水利工程中小型水庫除險加固設計研究

王 增

（新疆雙河勘測設計有限公司，新疆 博州 833400）

水利工程項目建設關系國計民生與工業、農業發展。水利工程中，防洪是基礎性的功能，各種規模的中小型水庫建設都是為了滿足經濟社會發展的基本需求。中小型水庫的除險加固是基礎性的設計內容，相關設計人員需從水庫的實際功能著手，考慮地質、水文、技術性因素，保障除險加固設計的合理性。但是，很多水利工程水庫中的除險加固設計不合理，導致水庫在使用時面臨著一定的安全威脅，影響了水庫、水利工程各方面效益的實現。因此，在未來的水利事業發展中，需要重視水庫的除險加固設計。

1 中小型水庫除險加固處理的重要性

1.1 關系居民的經濟利益

近年來，國家越來越關注民生問題，在各種中小型水庫方面的投入逐年增加。中小型水庫與各種水利工程建設不僅實現了水資源的合理調配，也在農業、工業等方面發揮著重要的作用。但是，即使在中小型水庫數量日益增加的情況下，一些地區依舊存在著水資源匱乏的情況及中小型水庫設計問題，導致在后期的使用中難以發揮其應有的功能與作用，存在安全隱患，而中小型水庫的安全問題也影響了周邊居民正常的生產生活。如果中小型水庫的安全問題未完全解決，其在洪水季節水庫的防洪能力不足，就會使周邊居民承受極大的生命財產損失。因此，中小型水庫除險加固設計能夠保障周邊居民的安全，促進周邊經濟價值的創造。

1.2 能夠推動我國農業經濟的發展

中小型水庫在運行中的安全問題將會影響水庫的正常運行與使用，除險加固設計的不合理甚至會使水庫難以發揮其經濟、社會與生態效益。在當前的發展形勢下，中小型水庫的除險加固設計已經成為水利部門的重要任務，只有提升水庫的各方面性能，才能夠維持水庫的正常運行，保障周邊人們正常的生產生活秩序，推動農業經濟的發展。因此，在我國很多農村地區，中小型水庫在農業生產活動中具有不可替代的作用，水庫的除險加固設計能夠從根本上提升農業生產水平，保持高產、穩產。

2 中小型水庫病險的主要原因

2.1 溢洪道的布置缺乏合理性

中小型水庫病險的出現很多時候是由于溢洪道布置不合理，若是能合理布置溢洪道，將有利于保障水庫各方面功能的實現。但是，從我國很多中小型水庫的實際情況來看，溢洪道布置不合理的現象極為常見，其原因主要體現在以下幾個方面：（1）在實際的布置過程中，相關人員并未結合水庫的具體情況，溢洪道布置與施工存在盲目性與隨意性；（2）消能設施的設計不合理，尤其是縱剖面設計與施工標準并未保持一致性，存在嚴重的空蝕破壞現象；（3）泄洪槽下的排水系統設計不合理，泄洪槽與消力池之間的銜接性不足[1]。

2.2 壩體滲漏

壩體滲漏現象在廣大的中小型水庫中較為常見，同樣也是造成中小型水庫安全隱患的一大原因。而壩體滲漏現象的原因如下：壩體填筑未嚴格根據水庫的質量標準進行，壩體結構的密實度不足；壩體建設材料質量不達標。

2.3 壩基滲漏

壩基滲漏也是水庫工程中出現較多的質量問題，引發壩基滲漏的原因主要表現在以下幾個方面：（1）我國的很多中小型水庫投入使用時間很長，在當時的建設條件下存在技術限制，測量與設計、施工的同步進行導致壩基施工質量難以保障，在后期的壩體碾壓處理中，密實度難以保障，填筑質量遠遠低于施工標準，壩基的穩定性、安全性不足；（2）壩基位于覆蓋層之上，當植被的滲透系數較大時，同樣會帶來壩基滲透率的提高，壩基滲漏現象更易出現；（3）施工人員沒有做好壩基的清理工作，壩基與壩體的滲水問題嚴重[2]。

3 中小型水庫除險加固設計需考慮的因素

3.1 地質因素

地質因素是中小型水庫除險加固設計中需考慮的首要問題。在水庫工程建設過程中，地質因素是影響整個工程質量的關鍵因素，在水庫加固處理中，同樣需要重點關注水庫的地質因素。比如，以某水庫工程為例，在工程的建設過程中，水庫周邊的地質條件相對較好，水庫建設質量也相對較高。當強烈地震發生以后，水庫會面臨一定的安全風險，為保障水庫的正常使用，相關部門需立即對病險水庫進行除險加固；在加固過程中，需考慮地震對水庫周邊地質、巖體等造成的破壞[3]。地震使得水庫周邊巖體的完整性不足，在加固過程中需對巖體進行加固處理。

