.2.2 大壩滲流嚴重

大壩壩體為漿砌石結構，塊石縫間充填混凝土和水泥砂漿。施工時，混凝土細骨料和水泥用量少，塊石和混凝土膠結局部不夠緊密，從鉆孔巖芯可見存有大量空洞及蜂窩，透水率達16 Lu。壩基開挖中并沒完全按設計要求的開挖深度，壩基巖層軟硬相間，裂隙發育，建基面巖體均為弱風化上限，導致壩基、壩肩滲漏較嚴重，大壩滲流安全評價為C級。

表1 該水庫調洪演算成果表

2.2.3 結構存在安全隱患

由于該水庫大壩壩基、兩壩肩、壩體均存在滲漏現象，溢流壩泄洪能力不足，且下游消能防沖設施未建，存在重大的安全隱患。

2.2.4 運行設備設施不齊全

未配備雨、水情自動測報系統和滲流監測設施等，管理、通訊設施以及防汛道路不健全，影響水庫大壩正常運行。

3 工程加固設計方案

3.1 壩頂加高設計方案

根據工程的地形地質條件、壩體實際布置情況，本次加固設計擬定2種加固方案。方案一：單純加高壩頂方案；方案二：將左岸原6 m寬1.60 m深的泄流表孔改建為閘門控制方案。改建后的堰頂高程為789.10 m，實用堰型式，2孔，單孔孔口寬度3.00 m，采用平面閘門控制，閘門孔口尺寸3.00 m×3.00 m?？偣残沽髑熬墝挾葹?5.00 m。

考慮到本工程大壩兩岸地質條件較差，加高較多，兩壩肩基礎處理工程量較大；從泄流條件比較來看，原淺表段表孔位于河床中部，進出流條件均較好，但由于堰頂水頭較小，挑距較短，尤其是在小流量時易產生貼邊流，洪水沖刷壩面和壩腳，改建為孔口泄流后，挑距較遠，下游河床綜合單寬流量較小。綜合分析，采用方案二。

3.2 滲漏加固設計方案

為了提高大壩的抗滲能力，確保壩體穩定，提出三種加固方案，并從技術、經濟和施工等各方面進行比較。方案一：對迎水壩面勾縫后再掛網噴混疑土；方案二：壩體填充灌漿防滲；方案三：迎水面增設鋼筋混凝土防滲面板。從技術方面比較，三個方案都是可行的且防滲加固技術都是十分成熟的。從施工方面比較，方案一和方案三需要局部增設圍堰，工程量大，尤其是方案三，需使用大量的腳手架、模版等工具，施工難度較大，且混疑土鋼筋用量極大。而方案二不需修建圍堰。從施工效果來看，方案二可以完全滿足工程需要。

綜合考慮推薦采用方案二，即采用壩體灌漿防滲方案。

3.3 消能設施加固設計方案

根據工程地形地質條件，采用修建防沖護坦方案。先用C20砼填充沖坑局部較深位置，在大壩下游壩腳設置混凝土防沖底板，并修建二道壩，抬高下游水墊深度，提高壩下抗沖刷能力。其具體設計要點為：

根據地形條件，壩后護坦高程為763 m，護坦長21 m，出口寬11 m，護坦厚1 m。后接消力坎，高4 m，C25混疑土結構，護坦兩邊以1：0.50的坡比連接至周圍山體。為保障護坡及護坦的穩定，在護坡護坦修建范圍內，布置錨桿加以固定。錨桿參數為：直徑20 mm，長度2.50 m，間距2 m，梅花型布錨，方向與錨固混凝土板垂直。護坦底板增設排水孔，排水孔采用￠150，間距2 m布置。通過修建后的護坦，可以提高抗沖能力，起到保護壩腳的作用，增強了大壩及邊坡的穩定。

3.4 其它水工建筑加固設計方案

3.4.1 輸水管管壁防滲處理

由于管道與壩壁局部存在漏水，而管道的位置又較低，管道接縫灌漿采用從下游側打孔的施工方法進行施工。

3.4.2 輸水閘室加固

輸水管閘室位于大壩左岸壩腳，當小流量泄洪時，水流易沖刷閘室。由于閘室較小，根據運行要求，擬對閘室進行拆除重建。

4 結語

每個水庫大壩從設計、施工到使用都有著獨一無二的特性，所以病險水庫的加固設計方案，也不能千篇一律。首先要考慮水庫大壩的固有特性，并從技術、經濟角度進行分析，綜合考慮水庫大壩所處地區的工程地質條件、周圍建筑材料分布情況、施工難易程度等多種因素。

［1］張家榮，劉建林.現階段我國水庫除險加固［J］.城市建設理論研究，2012（16）：1-6.

［2］王波，何利輝.龍池水庫除險加固設計初探［J］.楊凌職業技術學院學報，2011，3（10）：57-61.

編輯：符蕾

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2017-1-25