关于水利大坝除险加固的设计及其施工分析

高贵芬

摘  要：水库除险加固的设计和施工对水库有着很大的影响，文章主要通过工程实例简要分析水利工程的当前现状，同时针对工程的实际情况实现水库各个环节的除险加固设计，综合论述大坝在各环节中施工要点和技术要求等。

关键词：水库大坝;渗水;除险加固;设计及施工

引言

随着我国科学技术水平的提高，水利工程的设计和施工要求越来越严格，有效地实现水利大坝的除险加固，可以稳妥地消除水库运行的安全隐患，更加完善城乡防洪体系，同时也能最大程度地发挥出工程的实际效益。文章主要以五华县某水库为例，分析当前水利工程的现状。

1 水利工程的现状

五华县某水库是一个大中型复合水库，能够灌溉、防洪、发电等，此水库为浆砌石变半径拱坝，其坝底宽11.6m，弧长可达121.5m，坝顶高达820.5m，该水库在长期运行过程中，受到方方面面因素的影响，出现了很多安全隐患和其他问题，其中最严重的是渗水现象，这给当地水治理带来很大负担，同时也造成了很大的经济损失，虽然在管理过程中多次进行了不同程度的加固和灌浆，但所起到的效果并不明显。

该水库在长期运行过程中存在渗水、坝体开裂等现象，经过相关人员鉴定和评估之后，决定对其进行加固处理。研究表明，右坝肩拱座以及推力墩的稳定性达不到设计要求，同时坝体应力达不到指标，此外，该坝体的岩体层出现龟裂，导致整体支架不稳定。相关技术人员研究发现，造成此问题的原因主要有以下几条：（1）坝肩两岸的推力墩对坝体无约束效果。（2）封拱温度不稳定，施工时温度和事故发生期间温差变化太大，其应力差可达2.36Mpa，严重超出工程允许范围，给整个坝体带来很大的不稳定性。（3）坝体填筑质量不达标，根据左右两个推力墩鉴定结果，砂浆在填充时密实度达不到要求，中间存在蜂窝、麻面等现象，无法和砌石胶形成整体连接，此现象和施工有着很大的关联。（4）坝体形成原因，该坝体采用的是拱冠梁直线设计，其设计坡面和下游面形成一种剪切关系，从而促使坝体应力均匀分配。

2 水库大坝除险加固工程设计

2.1 坝顶和坝坡工程加固设计

坝顶和坝坡的设计是水坝设计的第一个环节，此环节的第一步需要保证水坝排水，需要完成一定的排水任务，对坝顶进行设计时，要保证坝顶路面稍微向下倾斜，并将其倾斜程度控制在2%～3%，如此可以有效保证坝坡排水沟和坝体排水系统形成统一整体，提高坝顶的排水性能。在水库坝体坝坡设计中，应综合设计戗台，加大坝体横断面面积，同时设计人员要保证戗台的施工行为达到行业规范标准，此外，在此环节的设计过程中还要综合考虑除险加固的可行性和有效性，并对工程成本作出预计。

2.2 截渗、返滤与排水设计

在水库的除险加固工程设计中，对水流量的控制也至关重要，在工程设计之前，需要对坝体的地质情况进行勘探和检测，对坝体所承受水流量和防腐蚀程度进行分析，从而全面计算大坝的渗漏量，同时还要在大坝上设置截水槽，实现对渗漏的阻截。

2.3 放水洞及溢洪道加固设计

对于放水洞和溢洪道的设计，设计人员应以除险补强为主导进行设计，实现涵洞内部的缺陷修补，同时，还可以在涵洞内辅以PE管、玻璃管等设备，来提高放水洞的质量。在溢洪道的除险加固设计中，应把控制端、泄槽段及消力池等部位作为重点关注对象。此外，在整个坝体的设计中必须对坝体的整体结构进行分析，例如确定坝坡的抗滑稳定性，在设计中需先测量基本参数：（1）风速，据统计，多年来该坝平均风速为9.3m/s，正常运用条件风速W=13.95m/s，非常运用条件W=9.3m/s。（2）地震动反应谱特征周期0.35s，加速度为

0.05g以下，地震的基本烈度为VI度以下。根据相关规范（SL274-2001《碾压时土石坝设计规范》），运用公式1和公式2计算出波高与波长，通过公式3计算出风浪爬高（其中正常运行条件下浪高0.36h·m-1，波长为4.56λ·m-1。非常运用条件下浪高为0.21h·m-1，波长为3.04λ·m-1。

波高：ghm=W2=0.0076W-1-/12（gD/W2）1/3  （1）

波长：ghm=W2=0.0076W-1-/2.15（gD/W2）1/3.75（2）

风浪爬高：Rm=×    （3）

根据《碾压式土石坝设计规范》确定坝体抗滑稳定系数，对坝体稳定性进行分析计算（采用《STAB》）对坝体除险加固后的稳定性分析，其结果见表1。

3 水库大坝除险加固施工技术

3.1 坝体培厚施工技术

坝体培厚施工是保证坝体内外坡加固设计和施工的重要方法，对于坝体的整体稳定性和安全性都有很大的影响，在具体施工过程中应采用挖掘机完成基础开挖，同时人工进行清理，然后进行石料堆放以及相关材料的填筑（风化材料、反濾料等）。培厚施工环节中，主要是以机械为主导，人工配合施工，这种方法可以大大提高施工质量。

3.2 坝体帷幕灌浆施工

在主坝除险加固的施工中，可以采用帷幕灌浆的方法进行灌浆处理，同时修筑防渗墙。此环节是整个除险加固施工中最为重要的一个环节，需要大量的浆体进行灌注。同时施工人员还应建立一个高位水池，保证能够将水输送到每一个施工环节。

4 结束语

对水库坝体采用除险加固措施，可以有效地提高坝体的坚固情况，文章只对坝体的设计和施工环节进行了简要分析，对坝体的具体压实度和受力情况没有做出具体研究。在设计过程中，还应对水库所在地的常年气候以及地理环境进行分析，并针对相应问题做出预案，提高水库坝体的安全性。

参考文献

[1]杨国华.大坝工程除险加固设计实例及其分析探讨[J].科技与企业，2015，9：114-116.

[2]覃海龙.大中型水库大坝除险加固工程设计及施工技术[J].现代建设，2011，10（9）：50-52.

[3]卢山.水库大坝除险加固工程设计及施工技术[J].现代农业科技，2015，11：211-212.

[4]杨仁强.水库大坝除险加固工程设计及施工技术要点分析[J].黑龙江水利科技，2014，42（6）：140-142.