3.2 水文因素

中小型水庫除險加固設計中，同樣需要加強對水文因素的考察。在水庫的運行與使用過程中，流水存在侵蝕作用，而這種侵蝕作用將會造成水庫周邊巖體結構的不穩定，如果水庫處于透水性與溶水性較強的巖體區域內，若在水庫的除險加固設計中未完全考慮水文因素，流水就會導致加固效果大大降低。因此，在中小型水庫除險加固設計的過程中，設計人員需充分掌握區域內的水文條件，主要從水文的分布、活動情況、水流變化規律等方面著手。對這些水文因素的把控能夠使有關設計人員在除險加固設計上充分考慮水流因素，保障加固處理的效果[4]。

3.3 技術因素

中小型水庫除險加固設計中，技術因素主要是指在特定加固環節中相關的加固技術是否具有現實的實施價值與意義。比如，在巖石破碎相對嚴重的地區，水庫除險加固處理時一般采用的是灌漿法；而在土壤工程性相對較差的區域內，需要進行混凝土結構的改進，提升土壤的工程性。總之，在中小型水庫除險加固設計上，設計人員必須考慮相關技術對加固質量的影響，保障加固技術能夠符合水庫加固的要求。

4 中小型水庫大壩除險加固設計的處理措施

4.1 混凝土加固設計

在一些中小型水庫除險加固設計中，可以應用混凝土加固設計。由于水庫所面臨的安全威脅常常是滲漏問題造成的，因此在混凝土加固處理上，可以將混凝土作為主要的材料，在壩基豎直面進行混凝土防滲墻的設置，從而提升混凝土的防滲性能。混凝土加固處理的技術方案相對較多，首先需借助專業的機械設備對壩基滲漏位置進行造槽處理，隨后實施清孔換漿，將前期設置的槽孔加以連接，最后進行混凝土澆筑，形成混凝土防滲墻結構。此種加固施工的質量控制難度相對較大，在每個施工環節都有嚴格的質量要求。比如，在槽孔的設置上，需將槽孔內的泥漿面控制在導墻最頂端的0.3～0.5m，將槽孔的位置偏差嚴格控制在3cm以下；在清孔結束以后，孔內的泥漿厚度不可超過10cm；當槽孔設置符合工程的質量標準以后，在4h以內要完成混凝土的澆筑[5]。

4.2 排水減壓設計

由于流水會對水庫造成嚴重的侵蝕，因此，在水庫的除險加固設計中，需充分分析水流因素，對排水速度等加以嚴格控制，使水庫中的水位處于相對安全的范圍內。水庫排水減壓是加固設計中最為常用的方式，在實際的應用中，需進行導滲溝的設置。導滲溝的設置是決定排水減壓加固設計能否成功的關鍵，在施工過程中，相關人員應嚴格根據工程的質量要求進行，如果在施工中發現導滲溝存在質量問題，需要及時進行相應的檢查與修復。在具體的修復過程中，需對局部進行處理，否則大面積施工可能會影響水庫的其他部位。相關的水利部門在日常的工作中需要加強對導滲溝的維護，尤其是在洪水期到來之前，需及時進行縱坡、導滲溝的清理。

4.3 高壓噴射灌漿加固

高壓噴射灌漿加固處理過程中，高壓設備發揮著重要的作用。利用高壓設備能夠使漿液可以經由注漿管從噴射高壓噴出，而這些漿液被噴射到砂卵石孔隙以后，射流存在切削、沖擊與攪拌作用，有效實現了漿液與地基的混合，對于提高結構穩定性具有重要的意義。在實際的施工過程中，施工人員還需適當增加水庫周邊土體、旋噴樁的密度，及時對相關的裂縫進行封堵與修復。高壓噴射灌漿加固處理過程中，由于基本上不需要對地基實施大面積的開挖作業，也就大大降低了工作難度，且不會對工程結構產生巨大的擾動，有效提升了水庫結構的穩定性與安全性。但是，這種加固技術的應用過程中，工程造價相對較高，并不是最為有效的加固處理方式。

4.4 泄水建筑物的加固設計

中小型水庫的運行過程中，溢洪道設計的不合理常常會使水庫面臨較大的運行風險，因此，在中小型水庫除險加固設計中，相關設計人員需加強對泄水建筑物的加固設計。具體來說，設計人員需結合水庫周邊河流的流速等具體情況，進一步提高溢洪道的泄洪能力，充分分析水流流向、流態、流速等因素，避免水流對溢洪道的沖刷，使溢洪道的泄流能力、水面線、消能設施設計等更為準確，符合水庫安全運行的現實需求[6]。總之，水庫除險加固設計中，不論采用何種加固設計方案與技術，都需要從水庫的實際情況著手，脫離水庫實際情況的加固處理效果往往難以保障水庫結構的穩定性與安全性，可能會使水庫遭受巨大的使用威脅。

5 結束語

近年來，在各種水庫工程項目的建設與使用中，水庫的除險加固設計成為人們關注的重點問題。只有保障除險加固設計的合理性、科學性，才能夠發揮水庫工程在經濟社會發展方面的重要作用，保持水庫結構的穩定性、安全性。