中小型水库加固设计及其管理问题研究

张乾

广东省广州市从化区水库运行中心 广东 广州 510900

中小型水库的开发建设及运营管理一直是城乡发展中的重点内容，其在水利发电、防洪、灌溉、水资源保障等方面都有着重要作用。但在水库设计及施工管理环节，或因工程设计不完善、施工管理不到位、工程年久老化失修等，存在不同程度的安全隐患，无法保证水库正常安全运行。因此，要严格依照技术规范，定期开展对水库安全鉴定，针对水库存在的病险原因进行细则分析开展除险加固设计，依照相关规范规章进行除险加固施工，将安全管理工作落实到中小型水库设计、施工、运营的全过程中，确保水库安全、高效运行。

1 中小型水库加固设计现状分析

在水库运营过程中极易受到诸多不良因素的影响而出现不同程度度的病害问题，为保障水库安全运营，需对水库进行加固设计，提高整体结构的强度性能，维持水库内部结构的稳固性。针对中小型水库的土石坝加固设计而言，需根据中小型水库的大坝建筑形式和结构特点、结合区域气候条件对坝体放坡进行有效处理，适当增加坝体厚度；对于中小型水库抗震性能低的情况，可对防渗墙实施加固设计，同时对水库排水系统进行优化调整，促进基础水分的排出，强化结构强度。在对中小型水库的护坡和坝顶结构实施加固设计工作时，可在原有护坡的基础上开展局部加固设计工作，坝顶的加固设计可从防汛设计入手，将水泥碎石均匀铺设至坝顶路面，提高其承载能力。关于坝体防渗设计工作，要根据断面渗漏和坝下游溢出点的实际位置对坝体和坝基渗漏量进行精准计算，结合坝型特点和渗漏情况采取高压喷射灌浆法对坝体进行加固。

对中小型水库进行加固设计主要是通过消除其潜在隐患提高水库整体结构的稳固性，实现除险加固的设计目标。在具体设计中要综合考虑施工区域内水文地质条件、地质条件、气候环境等诸多因素，根据水文活动和分布情况、土层岩体结构的完整性以及基础加固指标确定加固方式，编制完善的水库加固设计方案及工程管理策略，通过严谨且高效化的施工管理措施提高中小型水库的施工质量，消除潜在风险带来的不良影响。

2 中小型水库加固设计中需要考虑的主要因素

2.1 地质因素

在中小型水库加固设计中要先对地质因素进行充分考虑，其是影响整体工程质量的关键。基于水库同普通建筑工程的差异性特点，施工前要对水库周边的地质条件进行详细勘察，充分掌握岩层分布、内在构造及土层成分等基本信息，结合水库建设规模和当地气候变化等对结构承载能力、负荷指标等予以确定。同时，要对潜在的风险因素进行深入分析，对水库建设及后期运营过程中可能发生的安全风险进行判断，综合考虑病险对水库周边地质、岩体等造成的破坏，积极完善水库周边岩体的加固处理措施，提高基础结构的牢固性。

2.2 水文因素

水文因素也是中小型水库加固设计中的重要因素之一。在水库运行环节，流水具有一定的侵蚀作用，而水库周边岩体结构受到长期侵蚀作用的影响会逐渐降低其结构稳定性，在此情况下，当水库处于透水性及溶水性较强的岩体区域时，流水会大幅度削减结构牢固性，进而引发水库病险问题。因此，开展除险加固设计工作时，相关人员要全面了解施工区域内的水文条件，参考地质勘查数据对水文分布、活动情况及水流变化规律等进行详细研究，通过系统化分析对加固设计方案进行可行性调整，由此保障加固处理效果[2]。

2.3 加固技术因素

中小型水库加固设计中的加固技术是决定水库整体结构强度性能和稳定性的关键。针对岩石破碎较为严重的区域，在对中小型水库进行加固处理时可优先选用灌浆法；对于土壤成分较差的区域可对地基结构的混凝土材料进行优化改良，提高基础结构的强度性能，强化水库建筑的稳固性。在具体加固设计中，相关人员要综合多项影响因素，保证加固设计的全面性，在充分了解中小型水库设计指标的前提下开展针对性地加固设计工作，强调现代化水库设计管理的严谨性，确保加固设计效果能达到现代化中小型水库的加固、建设要求。

