病险水库大坝加固设计方案浅析

（辽宁省江河流域管理局）

病险水库大坝加固设计方案浅析

□齐奇

（辽宁省江河流域管理局）

病险水库大坝不仅影响工程安全，还关系到下游人民群众的生命财产安全，甚至会引发一系列环境生态问题。文章针对当前国内病险水库大坝存在的主要问题，结合湖北省某水库这一典型工程，剖析大坝工程存在的实际问题，经过技术、经济分析后提出加固处理设计方案，为今后类似工程的除险加固设计和建设提供参考和借鉴。

病险水库；坝顶加高；大坝渗漏

1 引言

随着时间的推移，早年建成的水工建筑物不断老化，出现了一批病险水库大坝。病险水库大坝防洪标准低、坝基渗漏严重、坝体稳定性差、输水及泄洪建设物老化等问题逐渐凸显，不仅影响工程安全，还给下游人民群众的生命财产带来安全隐患，甚至还会引发一系列环境生态问题。据不完全统计，全国已建的水库大坝8万多座，其中病险水库大坝3万余座。

当前国内病险水库大坝存在的问题有：水库防洪标准低；大坝稳定性差；坝体、坝基渗漏严重；输水及泄洪建设物老化；金属结构和机电设备不能正常运行；防汛公路不畅，管理设施、监测设备不完善等。

2 工程概况及存在的问题

2.1 工程概况

某水库位于湖北省境内，以灌溉为主，兼有防洪、居民饮水、发电等功能。工程于1973年10月竣工。水库坝型为浆砌块石单曲单圆心拱坝，总库容22.70万m3，死库容0.20万m3，兴利库容40.70万m3，防洪库容10.40 m3。

2.2 工程存在的问题

2.2.1 防洪标准偏低

该水库为小（2）型水库，大坝为5级建筑物，相应洪水标准为20 a一遇洪水设计，100 a一遇洪水校核。洪水复核的成果显示，该水库大坝坝顶欠高0.75 m，且洪水不能安全下泄，水库防洪能力评价为C级，水库调洪演算成果见表1。

2.2.2 大坝渗流严重

大坝坝体为浆砌石结构，块石缝间充填混凝土和水泥砂浆。施工时，混凝土细骨料和水泥用量少，块石和混凝土胶结局部不够紧密，从钻孔岩芯可见存有大量空洞及蜂窝，透水率达16 Lu。坝基开挖中并没完全按设计要求的开挖深度，坝基岩层软硬相间，裂隙发育，建基面岩体均为弱风化上限，导致坝基、坝肩渗漏较严重，大坝渗流安全评价为C级。

表1 该水库调洪演算成果表

2.2.3 结构存在安全隐患

由于该水库大坝坝基、两坝肩、坝体均存在渗漏现象，溢流坝泄洪能力不足，且下游消能防冲设施未建，存在重大的安全隐患。

2.2.4 运行设备设施不齐全

未配备雨、水情自动测报系统和渗流监测设施等，管理、通讯设施以及防汛道路不健全，影响水库大坝正常运行。

3 工程加固设计方案

3.1 坝顶加高设计方案

根据工程的地形地质条件、坝体实际布置情况，本次加固设计拟定2种加固方案。方案一：单纯加高坝顶方案；方案二：将左岸原6 m宽1.60 m深的泄流表孔改建为闸门控制方案。改建后的堰顶高程为789.10 m，实用堰型式，2孔，单孔孔口宽度3.00 m，采用平面闸门控制，闸门孔口尺寸3.00 m×3.00 m。总共泄流前缘宽度为15.00 m。

考虑到本工程大坝两岸地质条件较差，加高较多，两坝肩基础处理工程量较大；从泄流条件比较来看，原浅表段表孔位于河床中部，进出流条件均较好，但由于堰顶水头较小，挑距较短，尤其是在小流量时易产生贴边流，洪水冲刷坝面和坝脚，改建为孔口泄流后，挑距较远，下游河床综合单宽流量较小。综合分析，采用方案二。

3.2 渗漏加固设计方案

为了提高大坝的抗渗能力，确保坝体稳定，提出三种加固方案，并从技术、经济和施工等各方面进行比较。方案一：对迎水坝面勾缝后再挂网喷混疑土；方案二：坝体填充灌浆防渗；方案三：迎水面增设钢筋混凝土防渗面板。从技术方面比较，三个方案都是可行的且防渗加固技术都是十分成熟的。从施工方面比较，方案一和方案三需要局部增设围堰，工程量大，尤其是方案三，需使用大量的脚手架、模版等工具，施工难度较大，且混疑土钢筋用量极大。而方案二不需修建围堰。从施工效果来看，方案二可以完全满足工程需要。

综合考虑推荐采用方案二，即采用坝体灌浆防渗方案。

3.3 消能设施加固设计方案

根据工程地形地质条件，采用修建防冲护坦方案。先用C20砼填充冲坑局部较深位置，在大坝下游坝脚设置混凝土防冲底板，并修建二道坝，抬高下游水垫深度，提高坝下抗冲刷能力。其具体设计要点为：

根据地形条件，坝后护坦高程为763 m，护坦长21 m，出口宽11 m，护坦厚1 m。后接消力坎，高4 m，C25混疑土结构，护坦两边以1：0.50的坡比连接至周围山体。为保障护坡及护坦的稳定，在护坡护坦修建范围内，布置锚杆加以固定。锚杆参数为：直径20 mm，长度2.50 m，间距2 m，梅花型布锚，方向与锚固混凝土板垂直。护坦底板增设排水孔，排水孔采用¢150，间距2 m布置。通过修建后的护坦，可以提高抗冲能力，起到保护坝脚的作用，增强了大坝及边坡的稳定。

3.4 其它水工建筑加固设计方案

3.4.1 输水管管壁防渗处理

由于管道与坝壁局部存在漏水，而管道的位置又较低，管道接缝灌浆采用从下游侧打孔的施工方法进行施工。

3.4.2 输水闸室加固

输水管闸室位于大坝左岸坝脚，当小流量泄洪时，水流易冲刷闸室。由于闸室较小，根据运行要求，拟对闸室进行拆除重建。

4 结语

每个水库大坝从设计、施工到使用都有着独一无二的特性，所以病险水库的加固设计方案，也不能千篇一律。首先要考虑水库大坝的固有特性，并从技术、经济角度进行分析，综合考虑水库大坝所处地区的工程地质条件、周围建筑材料分布情况、施工难易程度等多种因素。

［1］张家荣，刘建林.现阶段我国水库除险加固［J］.城市建设理论研究，2012（16）：1-6.

［2］王波，何利辉.龙池水库除险加固设计初探［J］.杨凌职业技术学院学报，2011，3（10）：57-61.

编辑：符蕾

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