浅析小型水库除险加固工程设计

浅析小型水库除险加固工程设计

作者：白丽娟

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第22期

【摘要】水库除险加固的设计，直接影响到工程的安全、投资及效益，是水库能够安全平稳运行的最重要的保障之一。

【关键词】小型水库；除险加固；设计

水库经过多年运行，部分设施老化破坏，其防洪标准已无法满足目前的防洪要求，所以水库进行除险加固是十分必要的。而且为水库进行除险加固工程不仅仅能提升水库的安全系数，确保防洪体系，还能够带来巨大的社会效益及经济效益。但是水库的病险问题也相当的严重，水库除险加固问题就显得尤为重要。 1.小型水库除险加固的特点 1.1 除险加固工程设计深度

小型水库除险加固工程数量大、时间紧，所以规定设计不分可行性研究和初步设计阶段，统称为设计报告书阶段，要求设计报告书应达到初步设计阶段的深度。 1.2 除险加固工程设计内容

小型水库除险加固工程设计包括如下内容：水文水利计算、工程地质、工程加固设计、其他项目设计、工程管理、施工组织设计、投资概算等七大部分，其中：水文水利计算、工程加固设计是主要部分，工程加固设计主要是对大坝工程、溢洪道两大件的加固设计。 2. 存在问题

2.1 病险率高，病害严重。据统计，现有中小型病险库三百多座，占中小型水库总数的40%左右。防洪标准低、大坝渗漏、裂缝和坝坡滑塌、溢洪道泄洪标准不够、放水建筑物不能发挥正常功能等问题普遍存在。

2.2 缺乏大坝安全观测、水情测报和防汛抢险设施，工程盲目运行，极易失事。 2.3 管理工作薄弱，特别是乡村管理的小型水库，日常管理和养护工作无人负责，安全管理责任无法落实。

3.小型水库除险加固工程设计

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3.1小型水库除险加固设计的前期准备工作

做好一个小型水库除险加固的设计工作，重视测量工作是必不可少。测量是在对小型水库进行除险加固之前对小型水库进行全面了解的最好方式。很多小型水库当初设计的图纸可能都已经没有办法找到，所以必须在除险加固设计之初要对小型水库做一个全面的数据的测量，通常情况下可以委托一个专业的测量机构对小型水库进行测量，需要得出的数据主要有：水库所处的区域地形数据，水库大坝的横断面以及纵断面参数，泄洪道以及灌溉渠道的具体参数。 3.2对坝体除险加固的总体结构设计

1）对坝顶的设计方面，不仅要考虑到交通需要，还要考虑到其稳定性。因此，在不增加较大工程量的情况下，通常将坝顶的宽度设计为原坝体的宽度。同时为了不让输水隧洞的出口与下游坝脚石互相影响，新建出水口消力池。

2）由于上游坝坡易变形，所以将适当对缓坡进行整治，对上游的坝坡的坡面设现浇砼板护坡，后坡培土加厚，直播种草护坡，并修筑岸坡排水沟，坡脚排水棱体修整完善。以增强下游坝坡的稳定性。

3）通过反滤排水设计来有效改善坝体渗流情况，具体是在新老坝体接合处设一层混合砂砾过渡层。如在在排水棱后面采用块石料填筑的堆石，将坝体渗水经过混合砂砾过渡层、水平排水褥垫排向了下部的排水体，再通过在排水体接一铸铁管，坝体和坝基的渗水就被顺利引到了下游。

3.3对主坝的除险加固设计

1）通过排渗减压减小坝基的压力从而增加坝体的稳定性，一般是通过在坝后地基上设计减压井，减压井的类型主要有6种，第I类型是从地表贯穿透水层直接到达不透水层，第II类型是只贯穿透水层的一部分，第III类型只是探究不透水层表土层，井的底部到达透水层，第IV类型是挖穿不透水表层并且深入到透水层内的沟，第V型是沟的底部达到透水层，挖穿不透水表土层的沟，第VI是将浅沟和不完整井结合起来。 2）对坝壳进行翻压放坡

坝壳翻压底高程的长度是由水下抛石的施工可行性并结合在遇到洪水时仍然不影响力工程施工确定的。一般情况下，坝上游坝壳选择含土砾的粗砂，翻压的范围是高程到坝顶上游部分的坝壳，新增加的坝壳料要求为砂砾料。 3）对坝脚进行抛石压重

