浅谈水利工程除险加固设计

徐利辉

摘 要：本文分析了水利工程除险加固设计中需注意的问题，并针对性地提出了加强水利工程除险加固设计的措施。

关键词：水利工程 除险加固 设计

1、前言

水库是综合防洪减灾体系的重要组成部分，每到汛期来临，病险水库便成为防洪减灾中的薄弱环节。因此，水库除险加固的意义重大，目的在于将排除水库原有存在的隐患，加固大坝坝体安全，保证水库正常运行，保障人民生命财产。

2、水利工程除险加固设计中需注意的问题

2.1做好水库除险加固的地勘工作。目前，水利工程除险加固工程初步设计工程地质勘察工作，安全鉴定阶段工程地质勘察资料较为充分、不影响初设阶段工程地质结论的成立、不存在影响工程安全的特殊工程地质问题时，可适当简化初设阶段的地质勘察工作，并可根据前期试验资料结合工程类比原则提出岩土体物理力学建议参数。勘察设计单位要认真学习和执行工程建设强制性标准。作为除险加固工程，由于原有资料不齐全，因此，在条件允许的情况下，在设计前期加大投入，将工程隐患彻底查清，使工程设计有充分依据，从而确保设计质量。

2.2注意新、旧设计规范的衔接。新规范相继颁布，例如：土工织物、抗冻、高喷等方面规范；水库规模、防洪标准、工程管理、土坝、水工混凝土结构、水土保持、溢洪道等规范也有一些标准、设计理论和方法方面的补充和更新，因此，在部分工程初设和所有工程的施工图阶段，一定要采用新规范，对其中与新规范不符的内容要进行修正。各级建设行政主管部门，要高度重视勘察设计工作，加强领导强化管理及培训工作，抓好勘察设计人员对新的技术标准、强制性标准规范的学习，使他们理解并正确使用。

2.3做好环境保护与水土保持设计工作。随着经济的发展，人们对自然资源的开发更加频繁。由于在开发过程中未采取有效的水土流失的防治措施，肆意开山炸石，任意弃渣，造成了严重的水土流失，严重破坏了生态环境。水土流失使大量泥沙俱下，堵塞下游河道，削弱河道泄洪能力，降低了水库调蓄洪水能力，加剧了防洪压力。在这种情况下，水库除险加固设计中必须重视做好环境保护与水土保持设计工作。水土流失治理应采取工程措施和生物防治措施相結合，全面规划、综合治理。水土保持工程的实施，应与工程施工同步进行，特别是工程措施，必须在施工同时进行，避免施工过程中的水土流失。

3、加强水利工程除险加固设计的措施

3.1坝顶和坝坡工程加固设计。设计阶段的第一步就是坝顶和坝坡的设计，坝顶必须额外承担合理排水的任务，所以大坝的坝顶路面必须进行合理的排水设计。合理的路面设计应当是坝顶路面作适当的倾斜处理，路面的倾斜度大约是向下游方向倾斜2%左右，主要是为了让坝坡横向排水沟与排水系统的排水口连接，可以适当的在下游位置铺设路缘石。除了坝顶路面的排水设计，坝顶高程也应当引起加固工程设计者的高度关注，务必保证坝顶高程与宽度达到安全标准。坝顶的高程应该经过精确的计算之后得出，高程也是一个至关重要的设计部分，会直接影响堤坝的安全使用。根据一些数据的分析可以知道，大中型水利大坝的边坡比可根据坝高与坝型、坝基与坝体的物理学原理进行精确的计算。坝坡渗流和抗滑稳定性是根据坝体所承受的重力或压力进行详细的计算来确定坝坡是否能够满足稳定标准的基本要求。水利上游和下游的坝坡应当根据实际需要设置戗台。戗台作为戗堤的顶面，进一步加大了大坝的横断面积，此外大坝建设时由于各种条件的限制未曾进行碾压加固，均为人工担挑堆砌而成，其稳定性很难保证，而增设的戗台工程施工时却非常严格，会事先清基、铺土、碾压、测量土壤密度和含水率等，弥补了大坝的缺陷，加固了坝体。在对水利大坝上游的坝坡进行施工时要注意4个原则：①节约原则，采用最经济节约的施工方法，尽量减少建坝坡的资金，做到合理适度就好。②合理利用周边资源，尽量就地取材，从施工场地周围寻找原材料就地取材。③科学合理设计，最大程度降低施工的难度，同时尽量缩短工期，减少资金的投入。 ④在经济节约的基础上要保证坝坡是安全稳定的。要注意的是需要设置足够的排水口与纵横缝来预制干砌石护坡保证排水，同时在坡脚设置基座。

