病险水库加固设计

第1页共5页关于病险水库加固设计初探陈家然罗定市泷江水利水电勘测设计院527200摘要：水库经过长期运行，会出现各种病害，况且我国相当多的水库修建于上世纪50～70年代，受当时条件所限，这些水库在建造设计上存在许多不足，安全隐患较多。对病险水库进行除险加固不仅可以消除安全隐患，而且可以让这些水库更好地服务于社会经济，缓解防洪抗旱减灾严峻形势。本文针对病险水库存在的问题，探讨了加固设计的一些措施。关键词：病险水库；除险加固；设计措施我国水库数量众多，总数量超过8.5万座。水库在防洪、灌溉、供水、发电以及促进农村经济发展方面起到了重要作用。然而总数超过1/3的水库存在病险特征，其中90%以上为小型病险水库。病险水库普遍存在以下问题[1]：水库防洪设计能力不足；大坝渗漏严重，其渗流稳定与边坡稳定不符合要求；大坝坝体质量较差，泄洪设施很不完善；水库管理存在问题，既没有专门的管理人员，也缺乏相应的监测设施；缺乏水库基础资料，如原始建设资料、水文资料，等等。水库有病险，如同人生病一样，必须得到“治疗”——通过除险加固提高水库的防洪标准并消除安全隐患。本文针对病险水库存在的问题，探讨了除险加固设计的一些措施。1病险水库加固设计问题分析1.1查清“病根”对病险水库进行除险加固，首先必须弄清“病根”，如果水库病险的根本原因没查清楚，就不可能彻底解决问题。在国内病险水库治理工程中多次出现“加固不除险”乃至“加固再出险”的问题，其中一个重要原因就是“病根”没找准。由于历史的原因，许多水库的建设资料和运行管理资料不完善，有些是资料少、不全，而另一些原本没有资料后来通过回忆补充整理了部分资料。如果采用不准确、不完善的资料进行设计，必然难以保证设计质量，所以必须加强设计前期的勘察工作[2]。为了保证勘察质量，应委托具有资质的勘察单位进行全面的勘察，即使小型水库工程可能由于资金、交通等方面的原因，勘察设备不便进场，也应通过人工钻取的方法探明现场地质情况，如土坝坝体和基础的土质等。病险水库需要通过安全评价和安全鉴定以判别是否需要加固，但要做出完整准确的评价和鉴定，必须收集齐所有需要的基本资料，补充必要的勘察、岩土第2页共5页试验、水文等数据。评价依据是SL258-2000《水库大坝安全评价导则》和《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号）。安全评价从防洪安全性、结构安全性、渗流安全性、结构抗震安全性、金属结构安全性、工程质量、运行管理等方面进行综合评价，评级为三类坝的为病险水库大坝，应进行除险加固[3]。1.2“对症下药”找到了病险水库存在的各种隐患，就需采取有针对性处理措施。由于各地水库情况千差万别，需要找到最佳方案——既能在技术上解决问题，经济上又最合理，常常不是轻而易举就能实现的，可采用“专家会审”——委托具备相应资质的专业机构做专题研究，分析隐患产生的原因，提出具体的处理措施，然后对病险水库进行除险加固设计。设计分为前期设计和施工详图设计两个阶段。前期设计包括可行性研究设计和初步设计两个阶段。前期设计决定了设计方案是否有效、加固规模是否适当、资金投入是否合理，所以前期设计是病险水库加固设计的关键环节，设计尺度和口径的把握很重要。施工详图设计是前期设计方案的深化与细化，除非设计条件发生重大变化，一般都应与初步设计保持一致。在进行施工详图设计时，必须结合现场地质和水库实际情况进行设计完善。2病险水库除险加固设计措施2.1针对防洪标准低的加固设计措施水库抗洪标准低的表现及原因见表1。表1水库抗洪标准低的表现及原因类别表现及原因设计洪水量偏小大坝坝顶高程不够防浪墙墙顶高程不够与坝体防渗体未连接或连接不好防渗体高程不够溢洪道断面偏小，影响过流边墙高度不够下游行洪通道被占用非常溢洪道无法正常使用泄水洞、涵工作平台偏低提高病险水库的防洪标准，应遵循由易到难、综合治理的原则，如可以通过增设防浪墙或加高防浪墙解决问题的，就不宜先考虑加高大坝。