水库除险加固工作中有关规范应用的几个常见问题探讨

2011-06-12田间季安兰昊成栋

水利规划与设计 2011年6期

田间季安兰昊成栋

（山东省水利勘测设计院济南 250013）

当前，全国水库除险加固工作整体进展顺利，前期工作已经接近尾声。但是，一方面由于水库除险加固设计与新建水库设计相比，有其独特之处，另一方面由于时间紧、任务重，参与人员业务水平参差不齐，在水库安全鉴定、除险加固设计、稽察或审计等工作中对规范的条文理解可能会出现一些偏差或错误，笔者结合工程实例，就水库除险加固前期工作中经常遇到并容易被错误理解的几条规范规定进行探讨。

1 岩石坝基采用帷幕灌浆处理的必要性

1.1 规范规定

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）第6.3.1条规定：“当岩石坝基有较大透水层、软弱夹层、风化破碎带或有化学溶蚀以致通过地层的渗漏量影响水库效益，影响坝体和坝基的稳定或渗透稳定时，应对坝基进行处理”。

同时，该规范6.3.9条规定：“灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制。1级、2级坝及高坝透水率宜为3～5Lu，3级及其以下的坝透水率宜为5～10Lu。……”

1.2 出现的问题

实际设计工作中，很多水利设计工作人员，甚至是一些水利专家没有深刻理解规范规定，滥用规范，在某些水库除险加固设计中，将规范的规定本末倒置，把6.3.9条规定的帷幕灌浆设计标准作为判断岩基防渗加固处理必要性的标准，仅仅根据地质勘探资料，如1级、2级坝及高坝岩基透水率大于3～5Lu，或3级及其以下的坝岩基透水率大于5～10Lu，便得出岩基应进行防渗加固的错误结论。

1.3 工程实例

某大型水库大坝桩号0＋300～桩号0＋900段长600m，设计中对坝体及坝基覆盖砂层采用了混凝土防渗墙截渗，其下部坝基基岩透水率5.0～12.16Lu，经过计算，如不对该段基岩进行防渗处理，在计入该段岩基渗流影响的情况下，坝体和坝基稳定和渗透稳定满足要求，在常年平均蓄水位工况下，水库每年总渗漏量约为15.64万m3，占水库总库容（1.478亿m3）的0.1%，占水库兴利库容（4070万m3）的0.38%，漏水量很小，不影响水库的效益。因此，在对上部坝体及覆盖层采取防渗措施后，下部透水率5.0～12.16Lu的基岩完全不必再进行帷幕灌浆。而如果把帷幕灌浆设计标准作为判断岩基防渗处理必要性的标准，就会得出该坝段基岩透水率不满足规范要求，需进行帷幕灌浆防渗处理的错误结论，进而给工程建设带来不必要的麻烦，造成社会资源及自然资源的巨大浪费。

1.4 心得体会

规范第6.3.1条规定了岩石坝基采取防渗处理（包括帷幕灌浆）的必要条件，即什么情况下才有必要对岩基采取防渗处理；规范6.3.9条则规定帷幕灌浆的设计标准，即如何控制帷幕灌浆实施效果。因此，在执行规范时，应该首先按照6.3.1条对岩基防渗处理的必要性进行分析论证，如果经过论证，岩基具有进行帷幕灌浆处理的必要时，则按照规范6.3.9条提出帷幕灌浆的设计指标；如果按照规范6.3.1条经过论证，岩基不必进行帷幕灌浆处理，则没有必要按规范6.3.9条控制。

2 溢洪道泄槽底板抗浮稳定分析的必要性

2.1 规范规定

《溢洪道设计规范》（SL253－2000）4.4条规定：“泄槽底板的厚度，应考虑溢洪道的规模及其与坝的相对位置、沿线的工程地质和水文地质条件、水力特征、气候条件、水流中挟沙情况等因素，并根据类似工程经验进行类比确定。泄槽底板的厚度不应小于0.3m”。 “泄槽底板可采取防渗、排水、止水、锚固等必要的工程措施。泄槽底板在消力池最高水位以下的部分，应按消力池护坦设计”。