3 中小型水库加固设计及优化管理的具体分析

以某中小型水库而言，该水库以下游农田灌溉为主，水库坝址以上集雨面积0.53km2、主河道长1.58km，河床平均比降72%。依照《水利水电工程等级划分及供水标准》中的相关规定可将该工程枢纽大坝项目级别定为V等，挡水坝、溢洪道等主要建筑物为5级。经实地勘查后得知，该水库由拦河大坝、溢洪道、放水涵洞以及渠系建筑物组建而成，由于该水库运行年限已久，且建设初期是由受益区组织群众采取大兵团作战法进行的施工，所以施工水平低、人工夯实基础差、清基不彻底，加之坝体填筑时碾压效果不良、结构密实度不均匀、填筑材料差，经测试后发现水库蓄水位高程为850.12m，无法发挥其正常的效用价值。对此，为有效改善工程运行效果，提高结构稳固性，需结合工程实际情况实时加固设计工作，在明确其设计重点和施工管理难点的基础上，不断完善加固设计方案及施工管理措施，积极采取可靠的加固技术完成工程结构的优化调整，为其长效运营提供有力支持。

3.1 中小型水库加固设计方案

1.优化混凝土加固设计

对中小型水库开展加固设计工作时可采取混凝土加固技术进行细节优化。由于水库病险问题大多是由结构裂缝及渗漏问题所造成的，所以可根据不同形式的坝型、坝基和病因采取与之相应的处理方式，当前，常见的水库渗漏问题为均质、芯墙土坝的渗漏，在加固设计中可采用冲洗、混凝土防渗加固技术、压力灌浆技术、薄壁抓斗技术等实施加固作业。就上述工程而言，在对其防水涵洞、闸井等进行维护时可增设大坝安全变形、水位、坝体浸润线等观测设施，及时对闸井工作闸门和检修闸门进行维护。同时，还可利用专业设备对坝基渗漏区域进行造槽处理，并依照技术指标进行清孔换浆，将前期预埋的槽孔予以有效衔接，根据加固标准实施混凝土浇筑作业，由此构建混凝土防渗墙结构。此项加固处理技术的施工质量控制难度较大，对各操作环节的质量要求较高，因此必须加强工程管理意识，有效配合加固设计技术提高水库加固设计的最终效果。

2.落实上下游坝坡的培厚加固设计

由于部分中小型水库设有放空底孔，因此需结合实际情况落实上下游坝坡的培厚加固设计，以此避免上游削坡所造成的坝轴线下移等问题，以防增加中小型水库的工程量，同时还能有效减少因削坡对原有防渗体所造成的破坏。在具体设计中，应充分考虑上游坝面的结构形式，结合上游坝面的防渗设计对上下游坝坡的培厚加固设计进行优化调整，保证加固设计的可行性。对于浅透水地基，可在坝脚处增设防渗齿墙，如若透水呈较深，可配合使用帷幕灌浆法、坝体上游面则可铺设复合土工膜，以此同周围的防渗帷幕构建为封闭式的防渗体系，以此来提高坝体稳固性，增强水库加固效果。

3.规范高压喷射灌浆加固设计

高压喷射灌浆加固处理技术是有效提高中小型水库结构强度的加固技术。实际操作中需要借助高压设备和注浆管对浆液进行高压喷射，进而将配制好的浆液喷射至砂卵石孔隙中，利用射流的切削、冲击和搅拌作用促进浆液和地基结构的充分融合，进而实现结构稳定性的提升[3]。就上述工程案例来说，施工中相关人员可参考设计指标适当调整水库周边土体和旋喷桩密度，实现修复水库坝体裂缝病害的目的，强化结构加固效果。在高压喷射灌浆加固处理工作中，通常无需对地基结构进行大面积开挖，这在一定程度上降低工作难度，有效减少了对水库结构的扰动，提高了水库牢固性和安全性。需要注意的是，此方式的成本造价较高，在选用加固技术时应综合考虑中小型水库的实际建设情况和预期成本，在进行综合分析后选择合适的加固技术，保证水库加固处理技术的可行性。

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4.严格把控泄水建筑物的加固设计

溢洪道结构设计不合理会给中小型水库的安全运行造成极大风险。基于此，在水库加固设计中需要对泄水建筑结构进行加固设计，相关人员可结合水库周边流水的流速对溢洪道的泄洪水平进行综合分析，深入研究水流流向、流态、流速等因素，降低水流对溢洪道的冲刷力，确保溢洪道泄流能力、水面线及消能设施设计的精准度，提高水库运行的安全系数。在中小型水库除险加固设计中均要结合水库目前的实际情况及周边环境对加固设计方案及技术进行合理分析，以全方位、多维度视角对水库加固设计进行全面优化，通过综合比对分析确定行之有效的加固设计方案，保证加固处理技术的高效性，以此规避水库风险问题，确保其安全、长效的稳定运行。

