淺析水利水電工程中的大壩加固設計技術

李欽哲 河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司

雖然我國的水利水電事業在當下保持著穩步發展的態勢，但每年因為大壩失險所導致的事故也非常多，造成的事故損失巨大。因此，水利水電工程項目建設中，除了要進行新型建設施工工藝的創新，更要注重大壩的加固設計，結合大壩類型和結構特點，來進行大壩的結構設計和優化，提升大壩結構性能，延長其使用年限。當下我們在大壩加固方面做了大量的研究，一些加固技術在實踐應用中表現出了明顯的技術可用性，未來還有著巨大的推廣和應用空間。

1.水庫大壩除險加固防滲設計處理的重要性

1.1 提升水庫大壩的建設總體質量

水利水電工程為重點性的民生項目，其項目規模龐大，包含了大量的建筑群，大壩僅僅是其中的一種建筑結構，根據大壩在流域內的作用，其承擔著水源調節和涵養的作用，兼具經濟效益和社會效益。水利工程中的大壩建設，可在雨季保障泄洪和排水的及時性，對雨量加以調節，使得下游居民的生命健康得以保障，而在旱季，大壩可及時開閘泄水，給區域農業提供充足的灌溉水源。我國已有的水利水電工程中，很多都是早期修建的，在多年的運行、水流沖刷下，這些水庫都成為了病險水庫，存在巨大的運行風險，對于這部分水庫而言，加固設計改造非常重要，只有實現了結構加固，才可以減小水庫險情，發揮水庫在泄洪、排水等方面的作用。

1.2 加強水庫除險加固施工是經濟和社會發展的必然要求

新中國成立以后的很長一段時間內，我國一直走的是粗放型的發展道路，在發展的過程中，都更為關注經濟效益和價值的創造，忽略了生態環境的保護，重經濟輕環境的發展路徑下，導致我國出現了巨大的生態環境問題，正是因為原有的生態平衡狀態被打破，也加劇了很多自然災害的發生。而在當下嶄新的發展局面下，水利水電工程的大壩加固設計，可滿足生態環保工作的要求，因為水利水電工程是具有一定的環境效益的，經由大壩加固設計，可消除大壩險情，避免大壩因為無法正常運行而造成的生態和環境問題，在提升區域生態效益的同時，也加快了區域可持續發展的步伐。

2.水庫大壩除險加固工程設計

2.1 壩頂、壩坡加固設計

因為大壩的結構構成復雜，為實現整體的結構加固目標，需做好各個部位的加固設計，如壩頂和壩坡就是需重點加固的部位。通常情況下，在壩頂應進行排水系統的布設，為提升排水能力，壩頂排水系統中，坡度傾斜保持在20°左右，與此同時，在大壩下游進行路緣石的鋪設，并使得其可以與排水溝有效連接起來。對于大壩壩身的坡度設計，應在全面分析壩高、壩型、壩基、受力特點等的基礎上來確定。為使得壩頂、壩坡的加固設計符合結構安全性和穩定性的要求，需根據壩身的載荷量情況，來對壩坡的滲流和穩定性加以計算，得出可靠的大壩評估標準。在大壩上游護坡位置，可綜合對現場的多方面因素加以考慮，必要情況下布設一個戧臺，形成預制混凝土塊或者預制干砌石的護坡結構。

2.2 截滲、反濾與排水加固的設計

大壩的運行過程中，水流往往會對壩體結構造成一定的沖擊，因此，大壩結構是否穩定和安全，在一些時候也會受到水流作用的影響，為減小水流對大壩結構造成的危害，在大壩的除險加固設計中，也需要結合現場水流量大小、流速等，采取恰當的措施來控制水流，可通過滲流、反濾和排水加固設計，來減小水流對大壩結構的沖擊。具體的處理中，專業的設計人員要深入水利水電大壩現場，開展實地調研，充分了解現場壩體、壩基情況，在綜合分析和精準計算的前提下，獲得大壩可承載的實際水量、大壩抗腐蝕能力，保障水流控制方式的有效性。大壩的抗滲設計中，應經由相應的實驗來完成對應的計算和檢驗，最好選用市場上高性能的抗滲材料。在一些大壩抗滲處理中，可通過高壓旋噴混凝土墻的建設、截水槽的布設等，來有效進行大壩滲漏的預防和控制。針對壩體的反濾和排水加固，可在壩下埋管末端的滲流部位進行過渡層、反濾層的設置。

2.3 泄洪洞以及溢洪道的除險加固設計

大壩結構中，泄洪洞和溢洪道的設計與大壩結構性能和安全等都有著直接的關系，隨著當前人們對大壩結構加固設計提出的新要求，專業的結構設計人員也需要結合大壩結構特點，來進行泄洪洞、溢洪道的科學設計。首先，在泄洪洞設計方面，需進行泄洪洞內部問題的排查，需要進行相應的修復工作時，選用恰當的材料來修補，及時解決泄洪洞的內部問題，也可利用玻璃或者PE材質鋼管來進行泄洪洞建設。其次，對于溢洪道加固，需從大壩的整體性情況著手，加強對溢洪道的設計優化，確保其位置、各個參數的合理性。

2.4 壩體、混凝土以及閘門的加固措施

大壩加固設計還涉及以下幾個方面的工作：（1）壩體防滲設計。對于上世紀五六十年代或者七八十年代所修筑的大壩，因為更多地以土壩、堆石壩、堆石面板壩等為主，這類型壩體在長時間的運行下，可能會出現一定的滲漏現象，而滲漏部位會直接成為滲水通道，引發大壩結構的安全問題，因此，在加固設計中，重點需對這類型壩體開展防滲設計，提升壩體的防滲能力。（2）新舊混凝土的結合部位，也易出現滲漏問題，是需要加固處理的重點位置。主要是因為在新舊混凝土的結合部位，出現裂縫的幾率相對較高，一旦出現了裂縫后，大壩的應力、穩定等都將會受到嚴重的影響，針對這種問題，在加固設計中都是從溫度控制方面出發，可通過低溫入倉、水管冷卻、保溫等方式，來使得新混凝土溫度與穩定溫度相一致或者略微低于穩定溫度，減小結合面的拉應力。當然，在一些時候也會在新混凝土結構中，與壩面垂直的鉛直平面上進行應力釋放縫的設置。（3）定期進行大壩閘門的更換，也可以提升大壩運行的穩定性。日常的工作中，要安排專人定期進行閘門的檢查，盡可能避免閘門問題，因為閘門滾輪等部位易出現腐蝕和磨損問題，需安排專人定期清洗和潤滑。對于其他部位所出現的零部件損壞，要及時更換破損的零部件，如果大壩中采用的是木質結構閘門，定期進行腐蝕檢查，及時將腐爛部分去除，在腐蝕嚴重的情況下，更換閘門；如果為鋼結構閘門，要定期對閘門表面的雜物加以清理，以抑制腐蝕。

3.結束語

大壩在水利水電工程中發揮著重要的作用，在當下大壩運行事故頻繁出現的背景下，各個水利水電工程項目的施工建設和運行管理中，都要從思想上重視大壩的結構加固設計，結合大壩特點，來保障結構加固技術的有效性，提升大壩結構性能，確保大壩的運行安全。