该规范4.6条规定：“消力池护坦应进行抗浮稳定复核”。

2.2 出现的问题

某些设计单位，没有认真学习领会规范规定的适用条件，在溢洪道泄槽底板的安全鉴定或设计中，不管该溢洪道工程是采用底流消能方式还是挑流消能方式，均刻板的进行底板抗浮稳定计算，并据此确定底板厚度，得出错误结论。

2.3 工程实例

某水库溢洪道采用挑流消能，原泄槽底板厚度为0.8m，安全鉴定工作承担单位在《溢洪闸安全复核报告》中对原泄槽底板进行了抗浮稳定计算，抗浮稳定安全系数计算结果为0.38，据此得出泄槽底板厚度不满足规范《规范》（SL253－2000）4.6条要求的错误结论。

其错误在于《规范》（SL253－2000）4.6条是对消力池护坦的规定，该部分条文指出：“消力池护坦应进行抗浮稳定复核”，但该溢洪道采用挑流消能，未设消力池，因此，该条文不应适用于本工程。

2.4 心得体会

对于采用挑流消能的溢洪道泄槽底板，其厚度主要考虑在遭遇风化或高速水流磨蚀后，仍能够保持不透水性，仍有足够的刚度和强度抵抗外荷载和温度变化引起的压曲的要求，但目前计算方法尚不明确，故规范规定仍采用工程类比法确定，而泄槽底板的稳定，主要靠采取防渗、排水、止水、锚固等措施解决。

如果溢洪道采用底流消能，设有消力池，则应对消力池护坦和泄槽底板在消力池最高水位以下的部分按照规范进行抗浮稳定计算，如果溢洪道采用挑流消能，未设消力池，抗浮稳定安全系数不应作为泄槽底板厚度控制指标。

3 地震区的土石坝进行防浪墙动力稳定性分析的必要性

3.1 规范规定

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）第5.4.5条规定：位于地震区的土石坝应核算防浪墙的动力稳定性。

3.2 出现的问题

对于新建土石坝设计，工程等级确定后，根据有关防洪要求，确定防浪墙高程，拟定防浪墙断面，如果工程位于地震区，按照规范规定应核算防浪墙的动力稳定性，如拟定断面不满足动力稳定性要求，则需对拟定断面进行调整，直至满足要求为止。

然而，对于土石坝除险加固设计，由于历史原因，其原采用防洪标准和现行防洪标准不一致，则不能机械的应用本条规范规定。

3.3 工程实例

某水库始建于1959年，为大（2）型水库，二十世纪70年代按照防最大降雨标准对大坝进行了加高培厚，水库万年一遇设计洪水位为235.45m，无非常溢洪道情况下，可能最大洪水位238.46m，相应库容2.21亿m3。

2007年经安全鉴定，评定该水库为三类坝，需进行除险加固，加固设计根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），确定工程设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为5000年一遇。

根据坝顶高程复核计算（见表1），所需坝顶（防浪墙顶）高程为237.72m，原坝顶高程239.50m，防浪墙顶高程240.50m，虽然水库位于Ⅶ度地震区，但原坝顶高程已经满足规范要求，防浪墙不具有防洪功能，已经不是规响水库的防洪安全，因此，可不进行动力稳定分析。

表1 坝顶高程复核计算成果表

3.4 心得体会

（1）要正确理解规范意义上的防浪墙的适用范围，防浪墙应该是大坝顶部具有防浪功能（特殊情况下还要有挡水功能）的水工建筑物，其高程应根据防洪要求计算确定。

（2）地震区水库除险加固设计中应根据最新水文资料、现行规范，对水库大坝进行防洪安全复核，如果经过复核原有防浪墙仍参与防洪功能，则应严格执行规范规定，核算防浪墙的动力稳定性；如果经过复核计算原有防浪墙高程已经超出了防洪计算要求，不具有防洪功能，则就不是规范意义上的防浪墙，不再适用该条规范规定，不需核算防浪墙的动力稳定性。