水利大壩除險加固施工設計探討

方麗娟

山東省萊陽市河洛鎮農業綜合服務中心 山東 煙臺 265206

引言

我國的水利工程建設距今已有多年歷史，早期修建的水利工程在持續長時間的作業之后，已經出現了性能下降的趨勢，尤其是在實際運行的過程中承擔重要作用的水利大壩，有很多因為年久失修而存在安全隱患，嚴重威脅水利工程的健康發展。同時，由于早期的施工技術相對落后，致使水利工程在運行一段時間之后，水庫大壩的穩定性能降低，這對水利工程的使用性能和使用壽命帶來極大影響，此時，就突出了除險加固施工技術的作用。實際工程中，合理的除險加固施工設計可以使水利工程的使用性能得到明顯提升，同時，還可以延長工程的使用壽命，為政府方面減輕一定的負擔，對水利工程的健康發展也具有積極意義。

1 我國水利工程中大壩的應用現狀

隨著社會主義市場經濟的高速運轉，各類科學技術水平日益提升，帶動了人民物質生活的日益豐富。人口數量與人口密度的逐年激增，對于水利工程建設提出了更高的時代要求，既要提升大壩整體的防水性能，又要有效降低大壩滲漏、塌陷事故發生的概率，充分提升社會安全指數。值得注意的是，雖然近年來我國水利工程投資力度有所增強，但部分地區的大壩的使用時間較長，修建時間也相對久遠，加之長期性、高強度、高頻率的水流沖刷與侵蝕，使我國各地區的大壩出現了不同程度的開裂現象。與此同時，部分地區開展大壩修筑的時間較早，所采取的修筑技術相對落后，建筑材料隨時間推移發生了風沙化現象，僅依靠裂縫修補顯然是缺乏合理性的。個別區域的水利工程規劃設計不當，致使當地大壩的承載性能難以抵擋高強度的水流沖刷，當地水利部門又缺乏行之有效的解決辦法，致使各類大壩開裂、空隙現象逐年累積，形成了嚴重的歷史遺留問題。除上述因素以外，隨著城市化、工業化建設的日益深入，在推動了社會經濟發展的同時，也造成了不同程度的生態環境污染。污染嚴重的地區生態平衡遭受永久性破壞，加之綠化樹木的大規模無節制砍伐，致使城市水土流失現象日益加劇，森林的鎖水能力有所減弱，致使水患災害日益嚴重，已成為阻礙我國未來發展的重要問題。21世紀，我國逐步進入信息化時代，我國水利工程未來的發展面臨著機遇與挑戰并存的局面。一方面，各類新型技術在大壩構建過程中的廣泛應用，在一定程度上提升了水利工程建設水平，水利工程的發展逐步向科學化、合理化的方向穩步邁進；另一方面，傳統水患的日益加劇，也對現有的大壩設施提出了挑戰。與此同時，個別水患頻發的地區尚未形成系統化的大壩構建與管控措施，在面對大規模水患災害時，大壩的擋水能力捉襟見肘[1]。

2 水利大壩除險加固施工設計

2.1 水利大壩頂部加固設計工作

在水庫大壩運行過程中，壩頂需要承擔好部分的排水任務，所以，在對壩頂進行除險加固設計的時候，應將排水設計放進到壩頂加固的工作中，在保證壩頂得到除險加固的同時，還能夠促進大壩順利地排除積水。對排水這一需求，壩頂路面應當保持一定的傾斜度，按標準來進行的話，坡度應當控制在2%左右，這樣不但能夠保證整座大壩得到順利的排水，還利于部分的交通運輸功能。除此之外，在水利大壩除險加固中，壩頂高度的設計工作也是一項重要的項目。大壩的高度直接關系著攔截水位，若是壩頂的高度無法滿足工程設計的要求，將會給整座大壩的安全性埋下重大的隱患。所以，在開始進行除險加固工作的時候，就應科學的計算好壩頂的高度。水庫大壩頂部加固設計工作是大壩防滲漏工作的第一步工作。

2.2 放水洞及溢洪道加固設計

對于放水洞和溢洪道的設計，設計人員應以除險補強為主導進行設計，實現涵洞內部的缺陷修補，同時，還可以在涵洞內輔以PE管、玻璃管等設備，來提高放水洞的質量。在溢洪道的除險加固設計中，應把控制端、泄槽段及消力池等部位作為重點關注對象。此外，在整個壩體的設計中，必須對壩體的整體結構進行分析，例如確定壩坡的抗滑穩定性，在設計中需先測量基本參數：①風速，據統計，多年來該壩平均風速為9.3m/s，正常運用條件風速W=13.95m/s，非常運用條件W=9.3m/s。②地震動反應譜特征周期0.35s，加速度為0.05g以下，地震的基本烈度為VI度以下。根據相關規范（SL274-2001《碾壓時土石壩設計規范》），計算出波高與波長，風浪爬高（其中正常運行條件下浪高0.36h·m-1，波長為4.56λ·m-1。非正常運行條件下浪高為0.21h·m-1，波長為3.04λ·m-1）。

2.3 壩頂和壩坡工程加固設計

由于壩頂在工程中擔負著排水的任務，為此，在針對壩頂進行設計時，除了要考慮壩頂的高度和寬度之外，還需要在壩頂設計合理的排水系統，確保其能夠承擔起不同情況下的排水工作。為了保證壩坡的排水溝能夠有效地與下游的排水系統相連，在進行壩坡設計時，需要做出適當的傾斜，一般是將傾斜度控制在2%左右。針對已經建成的水利大壩來說，由于以往的施工工藝和設備性能的限制，在壩體修建的過程中，很難保證壩體的壓實程度，均是采用人工堆砌的方式進行施工，雖然設置了較大的高度和寬度，在一定程度上提升了壩體的穩定性能，但是經過長時間的水流作用，壩體的主體穩定性已經很難保證。此時，便可以在上下游的壩坡位置設置適當的戧臺，戧臺的搭建使得壩體的寬度進一步提升，相對應的大壩主體的穩定性能也就得以提升。戧臺在搭建的過程中，需要嚴格控制各個工序的施工質量，保證路面清理、壓實程度以及土壤的含水率，進而達到加固壩體的目的。

3 結束語

我國水利工程建設的高峰期為20世紀，距離現今的時間比較長，且彼時的用料質量以及修筑技術均不高，因此，有些水庫大壩的滲漏問題較為嚴重，進而產生了較大的負面影響。所以，水利部門要及時分析好問題的出現原因，采取有效的措施來進行除險加固設計以及施工，保證人民群眾的生命財產安全，讓水庫大壩得以成為真正的利民工程。