水庫大壩除險加固工程措施探討

【摘 要】本文針對水庫大壩除險加固工程措施，結(jié)合工程實(shí)例，探討了水庫大壩除險加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后提出常用的水庫大壩除險加固工程措施。分析結(jié)果表明，隨著使用年限的增加，在自然因素和環(huán)境變遷的影響下，水庫大壩可能存在一定的安全隱患，難以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至?xí)ο掠尉用竦纳拓?cái)產(chǎn)構(gòu)成一定的威脅?；诖?，需要結(jié)合水庫大壩目前存在的質(zhì)量問題和安全隱患，開展有針對性的設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)安全監(jiān)測，選擇合適的加固措施，才能保證水庫大壩運(yùn)行的安全性，值得高度重視。

【關(guān)鍵詞】水庫大壩;出險加固;工程措施

1、工程概述

某水庫工程，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物灌溉主要水資源來源，更擔(dān)負(fù)著防洪、生活供水、生態(tài)景觀等眾多功能，運(yùn)行庫容為9563.65萬m?，影響著周圍423.32平方公路范圍內(nèi)的供水情況，設(shè)計(jì)使用的加固標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，最大下泄流量為867m?/s，設(shè)計(jì)洪水水位為124.62m，水庫底部坡度在0.4%～0.6%之間。始建于1986年，經(jīng)過多年的運(yùn)行了，出現(xiàn)很多質(zhì)量問題，為保證該水庫能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮出該水庫在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和民生中的作用，需要開展出險加固措施。

2、水庫大壩除險加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1合理計(jì)算溢洪道泄流能力

在溢洪道泄流能力計(jì)算時，可采用如下公式：

此公式中，Q表示溢洪道泄流能力（m?）;M為泄流系數(shù)，通常取值為1.48;L表示溢洪道側(cè)堰的長度（m），在本工程中取值為53.7m;H表示行進(jìn)流速的水頭，在本工程了選擇了第二流速系數(shù)。

就案例工程而言，在2017年對溢洪道進(jìn)行過一次加固，現(xiàn)運(yùn)行相對穩(wěn)定。因此，在水庫大壩除險加固設(shè)計(jì)中，只需要對水庫溢洪道泄流能力進(jìn)行復(fù)核即可。按照上述公式可知，本工程5%頻率洪水最大流量約為264.25m?/s，1%頻率的洪水最大流量為401.65m?/s，在其與時期，溢洪道的泄流能力基本上能夠滿足實(shí)際泄洪的需求【1】。

2.2攔河壩設(shè)計(jì)

抗滑加固是水庫大壩除險加固設(shè)計(jì)的重中之重，對水庫大壩而言，影響抗滑性的因素比較多，包括：水位降落期上下游壩坡的工況、260m穩(wěn)定滲流期上下游壩坡的工況、265m穩(wěn)定滲流期上下游壩坡的工況、水庫大壩除險加固施工過程中上下游壩坡穩(wěn)定工況等。在攔河壩設(shè)計(jì)中，如果水庫大壩允許的安全系數(shù)，小于設(shè)計(jì)計(jì)算的安全系數(shù)，則表明水庫大壩的安全標(biāo)準(zhǔn)符合要求，無需加固處理。如果小于安全系數(shù)，則表明該水庫大壩正處于不安全狀態(tài)，需要及時開展加固處理。

2.3壩基和大壩滲流

在水庫大壩除險加固設(shè)計(jì)中，為準(zhǔn)確獲知大壩的滲流情況，在具體設(shè)計(jì)之前，需要對大壩的壩殼、心墻、基壩等結(jié)構(gòu)的滲流系數(shù)進(jìn)行全面分析和計(jì)算。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：水庫大壩的正常水位、洪水位、校核洪水位【2】。就案例工程而言，心墻的抗?jié)B漏能力比較強(qiáng)，穩(wěn)定性好。如果心墻連續(xù)性不足，就需要對土質(zhì)壩基的穩(wěn)定性進(jìn)行重點(diǎn)分析。本工程心墻滲透比處于工程設(shè)計(jì)允許范圍中，表明該水庫大壩工程的滲透性比較好，目前還處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4安全監(jiān)測設(shè)計(jì)