3.2 中小型水库加固设计管理的优化策略

3.2.1 结构加固设计管理策略

（1）做好坝体结构的加固设计

为实现中小型水库加固设计的全面优化，针对坝体结构稳定性不高的问题，应及时采取有效措施加以改进。在对中小型水库的整体结构进行细致分析后发现，导致坝体稳定性下降的因素包含了：坝体断面偏陡、上游坝体渗透参数过小及浸润线过高等原因。就坝体断面偏陡问题来说，相关人员可结合实际情况适当加宽坝体断面层，通过结构加培的方式提高坝体断面的承重性能，以此达到加固目的；对于上游坝体参数过小导致水位骤降的现象，可通过减缓坝坡的方式及时排出上游坝体中的水资源，减轻土体重量，规避因含水量较大分散土体凝聚力，进而导致坝坡失稳的问题；关于浸润线过高的问题，可优先采用棱体排水法，提高坝体内部排水及坝脚排水效率，实现对坝体含水量的合理控制，进而稳定坝体承载性能。

（2）提高坝基防渗能力

3.2.2 项目工程施工管理策略

（1）构建完善的工程施工管理体系

任何工程建设都需要严谨的制度加以约束，在对中小型水库进行加固设计工作后，工程负责人还应加强施工管理工作的重视程度，依照中小型水库的建设需求及实际情况构建完善的工程管理体系，结合相关法律法规增强管理制度的严谨性及权威性，让现场监管人员做到“有章可循、有法可依”。在上述水库工程项目施工中，工程负责人应同施工单位组建现场管理小组，选派能力强、综合素质高的专业人员担任小组组长，而管理小组的成员也要明确自身监管责任，真正将安全管理责任落实到位，在实际工作过程中，要严格遵守完善的工程管理制度，加强施工重点、操作难点等方面的监管力度，切实将工程监管责任贯彻到中小型水库建设的全过程中[4]。此外，工程负责人还应就施工现场的实际情况制定安全防治措施，提高现场安全隐患的排查力度，避免因突发情况引发安全事故的现象，保证中小型水库工程能顺利完工。

（2）加大工程施工管理执行力度

安全管理和监控工作是伴随中小型水库工程施工进度的长期内容，在构建了完善的工程管理制度的基础上，要严格遵守施工管理防范措施，提高强制性管理原则的执行力度，确保参与中小型水库建设任务的全体员工都将施工管理责任放在工作的第一位，实现工程管理目标，真正将工程管理措施落实到中小型水库的施工操作中。现场监管人员要明确中小型水库的施工重点、结构加固处理难点及施工高峰期，在此期间要严格控制施工操作，针对违规等不当行为要及时制止并进行正确引导，确保施工操作的规范性，这样不仅能保护施工人员的安全，还能把控好施工进度，保证施工质量。同时要明确各环节的施工需求、施工标准以及安全管控等内容，避免盲目施工引发安全问题。

（3）落实工程施工的安全防范工作

在开展中小型水库加固设计施工管理工作时，不仅要遵循安全第一的原则，还要强化预防为主的基本理念，落实工程施工的安全防范工作。相关人员要明确结构加固指标和建设要求，确定结构重点受力部位和加固区域，做好工程技术选择工作，参考工程勘查数据对整体结构设计参数进行调整，通过统筹规划消除潜在的风险因素。工程负责人也要根据中小型水库的实际情况对可能存在的安全隐患进行逐一排除，并制定事故防治措施，以便应对紧急情况，降低结构坍塌及人员伤亡现象。在工程建设期间现场监管人员要定期巡视施工现场，及时发现现场存在的安全隐患问题，根据实际情况采取有效措施加以应对，真正将预防工作落实到位，保证中小型水库整体结构和施工现场的安全性。

4 结束语

在中小型水库加固设计和施工管理期间，要明确结构加固设计优化的核心内容、充分掌握工程管理重点，依照现代化水库建设标准和工程管理的基本原则，强化结构加固设计的合理性、提高工程监管水平，增强安全监管力度，积极解决水库潜在病险问题，真正将工程管理责任落实到位，以便充分发挥出中小型水库的最大效益。