小型土石坝水库除险加固设计要点分析

小型土石坝水库除险加固设计要点分析

小型土石坝水库除险加固设计要点分析广东省茂名市电白县水利水电勘测设计室525400【摘要】文章首先对水库大坝的修筑现状进行分析，结合实际情况指出了除险加固工作的重要性，总结了小型土石坝水库常见的问题，提出了坝体和坝基的除险加固技术以及溢洪道和输水涵除险加固技术等，希望对小型土石坝水库的除险加固有一定的参考价值。【关键词】水库；除险加固；设计要点0引言水库在生产生活中的作用很多，例如常规的农业灌溉、发电、养鱼等，还可以在自然灾害中作为防洪挡水设备，水库储备起来的水可以在干旱季节使用，显著提高了IX域经济效益。但是从安全层面考虑，仍然有很多问题急待解决。如遇到地震山洪等自然灾害时，坝体很容易出现裂缝，这样一来在后续的使用中就会存在安全隐患，因此水库大坝在使用一定年限后应进行加固施工，除险加固的设计工作具有十分重要的意义。改革开放以后，我国小型水库的安全管理是有地方政府负责的，整个施工过程都是政府的相关部门来把控的，包括收集相关材料，并对其进行整理，制定设计方案和维护措施等。但是由于有些部门缺乏一定的监管力度，技术人员的专业水平不是很高，对水库的施工没有严格的规范，对设施的了解不够详细以及对施工材料的准备不充足，导致很多小型水库存在不少的安全隐患，将威胁到小型水库下游广大人民群众的生命财产安全。1小型土石坝水库常见的问题1.1坝体渗漏水库出现坝体渗漏的原因括很多，主要有：（1）坝体的填筑施工过程不符合设计标准，致使坝体不够密实，出现严重的渗漏现象；（2）使用不符合标准的材料建设坝体，也会导致坝体渗漏。n1.2琐基渗漏对于水库来说，经常出现的问题还奋坝基渗漏，导致坝基渗漏的原因主要奋以下几个方面：（1）建设年代比较久远的水库，多数是边建设边勘探边设计的建立模式，可以说是典型的“三边”工程，并没有按照相关规范的要求进行处理；（2）坝体碾压得不够密实，填筑质量比较差，难以达到符合设计要求的压实度;（3）坝基的清理工作不够彻底，导致水库的坝体和坝基接触面会出现严重的渗水现象；（4）截水槽挖得不够深，同样会导致严重渗水。1.4输水管涵老化裂缝渗漏在我国，小型水库大多建设年代久远，输水涵管的老化现象严重其至失效是现阶段小型水库普遍存在的安全问题。1.5溢洪道泄洪能力不足（1）施工过程中不够严谨，施工人员常常由于岩体的坚硬度来改变设汁方案中的溢洪道线路，导致实际的溢洪道不能达到施工标准；（2）没奋科学的消能设施，没有严谨的纵剖面设计，这会引发严重的空蚀破坏；（3）由于没奋设置排水系统导致泄洪槽下的排水能力比较薄弱；（4）泄洪槽与消力池的衔接得不合理，致使空蚀破坏发生频率增大。1.6无安全检测设施、水文测报及通信设施调査发现，很多水库没冇建立安全检测设施,冇些安全隐患不能被及吋发现,最终导致严重的后果；没有水文测报，洪水出现时不能得到及吋的测验；没奋通讯设施，即使有也比较老旧，一旦出现危险，管理人员不能及吋得到险情信息，延误了救险时间。2小型土石坝水库除险加固工程的设计要点小型水库除险加固工程的设计工作应分二步进行，首先对水库大坝进行安全鉴定，主要工作是进行洪水计算及调洪演算，籍此复核溢洪道的宽度、堰顶高程以及坝顶高程；同时根据调洪演算结果进行大坝渗流及稳定计算，复核大坝稳定性。其次，根据水库安全鉴定结果有针对性地提出加固措施。n目前，水库加固的措施比较多，措施的选择上应遵循“安全、经济、适用”的原则。我国大多数小型水库除险加固的资金主要由上级财政以补助的形式投资建设，而管理单位镇村级资金往往难以筹集，因此选择水库除险加固的措施吋应考虑保证加固后的安全，同时兼顾考虑使用最少的投资以及措施的适用性。2.1土石坝坝体的加固措施(1)对坝体进行灌浆坝体灌浆包括充填式与劈裂式两种。充填式加固法灌浆利用的是自身的重力,孔U位置的压力为零，一般灌浆材料与原来的防渗体一样或近似。劈裂式加固法是使用一定的灌浆压力来将坝体劈开，使浆体形成连续垂直的帷幕，使之灌入坝体内。无论哪种加固法都是利用压力灌浆方式将浆体灌注到坝体之内，区别主要在于压力的大小有所不同。设计时应考虑浆液材料的选择及浆液的配合比，同时应确定灌浆压力、灌浆结束标准及封孔方式。充填灌浆与劈裂灌浆造价较高，适用高坝(14m以上)。(2)培厚加固大坝对于单薄的大坝，应考虑对其进行填土培厚加固，填土应按“前削后补”的原则进行，坡度的选择上应不小于1:2,坝顶宽不小于5m,填土压实度不小于0.96。