而且，防洪标第3页共5页准低不仅与挡水有关，还必须考虑泄水能力是否足够，如通过增大溢洪道断面来提高泄水能力，也可以采取适当降低讯限水位的方法增加泄洪量。大坝防渗体（心墙）高度不够则应增加其高度。在以上措施都不能彻底解决防洪能力的情况下，再考虑加高大坝。大坝加高高度2m以内，一般采用戴帽加高方式；加高高度超过3m必须使用培厚加高方式。溢洪道排洪道被占用或非常溢洪道无法使用，必须清理或改建。2.2针对渗流问题的加固设计措施水库大坝95%以上是土石坝，影响土石坝安全问题有渗透变形、滑坡及裂缝，其中危害最大的是渗透变形，所以渗流问题必须引起高度重视。渗流问题的现象及原因见表2。表2渗流问题的现象及原因渗流部位现象原因坝基大坝下游坝脚或坝坡渗漏坝基处理不当坝肩两岸坝坡与岸坡结合部位渗漏坝肩部位处理不完善坝体/防渗体大坝下游坝脚或坝坡渗漏坝体或防渗体施工质量差或铺盖设计长度厚度不够下游坝坡渗漏下游无排水体或排水体、反滤料淤堵造成坝体浸润线抬高/动物筑巢打洞形成渗漏通道其他问题坝坡塌陷，存水困难水库周边或库底岩溶处理不完善涵管附近上、下游坝坡塌陷涵管漏水由表2可见，渗流问题发生的部位和原因是非常多样的，防渗处理的原则是“上堵下排”。“上堵”即采用水平防渗和垂直防渗措施，“下排”是在坝体下游坡脚利用减压井、导渗沟和水平盖重压渗等设施排水，以降低坝体浸润线。水平防渗是采用上游铺筑粘土铺盖结合下游减压排水设施，优点是就地取材、造价较低、施工比较简单，但须放空水库，对于除险加固期间仍需满足供水和灌溉要求的水库较难操作，所以多采用垂直防渗措施。垂直防渗的方法有多种，如粘土截水墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙、土工膜防渗和冲抓套井回填粘土防渗墙等。采用何种防渗措施，应根据防渗条件、要求，并结合病险水库实际情况，按照技术经济原则，通过比较论证，选择适宜的方案。如某水库大坝采用当地花岗岩残积土填筑，蓄水后渗漏严重，经勘查坝体到坝基中存有冲积成因的粗砂层，渗透等级为强透水。参照类似加固工程经验，可从劈裂灌浆、塑性混凝土防渗墙和高压旋喷灌浆三种防渗方法中选出一种。经过技术经济的综合比第4页共5页较，最终选用塑性混凝土防渗墙这种施工简单、经济、质量易控制的方法。如图1所示。混凝土防渗墙坝体覆盖层透水层图1混凝土防渗墙2.3针对大坝护坡的加固设计措施护坡的加固应验算上、下游的坡度是否满足坝坡稳定性要求。上游坝坡一般采用干砌石、预制混凝土块或现浇混凝土，下游坝坡多采用植草护坡。上游坝坡厚度应以《碾压式土石坝设计规范》计算浮力稳定下的厚度。下游坝坡应设置排水系统和排水沟。2.4针对溢洪道的加固设计措施溢洪道加固设计应复核泄流能力和消力池、海漫段等消能防冲能力。泄流能力不满足要求，一般应拓宽、加深溢洪道，并最好增设闸门。条件允许，也可通过增加溢洪道提高泄洪能力。2.5针对输水洞的加固设计措施输水洞破坏后加固方法常采用内衬钢管、钢筋混凝土管或钢丝网喷浆等方法处理，若修补困难，一般封堵旧管另装新管。2.6监测设计对无监测设施的病险水库，为保证加固后大坝的安全，应设置观测点及必要的观测设施。3结语水库既可造福于人民，促进社会经济发展，也会因病险而威胁人民群众生命财产的安全，因此病险水库一定要进行除险加固处理。病险水库的加固设计必须坚持技术上可靠、经济上合理的原则，同时还要结合当地实际情况因地制宜开展设计。设计方案要经过优化比较，最终才能形成可行、可靠的方案。通过完善设计工作，达到应有的除险加固效果。第5页共5页参考文献：[1]许战青，靳翠红.小型水库除险加固设计总结[J].河北水利，2012(9)：18.[2]黄志良.病险水库的除险加固设计[J].现代农业科技，2012(5)：283，285.[3]陈朝旭，彭琦，位敏.病险水库加固设计中的主要问题及对策[J].人民长江，2011,42(12)：81-84.