水利工程中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)研究

王 增

（新疆雙河勘測設(shè)計(jì)有限公司，新疆 博州 833400）

水利工程項(xiàng)目建設(shè)關(guān)系國計(jì)民生與工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展。水利工程中，防洪是基礎(chǔ)性的功能，各種規(guī)模的中小型水庫建設(shè)都是為了滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基本需求。中小型水庫的除險(xiǎn)加固是基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)內(nèi)容，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需從水庫的實(shí)際功能著手，考慮地質(zhì)、水文、技術(shù)性因素，保障除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的合理性。但是，很多水利工程水庫中的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致水庫在使用時(shí)面臨著一定的安全威脅，影響了水庫、水利工程各方面效益的實(shí)現(xiàn)。因此，在未來的水利事業(yè)發(fā)展中，需要重視水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。

1 中小型水庫除險(xiǎn)加固處理的重要性

1.1 關(guān)系居民的經(jīng)濟(jì)利益

近年來，國家越來越關(guān)注民生問題，在各種中小型水庫方面的投入逐年增加。中小型水庫與各種水利工程建設(shè)不僅實(shí)現(xiàn)了水資源的合理調(diào)配，也在農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面發(fā)揮著重要的作用。但是，即使在中小型水庫數(shù)量日益增加的情況下，一些地區(qū)依舊存在著水資源匱乏的情況及中小型水庫設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致在后期的使用中難以發(fā)揮其應(yīng)有的功能與作用，存在安全隱患，而中小型水庫的安全問題也影響了周邊居民正常的生產(chǎn)生活。如果中小型水庫的安全問題未完全解決，其在洪水季節(jié)水庫的防洪能力不足，就會使周邊居民承受極大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)能夠保障周邊居民的安全，促進(jìn)周邊經(jīng)濟(jì)價(jià)值的創(chuàng)造。

1.2 能夠推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

中小型水庫在運(yùn)行中的安全問題將會影響水庫的正常運(yùn)行與使用，除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的不合理甚至?xí)顾畮祀y以發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)效益。在當(dāng)前的發(fā)展形勢下，中小型水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)已經(jīng)成為水利部門的重要任務(wù)，只有提升水庫的各方面性能，才能夠維持水庫的正常運(yùn)行，保障周邊人們正常的生產(chǎn)生活秩序，推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，在我國很多農(nóng)村地區(qū)，中小型水庫在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中具有不可替代的作用，水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)能夠從根本上提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，保持高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

2 中小型水庫病險(xiǎn)的主要原因

2.1 溢洪道的布置缺乏合理性

中小型水庫病險(xiǎn)的出現(xiàn)很多時(shí)候是由于溢洪道布置不合理，若是能合理布置溢洪道，將有利于保障水庫各方面功能的實(shí)現(xiàn)。但是，從我國很多中小型水庫的實(shí)際情況來看，溢洪道布置不合理的現(xiàn)象極為常見，其原因主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在實(shí)際的布置過程中，相關(guān)人員并未結(jié)合水庫的具體情況，溢洪道布置與施工存在盲目性與隨意性；（2）消能設(shè)施的設(shè)計(jì)不合理，尤其是縱剖面設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)并未保持一致性，存在嚴(yán)重的空蝕破壞現(xiàn)象；（3）泄洪槽下的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，泄洪槽與消力池之間的銜接性不足[1]。

2.2 壩體滲漏

壩體滲漏現(xiàn)象在廣大的中小型水庫中較為常見，同樣也是造成中小型水庫安全隱患的一大原因。而壩體滲漏現(xiàn)象的原因如下：壩體填筑未嚴(yán)格根據(jù)水庫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，壩體結(jié)構(gòu)的密實(shí)度不足；壩體建設(shè)材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

2.3 壩基滲漏

壩基滲漏也是水庫工程中出現(xiàn)較多的質(zhì)量問題，引發(fā)壩基滲漏的原因主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）我國的很多中小型水庫投入使用時(shí)間很長，在當(dāng)時(shí)的建設(shè)條件下存在技術(shù)限制，測量與設(shè)計(jì)、施工的同步進(jìn)行導(dǎo)致壩基施工質(zhì)量難以保障，在后期的壩體碾壓處理中，密實(shí)度難以保障，填筑質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于施工標(biāo)準(zhǔn)，壩基的穩(wěn)定性、安全性不足；（2）壩基位于覆蓋層之上，當(dāng)植被的滲透系數(shù)較大時(shí)，同樣會帶來壩基滲透率的提高，壩基滲漏現(xiàn)象更易出現(xiàn)；（3）施工人員沒有做好壩基的清理工作，壩基與壩體的滲水問題嚴(yán)重[2]。

3 中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)需考慮的因素

3.1 地質(zhì)因素

地質(zhì)因素是中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中需考慮的首要問題。在水庫工程建設(shè)過程中，地質(zhì)因素是影響整個(gè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在水庫加固處理中，同樣需要重點(diǎn)關(guān)注水庫的地質(zhì)因素。比如，以某水庫工程為例，在工程的建設(shè)過程中，水庫周邊的地質(zhì)條件相對較好，水庫建設(shè)質(zhì)量也相對較高。當(dāng)強(qiáng)烈地震發(fā)生以后，水庫會面臨一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，為保障水庫的正常使用，相關(guān)部門需立即對病險(xiǎn)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固；在加固過程中，需考慮地震對水庫周邊地質(zhì)、巖體等造成的破壞[3]。地震使得水庫周邊巖體的完整性不足，在加固過程中需對巖體進(jìn)行加固處理。