在土石坝的加固工程当中，抛石压重应用非常广泛。由于在水库建成之后，水深和过水断的面积不断增大，流速也渐渐变小，挟沙能力随之减弱，因此泥沙就沉积在水库底部而粗颗粒

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沉积在上游，细颗粒沉积在下游，从而形成淤积三角洲。三角洲的形成将会导致库水变得浑浊，细颗粒沉入库底，形成坝前淤积。而坝前淤泥的抗剪强度低、具有流变性等特点，完全适合抛石压重。

4）对下游的坝脚进行压重

通常压重的范围为0+100～1+050，压重体为平行四边形。为了方便排水，要在压重体的内侧和底部做一个排水带，并且在下游做排水沟。在施工前，还应该将坝体内而的草皮、底部的植物土壤都清除干净。对下游的坝脚进行压重可以非常有效地预防雨水对坝脚的冲刷，并且对下游坝坡的稳定性起到非常有效的作用。 5）采用防渗土工膜对水库防渗

在复合土工薄膜的主膜上，若采用复合土工薄膜作为防渗材料，其渗透系数比粘性土和混凝土的渗透系数要小很多，且复合土工薄膜较大的弹性和塑性变形等特点使它更能够适应因为土体的沉降、胀缩或偶然滑坡、超载、渗漏造成的过量位移和变形。除此之外，还有泥浆槽防渗墙、岩层水泥灌浆、化学材料灌浆、砂砾层水泥粘土灌浆等多种防渗漏加固方法。 （5）应用混凝土面板

混凝土面板安全稳定性良好，尤其表现在抗滑、渗透的稳定性以及抗震性。经过碾压后的现代混凝土面板，因压实堆石坝体给混凝土面板提供了一个支撑，所以其渗漏稳定性好。再者，混凝土面板适用于各种不同的地形，对所建处的地质条件没有苛刻的要求，也不易受到气候条件的影响，在扩建和改建方面都较为容易。

对小型水库的除险加固设计，除了要注重对坝体的除险加固设计和对主坝的除险加固设计以外，还要注重对副坝、溢洪道和输水隧洞的除险加固设计。此外，在对建坝或修坝的材料选择上，切不可选用质量不合格的原材料，且要杜绝一切偷工减料的行为。只有这样，我国的小型水库的安全问题才能得以保障。 3.4合理的设计处理方案

1）方案的当否决定工程的成败。正确的方案能够一次性彻底解决问题，不当的方案不仅造成资金浪费，还挫伤了除险加固的积极性，这方面的正反例子各地皆有。病险水库最主要的不病征是渗透问题，有地基（包括坝肩）渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况，采取不同的处理方法。较常见的是均质和芯墙土坝的渗漏，常用的处理方法有冲挖，劈裂灌浆，压力灌浆。病因有清基不彻底，防渗料抗渗性差，蚁窝等。在了解水库的基本地质情况的前提下，可根据实际情况采取合适可靠的办法处理隐患。但在实际工作中，往往对方案的争议较大。

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2）例如小型水库心墙和均质土坝防渗处理大多采用冲挖法，成功的事例较多，但失败的例子也不少。使人们对其产生怀疑。笔者认为冲挖对处理隐患的效果是不应怀疑的，怀疑的是具体设计与施工的问题。我们在实践中发现，单排孔往往出问题较多，而双排孔的问题出的少。单排孔即使有问题，但处理后比未处理症状要减轻。这就说明冲挖是有效的。因为资金问题，不便作双排冲挖，我们可在出水较多的孔段加作双排孔，相当于做了一个施工围堰，以保证主要防渗体的施工质量。这样即增加不了多少开支，又达到设计效果。 4.结语

小型水库数量众多，占病险水库的比重较大，存在的病险问题多，出事后的后果较为严重。设计工作是作好水库除险加固的前提条件，一定要充分认识到设计工作中的困难和风险，结合小型病险水库的自身特点，重视设计工作质量和后期服务工作，提出合理、实用、可靠的加固处理方案，才能使除险加固工作真正达到消除工程安全隐患、保证工程长治久安、发挥水库效益的目的。