安全監(jiān)測設(shè)計(jì)是水庫大壩除險加固設(shè)計(jì)的最后一步，也是比較重要第一步。無論是水庫大壩除險加固施工，還是后期運(yùn)行，都需要保證安全監(jiān)測系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行，以便及時獲知水庫大壩的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，提升水庫大壩運(yùn)行的安全性。因此，在水庫大壩除險加固中，必須高度重視安全監(jiān)測設(shè)計(jì)，以最大限度上提升水庫大壩出險加固風(fēng)險控制水平。在具體操作中，需要結(jié)合水庫大壩實(shí)際情況，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的安全監(jiān)測系統(tǒng)，以便對水庫大壩的溢洪道、攔水壩、檢查孔、壩基等狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，為水庫大壩出險加固工程措施的有效落實(shí)提供數(shù)據(jù)支撐。

3、水庫大壩除險加固工程措施分析

3.1水庫大壩培厚工程措施

大壩培厚是水庫大壩除險加固的主要措施，其機(jī)理是通過增加壩體的厚度來增加壩體自重，提升大壩的穩(wěn)定性。在案例工程出險加固中也采取了此種方法，設(shè)計(jì)采用護(hù)坡厚度為300mm。護(hù)坡由上至下為：干砌石護(hù)坡厚300m，碎石墊層200m，砂墊層100mm。根據(jù)實(shí)測資料，水庫下游排水棱體頂現(xiàn)狀高程13.45m～13.58m，低于下游最高水位13.79m，不滿足規(guī)范要求，本次設(shè)計(jì)對原排水棱體進(jìn)行拆除重建。本次設(shè)計(jì)下游壩體排水仍采用棱體排水，加固后排水棱體頂高程為14.30m，頂寬1.50m。

3.2大壩帷幕注漿施工措施

帷幕注漿施工措施，也是水庫大壩除險加固常用的措施，可有效解決壩體裂縫、滲漏水等質(zhì)量問題和安全問題。在采用此種水庫大壩除險加固工程措施時，需要先進(jìn)行現(xiàn)場施工布置，包括：布置供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、灌漿系統(tǒng)等。尤其是為更好的滿足帷幕注漿施工對用水量的需求，可在施工現(xiàn)場重新修建一個臨時高位水池，通過潛水泵將水庫中水輸送到水池中，再由水池向漿液配制站和鉆進(jìn)供水。施工照明用電、灌漿泵用電、鉆機(jī)用電、攪拌機(jī)用電等可以通過架設(shè)變壓器的方法引入。如果附近沒有電源，可配置柴油發(fā)電機(jī)，以保證供電的持續(xù)。

在帷幕灌漿施工中，需要對各道工序嚴(yán)格控制，先灌注主帷幕漿液，再灌注副帷幕漿液，按照逐步加密的原則進(jìn)行施工。在相鄰漿孔注漿時，先出漿的鉆孔深度要比后注漿的鉆孔深度高出15m以上。在壩土部分注漿時，可選擇純壓入式填充灌漿，按照從上到下的原則，分段跟管鉆灌。基巖部分可采用孔內(nèi)循環(huán)灌漿法，以保證施工質(zhì)量。

3.3檢查孔施工和巖心鑒定

為驗(yàn)證水庫大壩除險加固效果，當(dāng)水庫大壩出險加固結(jié)束之后，要按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，靜待一段時間之后，在異常位置布設(shè)一定數(shù)量的檢查孔。利用布置好的檢查孔進(jìn)行壓注入水試驗(yàn)。尤其是對帷幕體的防滲漏能力檢測時，可進(jìn)行壓水試驗(yàn)。壩土體可采取注水試驗(yàn)，通過三段三點(diǎn)壓水方法，以大于灌漿壓力80%的壓力，將試驗(yàn)水注入檢查空中。每個檢查孔都要做取芯試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果來判斷水庫大壩除險加固質(zhì)量。當(dāng)灌漿漿液和原壩體形成一個整體之后，表示本次水庫大壩除險加固效果良好，如果檢測效果不達(dá)標(biāo)，需要重新做加固處理，以提升水庫大壩的質(zhì)量和運(yùn)行的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃松，常倩倩.以某水庫大壩為例探討中小型水庫除險加固工程措施[J].中國水運(yùn)（下半月），2019，19（6）：175-176.

[2]王福家.低彈模砼防滲墻在某水庫大壩除險加固工程中的應(yīng)用[J].陜西水利，2020，231（04）：167-169.

作者簡介：

馬叢鑫，男，漢族，黑龍江雙鴨山，1987年10月出生，本科，工程師，連云港市石梁河水庫管理處，研究方向，水利工程生產(chǎn)運(yùn)行。