对于需要重建的反滤体，可以考虑采用贴坡式或棱体式。贴坡式反滤体适用矮坝，投资较小；棱体式反滤体适用高坝，施工复杂，投资较大。迎水坡护坡措施应考虑混凝土护坡，石料充足的地方可考虑采用浆砌块石。(2)复合土工膜防渗加固近年来，采用复合土工膜对防渗体进行防渗加固越来越普遍。常用土工膜材料有聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、氯磺化聚乙烯(CSPE)、氯化聚乙烯(CPE)和氯丁橡胶(CR)等。n(2)防渗墙加固常用的防滲墙有三种，即高压喷射灌浆、槽孔混凝上防渗墙和水泥搅拌桩。应用较多的是高压喷射灌浆防渗墙。槽孔防渗墙虽然具备比较好的防渗能力，但是由于造价方面相较高，很应用在工程实践中。搅拌桩防渗墙是在三类防渗墙中造价最低的，适用于颗粒较细的砂性坝基。2.2坝基防渗加固措施（1）水平铺盖实际操作中水平铺盖分为两种形式，即粘土防渗铺盖和复合土工膜防渗铺盖。对地基覆盖层厚、颗粒均匀的中低坝来说，适合选用粘土铺盖。覆盖层材料的颗粒组成及其分布等都要考虑，必要时要使用可靠的反滤层和保护层。对于成层显著、颗粒不均匀、顶部强透水、易产生接触流土地层及基岩为岩溶发育地基均不宜用粘土铺盖防渗。（2）坝基覆盖层防渗墙如果坝基为砂砾石或土的覆盖层，一般采用的加固措施是防渗墙，冋样奋三种防渗墙，前面已经介绍过，此处不再赘述。2.3溢洪道的除险加固考虑到增强溢洪道的泄洪能力，溢洪道选择的是无闸门控制的开敞方式，根据目前的泄洪量加以计算，来确定侧墙的高度和过流断面。在过流能力没冇达到设计要求的情况下，一定要实施拓宽处理，而对过流面已经裸露的溢洪道而言，必须进行清淤工作来加强衬砌保护。对于降低水位运转的水库来说，应当采取的措施是使溢洪道入口堰顶的高度相应地降低。另外还可以通过完善消能设施、修复原衬砌破损部位等方式实现溢洪道的加固。2.4输水涵管的除险加固根据输水涵管情况不同采取不同的加固措施：（1）在涵管存在一定的安全问题，管径小而且进入比较闲难的情况下，倘若坝体不高，可以考虑破坝重建，这n种方法开挖量很大。基坑回填时砬保证填土压实度，可以采用人工夯实土，并注意对涵管的影响。，不过可以选用新的涵管形式。此外还可以采用虹吸管进行输水，虹吸管的开挖量相对来说要小很多，成本也比较低，但是虹吸管的维护管理十分复杂，因此较少使用。（2）在不适合套管的情况下，存在病险但是管径小的涵管，自身就不能对不适应供水基本要求的涵管来封堵。（3）还冇一些涵管存在大程度的损坏，己经危害到坝体时，可采用套管的方法套钢管，新套管与原涵管间还需要进行灌浆处理。涵管放水设施可选择塔式、斜拉管式、分级箫孔式。塔式运行管理方便，但建设成本高；斜拉管式和分级箫孔式设置简单，管理较麻烦，但成本低。2.5建设安全检测、水文测报以及通信设施加强完善水库工程的安全检测，检测资料要及时整理分析，用科学依据保证水库工程的安全；建立水文测报系统，加强水文测报系统的管理，吋刻关注水文变化，合理制定预防方案；完善通讯系统，及时了解水库的各种状况。这样才能做好预防工作，避免后知后觉，发现安全隐患吋，第一吋间作出相应防治措施。3结语有效的除险加固设计能够减少水库防洪过程中的意外事故，延长水库的使用年限，保证当地人民群众的财产及生命安全，满足当地基本生产需求，因此做好除险加固设计工作是保证水库除险加固施工质量的根本。根据水库的实际情况及其存在的问题，开展加固除险设计，提升除险加固施工质量，提高水库的防洪能力。据统计，我国已经建成的水库有九万多座，其中土石坝水库最多，土石坝水库也是存在病险最多的水库。最近几年，国家在土石坝的除险加固方面投入了大量的财力、人力和物力，积累的经验比较丰富，但也有很多误区。我国在土石坝加固的方面仍然任重而道远，本文在归纳总结以往经验的基础上，提出了相应的除险加固技术，仅供大家参考。参考文献：n［1】王朝霞，李国敏.水库大坝除险加固工程设计及施工要点［」］.技术与市场，2013(9)［2】李洪斌.浅谈如何做好中小型水库除险加固工程项B建设管理［」］.水利建设以管理，2009(10)［3】罗长军.劈裂式灌浆技术在孤石滩书库闸坝接头段隐患处理中的应用［」］.岩土力学，2005(5)［4】马国彦，林秀山.水利水电工程灌浆与地下水排水［M］.北京：中国水利水电出版社，2001，133〜145.