拱坝工程主要地质问题及评价探讨

摘要：水库拱坝是水利系统主要构成部分，可将其作为区域水调度设施，为水资源蓄积及分配创造了有利条件。由于拱坝结构的特殊性，其在布局阶段面临着诸多病害风险，尤其是地质条件变化会引起一系列异常耗损。结合水库拱坝工程及其地质问题，提出了地质评价及规划方案，为水库拱坝可持续运营提供借鉴。

关键词：水库拱坝；地质问题；评价；对策

水利工程是我国投资建设的主要项目，对区域水资源调度具有重要作用，同时发挥了不同地质结构的调度作用。为了改变地质环境的特殊性，要提前实施拱坝工程勘察与分析，做好充分的调度运营方式。因而，实际改造建设阶段要考虑地质问题带来的隐患，对拱坝布局与施工做好全面分析，解决传统工程建设面临的问题。

一、水库拱坝主要地质问题

拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝，做成水平拱形，凸边面向上游，两端紧贴着峡谷壁。是指一种在平面上向上游弯曲，呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑，是一个空间壳体结构。水库拱坝在运营阶段，由于地质条件变化差异，导致拱坝面临着沉降、裂缝、坍塌等多种地质病害，若不及时处理则会影响到整个区域的稳定性，甚至引起水库系统风险，严重威胁了区域水资源调配的安全性。

二、水库拱坝工程评价标准

新时期国家对水库工程改造提出新要求，各地区必须强化水库拱坝改造力度，对拱坝空间及结构平台实施调整，确保拱坝结结构性能达到预定状态。结合水利项目质量评定标准，水库拱坝工程评价主要标准：

1、安全性。拱坝整体结构呈现“弯曲式”，面对水域承载的受力大小不一，这是引起结构病害的主要原因。评价拱坝工程质量，要首先考虑其安全性，在安全承载范围内进行结构改造与施工。同时，对于签字啊的拱坝病害，要提前做好相关的分析与预测。

2、稳定性。水库一年四季蓄水量大小不一，对拱坝产生的外在受力值也不一样，如何维持拱坝稳定性是很关键的。因此，在评价拱坝工程中，可定期观察拱坝周边地质情况，子啊某个周期内进行稳定性评价，判断拱坝结构受力是否均衡、结构是否稳定。

三、拱坝工程规划与布局方法

拱坝布置需根据坝址地形、地质、水文等自然条件以及枢纽综合利用要求统筹布置，在满足稳定和建筑物运用的要求下，使坝体材料的强度得到充分发挥。对于现场人员来说，在执行拱坝工程施工方案中，要先进行现场测绘、图纸绘制、指标分析等流程，对拱坝结构进行综合防控与处理，才能实现水库调度的最优化。主要包括：

1、现场测绘。新时期我国地质工程规模不断扩大，相关部门对工程建造质量提出更高要求，严格控制地质改造方案是极为关键的。根据坝址地形、地质资料定出开挖深度，绘出坝址利用基岩面等高线图。综合考虑地形、地质、水文、施工及运用条件等，选择适宜的拱坝坝型。

2、地质制图。基于可持续发展建设下，岩土工程改造必须优化水文地质灾害防控体系，对水文地质问题进行综合分析，提出切实可行的工程勘察模式，为岩土结构施工与改造创造有利条件。利用基岩面等高线地形图，试定顶拱轴线的位置。顶拱轴线的半径可参考。应尽量使拱轴线与等高线在拱端处的夹角不小于30°，并使两端夹角大致相近。

3、控制指标。初拟拱冠梁剖面尺寸，并拟定各高程拱圈的厚度。各层拱圈的圆心联线在平面上最好能对称于河谷可利用基岩面地形图，在垂直面上，这种圆心联线应是光滑的曲线。切取若干垂直剖面，檢查其轮廊是否光滑连续，倒悬是否过大，如不符合要求，应适当修改拱圈及梁的形状尺寸。

四、水库拱坝地基处理方法

水文运动是地质层构造主要运动之一，由于水文地质不断变化而对岩土结构形成破坏作用，导致岩土工程出现不同程度的病害。拱坝的地基处理和岩基上的重力坝基本相同，只是要求更加严格，对两岸坝肩的处理尤为重要。

1、坝基开挖。地质勘察是为了更好地开展地面工程建设，掌握区域地质分布特征及规律，为地质改造建设提供科学的指导依据。高坝一般应开挖至新鲜或微风化的下部基岩、中坝应尽量开挖至微风化或弱风化的中、下部基岩。例如贵州猫跳河窄巷口拱坝，高39.5m，因河床覆盖层较厚，采用双拱坝体型，以基础拱桥跨过覆盖层，并用两排混凝土防渗墙作为覆盖层防渗。

2、固结灌浆和接触灌浆。水文地质是工程勘察与建设的重点工作，尤其在地质勘察中常遇到不同类型的水文灾害，可指导勘察单位及时采取正确的应对方式。选择两种灌浆时，要考虑外在受力对灌浆工艺的影响，提出符合灌浆操作的具体流程。同时，对拱坝基础进行综合改造，以支护结构、岩土加固等方式进行优化，从而避免裂缝、沉降、坍塌等地质问题发生。

3、帷幕灌浆。岩土工程改造要经过前期勘察环节，及时掌握岩土层构造不同的布局情况，对地质改造项目提供科学的指导依据。帷幕线一般布置在压应力区，并尽可能靠近上游面。帷幕灌浆可利用坝体内的廊道进行；当坝体较薄或未设廊道时，可在上游坝脚处进行当有坝头绕渗，将影响拱座岩体稳定。

4、坝基排水。水文地质问题对地质勘察具有指导性与借鉴性意义，可以引导勘察作业区域的划定与布局，增强了岩土勘察的针对性。在防渗帷幕后应设置坝基排水孔和排水廊道。高坝以及两岸地形较陡、地质条件复杂的中坝，宜在两岸设。结合拱坝地质分析，实现了勘察操作流程的一体化，将病害防治与岩土勘察相互融合，确保地质项目建设达到预期目标，这些都促进了岩土工程建设水平不断提高。

结论

总之，拱坝工程是水库系统的核心构成，日常运行期间常面临着各种地质问题，如：裂缝、沉降、坍塌等，均会对区域地质造成严重的危害性。基于地质评价与灾害分析下，水库拱坝工程建设面临更多的改革，如何实现资源规划与水利调度的一体化，这些都讲成为影响水利结构性能的关键因素。

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作者简介：朱彬，1989年9月22日，贵州遵义，大学本科，助理工程师，从事水利工程质量与安全监督工作。endprint