3.2坝基和坝体截渗加固设计。坝基截渗一般可采用在上游坝脚处做截水槽， 也可采用混凝土截渗板墙、高压旋喷混凝土墙等方法处理。岩基采用帷幕灌浆处理。坝基截渗处理方法要与坝体截渗相结合考虑，经方案比较后择优确定。坝体（防渗体）应满足将渗流量控制在允许范围以内，并满足渗流稳定要求。防渗体与坝基、岸坡或混凝土建筑物的连接应满足抗渗要求。

3.3坝体反滤与排水体加固设计。在坝下埋管末端周边等渗流出逸处， 宜设置反滤层或过渡层。反滤层厚度应根据材料的用途及施工方法等情况确定。在渗流出逸的范围，均需设置排水体。排水体可采用贴坡排水，贴坡排水的顶部应高出浸润线出逸点，超出高度应使坝体浸润线在冻土深度以下， 且不小于0.50m。坡脚处应设置集渗沟、排水沟。

3.4坝面排水设计。下游坝坡常用草皮护坡；除干砌石或堆石护坡外，均必须设坝面排水。应包括坝顶、坝坡、坝头及坝下游等部位的集水、截水和排水措施。除堆石坝与基岩交坡处外，坝坡与岸坡连接处均必须设排水沟，其集水面积应包括岸坡集水面积在内。排水沟结构可采用浆砌石、预制混凝土等，但应注意防渗及不透水性。

3.5放水洞加固设计。①洞身拆除重建方案：洞身宜按无压明流设计，可常用混凝土矩形涵、圆涵等型式。断面尺寸除满足用水要求，还应考虑到检修维护方便。洞身应满足强度、刚度、稳定、变形、抗裂或裂缝宽度等要求。②混凝土矩形涵洞身加固方案：一是洞身补强、补漏方案，常对隐患部位进行剔凿，补摸高强砂浆、环氧砂浆、树脂、各种防水涂料， 或贴高强布等；二是洞内内衬钢管、玻璃钢管、PE 管等， 对内衬管与原放水洞间的空隙，利用混凝土填筑。③进口控制段，可采用加固、拆除重建或砂浆回填等方法。

3.6溢洪道加固设计。①溢洪道宜优先采用开敞式，且不宜设置闸门，堰顶高程宜与正常蓄水位齐平。溢洪道宜选择在岩石地基上，建筑物的护砌长度取决于地形、地质条件、水流条件和防冲要求。软基溢洪道应修建在密实土层上，做好进出口、泄槽的防护和消能设施，以及建筑物的防渗排水。②溢洪道轴线宜取直线，如需转弯，宜在进水渠或出水渠段内设置弯道；在土石坝枢纽中，当溢洪道靠近坝肩时， 与大坝连接的接头、导墙、泄槽边墙等必须安全可靠。

4、结束语

水库作为农业灌溉的重要水源和城市供水的重要水源，在应对干旱缺水、保障城乡供水安全方面发挥着主要作用。因此，水库安全运行关乎人民群众的生命安全，水库除险加固工程的质量需要建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和监督部门多方面的配合努力，落到实处，政府及相关部门也要高度重视，把好质量关。只有科学的规划建设才能真正保证除险加固项目的质量，才能真正地造福于民。

参考文献：

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[2]杨涛，水利工程除险加固治理策略研究[J]，内蒙古水利，2012（06）

[3] 潘海军，小型水库除险加固设计易发问题分析处理[J]，科技导读，2013（03）