3.2 水文因素

中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，同樣需要加強(qiáng)對水文因素的考察。在水庫的運(yùn)行與使用過程中，流水存在侵蝕作用，而這種侵蝕作用將會造成水庫周邊巖體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，如果水庫處于透水性與溶水性較強(qiáng)的巖體區(qū)域內(nèi)，若在水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中未完全考慮水文因素，流水就會導(dǎo)致加固效果大大降低。因此，在中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需充分掌握區(qū)域內(nèi)的水文條件，主要從水文的分布、活動(dòng)情況、水流變化規(guī)律等方面著手。對這些水文因素的把控能夠使有關(guān)設(shè)計(jì)人員在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)上充分考慮水流因素，保障加固處理的效果[4]。

3.3 技術(shù)因素

中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，技術(shù)因素主要是指在特定加固環(huán)節(jié)中相關(guān)的加固技術(shù)是否具有現(xiàn)實(shí)的實(shí)施價(jià)值與意義。比如，在巖石破碎相對嚴(yán)重的地區(qū)，水庫除險(xiǎn)加固處理時(shí)一般采用的是灌漿法；而在土壤工程性相對較差的區(qū)域內(nèi)，需要進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提升土壤的工程性。總之，在中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員必須考慮相關(guān)技術(shù)對加固質(zhì)量的影響，保障加固技術(shù)能夠符合水庫加固的要求。

4 中小型水庫大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的處理措施

4.1 混凝土加固設(shè)計(jì)

在一些中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，可以應(yīng)用混凝土加固設(shè)計(jì)。由于水庫所面臨的安全威脅常常是滲漏問題造成的，因此在混凝土加固處理上，可以將混凝土作為主要的材料，在壩基豎直面進(jìn)行混凝土防滲墻的設(shè)置，從而提升混凝土的防滲性能?；炷良庸烫幚淼募夹g(shù)方案相對較多，首先需借助專業(yè)的機(jī)械設(shè)備對壩基滲漏位置進(jìn)行造槽處理，隨后實(shí)施清孔換漿，將前期設(shè)置的槽孔加以連接，最后進(jìn)行混凝土澆筑，形成混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)。此種加固施工的質(zhì)量控制難度相對較大，在每個(gè)施工環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。比如，在槽孔的設(shè)置上，需將槽孔內(nèi)的泥漿面控制在導(dǎo)墻最頂端的0.3～0.5m，將槽孔的位置偏差嚴(yán)格控制在3cm以下；在清孔結(jié)束以后，孔內(nèi)的泥漿厚度不可超過10cm；當(dāng)槽孔設(shè)置符合工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以后，在4h以內(nèi)要完成混凝土的澆筑[5]。

4.2 排水減壓設(shè)計(jì)

由于流水會對水庫造成嚴(yán)重的侵蝕，因此，在水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，需充分分析水流因素，對排水速度等加以嚴(yán)格控制，使水庫中的水位處于相對安全的范圍內(nèi)。水庫排水減壓是加固設(shè)計(jì)中最為常用的方式，在實(shí)際的應(yīng)用中，需進(jìn)行導(dǎo)滲溝的設(shè)置。導(dǎo)滲溝的設(shè)置是決定排水減壓加固設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵，在施工過程中，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)工程的質(zhì)量要求進(jìn)行，如果在施工中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)滲溝存在質(zhì)量問題，需要及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的檢查與修復(fù)。在具體的修復(fù)過程中，需對局部進(jìn)行處理，否則大面積施工可能會影響水庫的其他部位。相關(guān)的水利部門在日常的工作中需要加強(qiáng)對導(dǎo)滲溝的維護(hù)，尤其是在洪水期到來之前，需及時(shí)進(jìn)行縱坡、導(dǎo)滲溝的清理。

4.3 高壓噴射灌漿加固

高壓噴射灌漿加固處理過程中，高壓設(shè)備發(fā)揮著重要的作用。利用高壓設(shè)備能夠使?jié){液可以經(jīng)由注漿管從噴射高壓噴出，而這些漿液被噴射到砂卵石孔隙以后，射流存在切削、沖擊與攪拌作用，有效實(shí)現(xiàn)了漿液與地基的混合，對于提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有重要的意義。在實(shí)際的施工過程中，施工人員還需適當(dāng)增加水庫周邊土體、旋噴樁的密度，及時(shí)對相關(guān)的裂縫進(jìn)行封堵與修復(fù)。高壓噴射灌漿加固處理過程中，由于基本上不需要對地基實(shí)施大面積的開挖作業(yè)，也就大大降低了工作難度，且不會對工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的擾動(dòng)，有效提升了水庫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。但是，這種加固技術(shù)的應(yīng)用過程中，工程造價(jià)相對較高，并不是最為有效的加固處理方式。

4.4 泄水建筑物的加固設(shè)計(jì)

中小型水庫的運(yùn)行過程中，溢洪道設(shè)計(jì)的不合理常常會使水庫面臨較大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，因此，在中小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需加強(qiáng)對泄水建筑物的加固設(shè)計(jì)。具體來說，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合水庫周邊河流的流速等具體情況，進(jìn)一步提高溢洪道的泄洪能力，充分分析水流流向、流態(tài)、流速等因素，避免水流對溢洪道的沖刷，使溢洪道的泄流能力、水面線、消能設(shè)施設(shè)計(jì)等更為準(zhǔn)確，符合水庫安全運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)需求[6]?？傊?，水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，不論采用何種加固設(shè)計(jì)方案與技術(shù)，都需要從水庫的實(shí)際情況著手，脫離水庫實(shí)際情況的加固處理效果往往難以保障水庫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，可能會使水庫遭受巨大的使用威脅。

5 結(jié)束語

近年來，在各種水庫工程項(xiàng)目的建設(shè)與使用中，水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。只有保障除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性，才能夠發(fā)揮水庫工程在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展方面的重要作用，保持水庫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。