浅析水利水电工程中的大坝加固设计技术

李钦哲 河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司

虽然我国的水利水电事业在当下保持着稳步发展的态势，但每年因为大坝失险所导致的事故也非常多，造成的事故损失巨大。因此，水利水电工程项目建设中，除了要进行新型建设施工工艺的创新，更要注重大坝的加固设计，结合大坝类型和结构特点，来进行大坝的结构设计和优化，提升大坝结构性能，延长其使用年限。当下我们在大坝加固方面做了大量的研究，一些加固技术在实践应用中表现出了明显的技术可用性，未来还有着巨大的推广和应用空间。

1.水库大坝除险加固防渗设计处理的重要性

1.1 提升水库大坝的建设总体质量

水利水电工程为重点性的民生项目，其项目规模庞大，包含了大量的建筑群，大坝仅仅是其中的一种建筑结构，根据大坝在流域内的作用，其承担着水源调节和涵养的作用，兼具经济效益和社会效益。水利工程中的大坝建设，可在雨季保障泄洪和排水的及时性，对雨量加以调节，使得下游居民的生命健康得以保障，而在旱季，大坝可及时开闸泄水，给区域农业提供充足的灌溉水源。我国已有的水利水电工程中，很多都是早期修建的，在多年的运行、水流冲刷下，这些水库都成为了病险水库，存在巨大的运行风险，对于这部分水库而言，加固设计改造非常重要，只有实现了结构加固，才可以减小水库险情，发挥水库在泄洪、排水等方面的作用。

1.2 加强水库除险加固施工是经济和社会发展的必然要求

新中国成立以后的很长一段时间内，我国一直走的是粗放型的发展道路，在发展的过程中，都更为关注经济效益和价值的创造，忽略了生态环境的保护，重经济轻环境的发展路径下，导致我国出现了巨大的生态环境问题，正是因为原有的生态平衡状态被打破，也加剧了很多自然灾害的发生。而在当下崭新的发展局面下，水利水电工程的大坝加固设计，可满足生态环保工作的要求，因为水利水电工程是具有一定的环境效益的，经由大坝加固设计，可消除大坝险情，避免大坝因为无法正常运行而造成的生态和环境问题，在提升区域生态效益的同时，也加快了区域可持续发展的步伐。

2.水库大坝除险加固工程设计

2.1 坝顶、坝坡加固设计

因为大坝的结构构成复杂，为实现整体的结构加固目标，需做好各个部位的加固设计，如坝顶和坝坡就是需重点加固的部位。通常情况下，在坝顶应进行排水系统的布设，为提升排水能力，坝顶排水系统中，坡度倾斜保持在20°左右，与此同时，在大坝下游进行路缘石的铺设，并使得其可以与排水沟有效连接起来。对于大坝坝身的坡度设计，应在全面分析坝高、坝型、坝基、受力特点等的基础上来确定。为使得坝顶、坝坡的加固设计符合结构安全性和稳定性的要求，需根据坝身的载荷量情况，来对坝坡的渗流和稳定性加以计算，得出可靠的大坝评估标准。在大坝上游护坡位置，可综合对现场的多方面因素加以考虑，必要情况下布设一个戗台，形成预制混凝土块或者预制干砌石的护坡结构。

2.2 截渗、反滤与排水加固的设计

大坝的运行过程中，水流往往会对坝体结构造成一定的冲击，因此，大坝结构是否稳定和安全，在一些时候也会受到水流作用的影响，为减小水流对大坝结构造成的危害，在大坝的除险加固设计中，也需要结合现场水流量大小、流速等，采取恰当的措施来控制水流，可通过渗流、反滤和排水加固设计，来减小水流对大坝结构的冲击。具体的处理中，专业的设计人员要深入水利水电大坝现场，开展实地调研，充分了解现场坝体、坝基情况，在综合分析和精准计算的前提下，获得大坝可承载的实际水量、大坝抗腐蚀能力，保障水流控制方式的有效性。大坝的抗渗设计中，应经由相应的实验来完成对应的计算和检验，最好选用市场上高性能的抗渗材料。在一些大坝抗渗处理中，可通过高压旋喷混凝土墙的建设、截水槽的布设等，来有效进行大坝渗漏的预防和控制。针对坝体的反滤和排水加固，可在坝下埋管末端的渗流部位进行过渡层、反滤层的设置。

2.3 泄洪洞以及溢洪道的除险加固设计

大坝结构中，泄洪洞和溢洪道的设计与大坝结构性能和安全等都有着直接的关系，随着当前人们对大坝结构加固设计提出的新要求，专业的结构设计人员也需要结合大坝结构特点，来进行泄洪洞、溢洪道的科学设计。首先，在泄洪洞设计方面，需进行泄洪洞内部问题的排查，需要进行相应的修复工作时，选用恰当的材料来修补，及时解决泄洪洞的内部问题，也可利用玻璃或者PE材质钢管来进行泄洪洞建设。其次，对于溢洪道加固，需从大坝的整体性情况着手，加强对溢洪道的设计优化，确保其位置、各个参数的合理性。

2.4 坝体、混凝土以及闸门的加固措施

大坝加固设计还涉及以下几个方面的工作：（1）坝体防渗设计。对于上世纪五六十年代或者七八十年代所修筑的大坝，因为更多地以土坝、堆石坝、堆石面板坝等为主，这类型坝体在长时间的运行下，可能会出现一定的渗漏现象，而渗漏部位会直接成为渗水通道，引发大坝结构的安全问题，因此，在加固设计中，重点需对这类型坝体开展防渗设计，提升坝体的防渗能力。（2）新旧混凝土的结合部位，也易出现渗漏问题，是需要加固处理的重点位置。主要是因为在新旧混凝土的结合部位，出现裂缝的几率相对较高，一旦出现了裂缝后，大坝的应力、稳定等都将会受到严重的影响，针对这种问题，在加固设计中都是从温度控制方面出发，可通过低温入仓、水管冷却、保温等方式，来使得新混凝土温度与稳定温度相一致或者略微低于稳定温度，减小结合面的拉应力。当然，在一些时候也会在新混凝土结构中，与坝面垂直的铅直平面上进行应力释放缝的设置。（3）定期进行大坝闸门的更换，也可以提升大坝运行的稳定性。日常的工作中，要安排专人定期进行闸门的检查，尽可能避免闸门问题，因为闸门滚轮等部位易出现腐蚀和磨损问题，需安排专人定期清洗和润滑。对于其他部位所出现的零部件损坏，要及时更换破损的零部件，如果大坝中采用的是木质结构闸门，定期进行腐蚀检查，及时将腐烂部分去除，在腐蚀严重的情况下，更换闸门；如果为钢结构闸门，要定期对闸门表面的杂物加以清理，以抑制腐蚀。

3.结束语

大坝在水利水电工程中发挥着重要的作用，在当下大坝运行事故频繁出现的背景下，各个水利水电工程项目的施工建设和运行管理中，都要从思想上重视大坝的结构加固设计，结合大坝特点，来保障结构加固技术的有效性，提升大坝结构性能，确保大坝的运行安全。