水利大坝除险加固施工设计探讨

方丽娟

山东省莱阳市河洛镇农业综合服务中心 山东 烟台 265206

引言

我国的水利工程建设距今已有多年历史，早期修建的水利工程在持续长时间的作业之后，已经出现了性能下降的趋势，尤其是在实际运行的过程中承担重要作用的水利大坝，有很多因为年久失修而存在安全隐患，严重威胁水利工程的健康发展。同时，由于早期的施工技术相对落后，致使水利工程在运行一段时间之后，水库大坝的稳定性能降低，这对水利工程的使用性能和使用寿命带来极大影响，此时，就突出了除险加固施工技术的作用。实际工程中，合理的除险加固施工设计可以使水利工程的使用性能得到明显提升，同时，还可以延长工程的使用寿命，为政府方面减轻一定的负担，对水利工程的健康发展也具有积极意义。

1 我国水利工程中大坝的应用现状

随着社会主义市场经济的高速运转，各类科学技术水平日益提升，带动了人民物质生活的日益丰富。人口数量与人口密度的逐年激增，对于水利工程建设提出了更高的时代要求，既要提升大坝整体的防水性能，又要有效降低大坝渗漏、塌陷事故发生的概率，充分提升社会安全指数。值得注意的是，虽然近年来我国水利工程投资力度有所增强，但部分地区的大坝的使用时间较长，修建时间也相对久远，加之长期性、高强度、高频率的水流冲刷与侵蚀，使我国各地区的大坝出现了不同程度的开裂现象。与此同时，部分地区开展大坝修筑的时间较早，所采取的修筑技术相对落后，建筑材料随时间推移发生了风沙化现象，仅依靠裂缝修补显然是缺乏合理性的。个别区域的水利工程规划设计不当，致使当地大坝的承载性能难以抵挡高强度的水流冲刷，当地水利部门又缺乏行之有效的解决办法，致使各类大坝开裂、空隙现象逐年累积，形成了严重的历史遗留问题。除上述因素以外，随着城市化、工业化建设的日益深入，在推动了社会经济发展的同时，也造成了不同程度的生态环境污染。污染严重的地区生态平衡遭受永久性破坏，加之绿化树木的大规模无节制砍伐，致使城市水土流失现象日益加剧，森林的锁水能力有所减弱，致使水患灾害日益严重，已成为阻碍我国未来发展的重要问题。21世纪，我国逐步进入信息化时代，我国水利工程未来的发展面临着机遇与挑战并存的局面。一方面，各类新型技术在大坝构建过程中的广泛应用，在一定程度上提升了水利工程建设水平，水利工程的发展逐步向科学化、合理化的方向稳步迈进；另一方面，传统水患的日益加剧，也对现有的大坝设施提出了挑战。与此同时，个别水患频发的地区尚未形成系统化的大坝构建与管控措施，在面对大规模水患灾害时，大坝的挡水能力捉襟见肘[1]。

2 水利大坝除险加固施工设计

2.1 水利大坝顶部加固设计工作

在水库大坝运行过程中，坝顶需要承担好部分的排水任务，所以，在对坝顶进行除险加固设计的时候，应将排水设计放进到坝顶加固的工作中，在保证坝顶得到除险加固的同时，还能够促进大坝顺利地排除积水。对排水这一需求，坝顶路面应当保持一定的倾斜度，按标准来进行的话，坡度应当控制在2%左右，这样不但能够保证整座大坝得到顺利的排水，还利于部分的交通运输功能。除此之外，在水利大坝除险加固中，坝顶高度的设计工作也是一项重要的项目。大坝的高度直接关系着拦截水位，若是坝顶的高度无法满足工程设计的要求，将会给整座大坝的安全性埋下重大的隐患。所以，在开始进行除险加固工作的时候，就应科学的计算好坝顶的高度。水库大坝顶部加固设计工作是大坝防渗漏工作的第一步工作。

2.2 放水洞及溢洪道加固设计

对于放水洞和溢洪道的设计，设计人员应以除险补强为主导进行设计，实现涵洞内部的缺陷修补，同时，还可以在涵洞内辅以PE管、玻璃管等设备，来提高放水洞的质量。在溢洪道的除险加固设计中，应把控制端、泄槽段及消力池等部位作为重点关注对象。此外，在整个坝体的设计中，必须对坝体的整体结构进行分析，例如确定坝坡的抗滑稳定性，在设计中需先测量基本参数：①风速，据统计，多年来该坝平均风速为9.3m/s，正常运用条件风速W=13.95m/s，非常运用条件W=9.3m/s。②地震动反应谱特征周期0.35s，加速度为0.05g以下，地震的基本烈度为VI度以下。根据相关规范（SL274-2001《碾压时土石坝设计规范》），计算出波高与波长，风浪爬高（其中正常运行条件下浪高0.36h·m-1，波长为4.56λ·m-1。非正常运行条件下浪高为0.21h·m-1，波长为3.04λ·m-1）。

2.3 坝顶和坝坡工程加固设计

由于坝顶在工程中担负着排水的任务，为此，在针对坝顶进行设计时，除了要考虑坝顶的高度和宽度之外，还需要在坝顶设计合理的排水系统，确保其能够承担起不同情况下的排水工作。为了保证坝坡的排水沟能够有效地与下游的排水系统相连，在进行坝坡设计时，需要做出适当的倾斜，一般是将倾斜度控制在2%左右。针对已经建成的水利大坝来说，由于以往的施工工艺和设备性能的限制，在坝体修建的过程中，很难保证坝体的压实程度，均是采用人工堆砌的方式进行施工，虽然设置了较大的高度和宽度，在一定程度上提升了坝体的稳定性能，但是经过长时间的水流作用，坝体的主体稳定性已经很难保证。此时，便可以在上下游的坝坡位置设置适当的戗台，戗台的搭建使得坝体的宽度进一步提升，相对应的大坝主体的稳定性能也就得以提升。戗台在搭建的过程中，需要严格控制各个工序的施工质量，保证路面清理、压实程度以及土壤的含水率，进而达到加固坝体的目的。

3 结束语

我国水利工程建设的高峰期为20世纪，距离现今的时间比较长，且彼时的用料质量以及修筑技术均不高，因此，有些水库大坝的渗漏问题较为严重，进而产生了较大的负面影响。所以，水利部门要及时分析好问题的出现原因，采取有效的措施来进行除险加固设计以及施工，保证人民群众的生命财产安全，让水库大坝得以成为真正的利民工程。