水利工程中小型水庫除險加固設(shè)計的相關(guān)研究

楊建華

（喀什地區(qū)水利水電勘測設(shè)計院，新疆 喀什844000）

1 引言

水利水電工程建設(shè)直接影響著工程周邊區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活。很多既有水庫工程在長期使用過程中，會受到水體沖刷、空氣腐蝕等因素的影響，出現(xiàn)水庫工程滲透問題，無法確保水庫運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性[1]。為了改善這一現(xiàn)狀，相關(guān)部門需要針對既有水庫工程進(jìn)行加固處理，提高水庫的運(yùn)行性能。論文主要分析了中小型水庫除險加固設(shè)計的影響因素，結(jié)合工程實(shí)例研究了中小型水庫除險加固設(shè)計的優(yōu)化措施。

2 中小型水庫除險加固設(shè)計的影響因素

2.1 水文因素

在中小型水庫加固設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要充分考慮水文因素的影響，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，很多區(qū)域的巖體結(jié)構(gòu)在長期水流的侵蝕作用下會不斷改變，技術(shù)人員不注重水文因素對巖體結(jié)構(gòu)的影響，在流水作用下加固措施無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。水文因素帶來的影響主要是水庫的水文活動和分布情況。因此，相關(guān)人員需要深入分析水流豐富地段的徑流區(qū)域、河道基本流向等資料，了解水流季節(jié)性變化、河流變化量的發(fā)生時間等，有效控制除險加固設(shè)計的各項因素。

2.2 地質(zhì)因素

地質(zhì)因素是水庫加固設(shè)計的主要影響因素，設(shè)計人員必須予以重視，在地質(zhì)條件優(yōu)越的情況下，保證水庫項目建設(shè)工作能夠順利實(shí)施，但在水庫運(yùn)行過程中，尤其在經(jīng)歷地震等自然災(zāi)害后，水庫周圍巖體結(jié)構(gòu)的完整性會受地震破壞作用的影響，使土層和巖體發(fā)生一定的變化，在水庫除險加固設(shè)計準(zhǔn)備階段，設(shè)計人員需要重新全面地分析工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件，以保證加固效果。

2.3 技術(shù)因素

在水庫加固設(shè)計過程中，相關(guān)人員需要充分考慮技術(shù)因素的影響，如針對破碎性強(qiáng)的巖石區(qū)進(jìn)行水庫除險加固，應(yīng)利用灌漿法改善巖體結(jié)構(gòu)；針對工程性能相對較差的土層，可以采用混凝土結(jié)構(gòu)。因此，在工程實(shí)踐中，設(shè)計人員需要深入分析技術(shù)因素對加固設(shè)計的影響，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固效果。

3 水利工程中小型水庫除險加固設(shè)計實(shí)例分析

3.1 工程實(shí)例

以新疆地區(qū)的中小型水庫為例，在除險加固設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要充分考慮水庫的各項影響因素，提高除險加固設(shè)計的實(shí)用性。從氣候條件和地理條件進(jìn)行分析，其中的主要風(fēng)險是：（1）水庫淤積的泥沙會導(dǎo)致水庫基地上升，為水庫上部帶來很大壓力。新疆地區(qū)比較干燥、風(fēng)沙大，在長期的發(fā)展中沙塵會在水庫中沉降，在水庫基地被沙塵占據(jù)的情況下，水庫水位不斷上升，使水庫上部結(jié)構(gòu)壓力增加，引發(fā)風(fēng)險。（2）動植物帶來的風(fēng)險。在戈壁荒漠地帶，植物生長區(qū)域、動物活動區(qū)域主要集中在水分充足的地帶，由于水庫常年積水，導(dǎo)致周圍區(qū)域逐漸成為動植物活動的主要場所。

3.2 加固設(shè)計

首先，在水庫除險加固設(shè)計過程中，相關(guān)人員需要深入分析各項風(fēng)險，并調(diào)查相關(guān)資料，如新疆地區(qū)可能會被地震威脅，設(shè)計人員需要掌握該區(qū)域的基本環(huán)境要素，且該區(qū)域巖體的工程物理特性比較強(qiáng)，巖體的完整性較弱[2]。因此，在病險加固設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要根據(jù)巖體特點(diǎn)選擇灌漿法提高巖體結(jié)構(gòu)的完整性，提高水庫加固的效果。其次，在選擇加固結(jié)構(gòu)的過程中，技術(shù)人員需要充分考慮加固結(jié)構(gòu)和水庫原有結(jié)構(gòu)，確保整體結(jié)構(gòu)受力分析和計算的合理性，突出整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與合理性，這樣加固后的水庫在實(shí)際利用的過程中會表現(xiàn)出更好的效果。

