水庫大壩設(shè)計(jì)問題分析

宓洪勛

摘要：大壩作為水庫工程建設(shè)中較為重要的組成部分，在大壩建筑開始之前，需要對大壩整體工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。大壩設(shè)計(jì)的好壞與其日后的安全運(yùn)行和運(yùn)行效益息息相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要針對各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合考慮，有效的克服各種制約因素的影響，并盡量規(guī)避施工和運(yùn)行可能出現(xiàn)的問題，確保大壩投入運(yùn)行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：水庫工程;大壩設(shè)計(jì);開挖方式;基層地質(zhì);防洪;抗震;結(jié)構(gòu)

1大壩工程的基礎(chǔ)開挖方式設(shè)計(jì)

在具體大壩建設(shè)時(shí)，壩基作為基礎(chǔ)工程，通常情況下大壩壩基挖掘可以采用臺階式挖掘形式，但為了保證挖掘的安全性和穩(wěn)定性，全面對大壩工程臺階進(jìn)行全面優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)時(shí)，工程臺階的寬度宜為壩基底部的50%以上，開挖坡度要求符合1：0.35的標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)壩基傾斜角度，確保壩體具有較好的穩(wěn)定性。在實(shí)際操作過程中，當(dāng)基層巖理出現(xiàn)變化時(shí)，則要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行挖掘調(diào)整，當(dāng)砂質(zhì)巖巖層較為松軟時(shí)，則宜適當(dāng)擴(kuò)展深度，并針對周邊巖層進(jìn)行拋錨加固，保證壩坡巖層的穩(wěn)定性。當(dāng)結(jié)構(gòu)巖層為花崗巖和大理石時(shí)，則宜按1：0.6的巖層節(jié)理變化進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還要適當(dāng)減少挖掘深度和壩坡周邊的拋錨加固。針對于大壩周邊的自然環(huán)境，可以采取混凝土噴灑加固，以此來減少自然環(huán)境對壩體的自然侵蝕。

2基層地質(zhì)問題的設(shè)計(jì)處理

水庫大壩多興建于河流上，在這種地質(zhì)中常伴有斷層和間層等特殊地質(zhì)，興建是存在較多的危險(xiǎn)品。通過合理設(shè)計(jì)挖掘施工，挖掘過程中注意調(diào)整軟夾層的寬度，確保挖深與實(shí)際斷面安全要求相符。針對于斷層和夾層密集地質(zhì)區(qū)域，則需要根據(jù)實(shí)際情況合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。在大壩基層設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循建筑的基本理念，有效的彌補(bǔ)地質(zhì)缺陷，并在原有基礎(chǔ)上適當(dāng)增加建設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3水庫大壩的防洪設(shè)計(jì)

在水庫大壩設(shè)計(jì)之初，需要提前對所需要的資料進(jìn)行收集，實(shí)地勘查具體的水文地質(zhì)情況，收集水文資料，并針對收集到的信息資料進(jìn)行分析，進(jìn)一步確定水庫大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)，制定科學(xué)的污期方案和應(yīng)急措施，全面提高水庫大壩防洪設(shè)計(jì)水平，確保水庫大壩能夠安全度汛。

4水庫大壩的抗震設(shè)計(jì)

部分水庫大壩采用填筑砂石進(jìn)行修建，一旦有地震發(fā)生，必然會(huì)造成砂土液化問題，給水庫帶為較大的破壞。因此需要針對水庫大壩進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，并在抗震設(shè)計(jì)時(shí)積極采取置換法、拋石壓重法和人工加密法等?？梢酝ㄊ貙⒁夯瘏^(qū)內(nèi)的砂土挖除，將具有較好抗液化性能的石渣填筑在液化區(qū)內(nèi)。拋石壓重法則通過對砂土表面進(jìn)行加壓，從而提高砂土應(yīng)力。人工加密法采用的是振沖和強(qiáng)夯的措施，以此來提高砂土的密實(shí)度。另外，在抗震設(shè)計(jì)過程中，宜采用直線或是微向上游彎曲的曲線作為土石壩的壩軸線。筑壩材料盡量選擇具有較好抗震性和抗?jié)B穩(wěn)定性、組配良好的土石材料。當(dāng)土石壩位于設(shè)計(jì)烈度為8度和9度的地震區(qū)時(shí)，則應(yīng)對壩頂進(jìn)行適當(dāng)加寬，并將壩坡進(jìn)行放緩處理。