4 水利工程中小型水庫除險加固設(shè)計的策略

4.1 壩基和壩體的密實(shí)加固

為了提高水庫壩體的整體質(zhì)量，設(shè)計人員需要合理控制填筑質(zhì)量，確保壩體選擇、碾壓方法、碾壓實(shí)驗和碾壓施工中的各項參數(shù)均滿足相關(guān)規(guī)范的要求。在壩基加固設(shè)計過程中，設(shè)計人員可結(jié)合覆蓋層的深淺、庫區(qū)情況、附近黏土料源進(jìn)行垂直截滲或者水平鋪蓋：如果覆蓋層很厚，而附近又有豐富的黏土料源，可以采取水平鋪蓋方式；如果附近沒有黏土料源，覆蓋層又較薄，需要采取垂直防滲方式。在垂直截滲墻的方案選擇中，還應(yīng)綜合考慮覆蓋層的顆粒級配情況、施工場地情況以及各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，例如，覆蓋層為砂卵石，厚度超過30m 的情況下，適宜選擇混凝土截滲墻；覆蓋層為粉細(xì)砂，厚度又較小的情況下，可以采用高噴灌漿。另外，在壩體加固設(shè)計中，設(shè)計人員需要做好以下工作：首先，針對壩體進(jìn)行必要的充填灌漿，增加壩體的密實(shí)度，并在壩體上游坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜，尤其要處理好土工膜與壩基的結(jié)合部位。其次，采用劈裂灌漿。針對填筑標(biāo)準(zhǔn)不符合要求的壩體，可以劈裂2 排，在2 排之間形成很好的防滲層，還可以將壩基一定深度地劈開，對壩體和壩基的結(jié)合面起到良好的防滲作用。最后，根據(jù)工程實(shí)際情況，采取在上游壩坡貼防滲斜墻、鋪設(shè)復(fù)合土工膜、加大壩體斷面等措施。例如，某水庫壩體加固采用了臨水側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜的措施，取得了良好的效果。

4.2 合理選擇水庫防洪方案

在中小型水庫除險加固設(shè)計過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要做好水庫防洪工作，可以選擇相應(yīng)的防洪方案進(jìn)行處理：（1）加高大壩、在大壩迎水面新建擋浪墻，提高水庫的調(diào)蓄洪水能力；（2）擴(kuò)建和增建溢洪道，提高泄洪量。在單獨(dú)采用加高大壩措施時，最大泄流量是最大入庫洪峰流量的40%以下，削減洪峰60%以以上；（3）單獨(dú)采用擴(kuò)建和增建溢洪道措施時，最大泄流量是最大入庫洪峰流量的70%以下，削減洪峰30%以以上。因此，在水庫防洪處理過程中，設(shè)計人員需要增加壩高的方式，必要情況下結(jié)合擴(kuò)建泄洪設(shè)施的方法進(jìn)行處理。

4.3 合理選擇水庫防滲方案

中小型水庫病險主要包括大壩滲漏、滑坡和裂縫等問題，滑坡和裂縫的產(chǎn)生與滲漏有關(guān)。在中小型水庫除險加固處理過程中，設(shè)計人員需要做好防滲工作，遵循“上堵下排”的原則，并深入分析水庫滲漏的原因，明確壩體滲漏、接觸滲漏、壩基滲漏、繞壩滲漏的具體位置，并使用“上堵”“下排”結(jié)合的方式，確保水庫防滲方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性和有效性。

5 結(jié)語

綜上所述，在中小型水庫加固除險處理過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要深入分析中小型水庫中的安全隱患，了解水庫工程的實(shí)際情況，以此為基礎(chǔ)合理地進(jìn)行除險加固作業(yè)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求合理地控制除險加固工程項目質(zhì)量，及時地排除水庫運(yùn)行中的安全隱患，確保水庫周邊區(qū)域人民群眾生活的安全性，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供支持，進(jìn)而維護(hù)社會的穩(wěn)定性。