5水庫大壩的防滲設(shè)計(jì)

在水庫大壩防滲設(shè)計(jì)工作中，主要以水平防滲和垂直防滲兩種方式為主，在具體防滲設(shè)計(jì)中需要遵循上截下排的原則，即通過在上游迎水面對滲水進(jìn)行阻截，在下游背水面設(shè)置排水和導(dǎo)滲，及時(shí)排出滲水。

上游截滲透中還包括許多處理方法，壩體除均質(zhì)土壩以外，以心墻體截滲為主，心墻主要為黏土心墻、瀝青心墻及混凝土心墻等。壩基截滲以灌漿法應(yīng)用最多，而壩基灌漿主要是根據(jù)壩基地質(zhì)條件的不同，選用不同的灌漿方式。當(dāng)壩基為巖石，且存在裂縫時(shí)，應(yīng)采用固結(jié)灌漿處理;當(dāng)壩基為巖石或砂礫石地基時(shí)若存在滲漏通道，應(yīng)采用帷幕灌漿;當(dāng)壩基為淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土地層以及粉土、砂土、礫石、卵（碎）石等松散透水地基或填筑體時(shí)采用高噴灌漿處理;根據(jù)噴射方法的不同，又分為旋噴、擺噴和定噴。在下游排水導(dǎo)滲法設(shè)計(jì)過程中，主要以導(dǎo)滲溝法、貼皮排水法和排滲溝法為主。

6水庫大壩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

水庫大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循安全性和穩(wěn)定性的原則，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對相關(guān)資料進(jìn)行收集和整理，有效的保證工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，同時(shí)還要提高水庫大壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計(jì)時(shí)要合理對壩頂高程和寬度進(jìn)行確定，做好壩頂排水設(shè)施的設(shè)置，合理確定壩坡坡度，具體需要與大壩實(shí)際情況和大壩坡度相結(jié)合。大壩壩坡穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)需要與壩體荷載相結(jié)合，確保與相關(guān)規(guī)范要求相符。水庫大壩護(hù)坡宜采用安全、可靠的護(hù)砌材料。另外，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還需要針對壩基及輸水洞基礎(chǔ)采取有效的措施，避免出現(xiàn)不均勻沉降問題。

7放水洞和溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

通常，要結(jié)合水庫大壩工程的實(shí)際情況，按照安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則選擇放水洞加固方案。水庫大壩采用的是開敞式溢洪道的，其軸線通常采用直線設(shè)計(jì)，堰頂高程和水庫正常蓄水位要保持一致。在條件允許的情況下，水庫大壩溢洪道最好設(shè)置在巖石地基上，根據(jù)水流條件、防沖要求、地質(zhì)條件、地形等確定溢洪道的護(hù)砌寬度與長度，水庫大壩放水洞的加固設(shè)計(jì)，要遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠的原則，根據(jù)水庫大壩的具體情況，來選擇最佳的加固方案。放水洞加固方案主要有砼矩形涵洞加固、洞身拆除重建方案等等。砼矩形涵洞加固方案是將洞深進(jìn)行補(bǔ)漏、補(bǔ)強(qiáng)，對水庫大壩的隱患部位進(jìn)行加固，補(bǔ)抹防水涂料、高強(qiáng)砂漿以及環(huán)氧砂漿等，在放水洞內(nèi)添置玻璃鋼管、PE管、內(nèi)襯鋼管等，使用混凝土填筑原放水洞和內(nèi)襯管的空隙。

8結(jié)束語

水庫大壩宜由專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行，遵循安全和穩(wěn)定性原則，通過具體設(shè)計(jì)，有效的提高水庫大壩的蓄水抗旱能力，使其能夠有效的應(yīng)對自然災(zāi)害，合理調(diào)配水資源。水庫大壩設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，能夠有效的降低投資成本，全面提高水庫大壩建設(shè)的質(zhì)量，為水庫大壩投入使用后穩(wěn)定運(yùn)營打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。