淺論水利工程除險(xiǎn)加固重要性及除險(xiǎn)加固方法

李偉 崔振雄

摘?要：水利是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響著經(jīng)濟(jì)的生存發(fā)展以及農(nóng)業(yè)、氣候、發(fā)電和防洪問題。在其規(guī)劃過程中，由于某些水利項(xiàng)目設(shè)計(jì)流量平均值和實(shí)際流量之間存在差距，水利工程的實(shí)際使用風(fēng)險(xiǎn)很大。此外，由于一些工作的緊迫性，維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)沒有得到充分考慮，建筑條件也沒有得到充分考慮，因此后期補(bǔ)足及時(shí)除險(xiǎn)加固非常重要。

關(guān)鍵詞：水利工程；除險(xiǎn)加固；防洪

一、概述

水利工程在全國各地發(fā)揮著重要作用，在維護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。它除了灌溉、發(fā)電和可持續(xù)性之外，還有一系列其他潛在影響，如改善水的管理和當(dāng)?shù)丨h(huán)境的可持續(xù)性，這是社會(huì)比較關(guān)切的問題。但目前，我國經(jīng)營的許多水利工程面臨不同的問題，特別是年代久遠(yuǎn)，既沒有技術(shù)也沒有財(cái)政資源，防滲性能差。此外，隨著時(shí)間的推移，建筑材料的腐蝕程度遠(yuǎn)高于其正確使用的程度，為了解決這些問題，必須及時(shí)加強(qiáng)除險(xiǎn)加固風(fēng)險(xiǎn)防范措施，以降低風(fēng)險(xiǎn)，確保人員和資產(chǎn)的安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。長期以來，相關(guān)部門一直非常關(guān)注除險(xiǎn)加固技術(shù)，迄今為止，該技術(shù)已被用于獲取更多經(jīng)驗(yàn)，并建立一個(gè)更全面的系統(tǒng)。

二、水利工程除險(xiǎn)加固的重要性

水利工程除對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固外，良好的社會(huì)效益主要來自該項(xiàng)目技術(shù)、質(zhì)量水平的提高以及該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)能源資源的改善。該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)和諧發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的不斷改進(jìn)和水利工程的作用充分發(fā)揮，無疑促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)秩序的有效運(yùn)行。項(xiàng)目實(shí)施后，灌溉和排水能源極大地激勵(lì)了農(nóng)民擴(kuò)大生產(chǎn)。為了整個(gè)國家的利益，水資源管理要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通信聯(lián)系渠系間的紐帶改造和管理大大增加了灌溉、排水、環(huán)境和交通一體化領(lǐng)域的公共服務(wù)，促進(jìn)水利改革。在水利工程中，大壩是一座共用常見建筑，對(duì)控制水源起著舉足輕重的作用。防洪壩和水庫的建設(shè)有助于雨季及時(shí)排水，保護(hù)水利項(xiàng)目的發(fā)展效果，調(diào)整降雨量的增加，在降雨量減少的情況下開閘排出水，以保證農(nóng)業(yè)的發(fā)展。由于水利工程建設(shè)時(shí)間較長，輸送水能力相對(duì)較小，通過增加除險(xiǎn)加固，一些風(fēng)險(xiǎn)水利工程可以迅速改善和投入使用。

三、水利工程除險(xiǎn)加固的特點(diǎn)

（一）水利工程的建設(shè)時(shí)間跨度較長

由于在20世紀(jì)末期，大部分的水利工程都已經(jīng)開始建設(shè)。在那個(gè)時(shí)期，設(shè)計(jì)水平和啟閉機(jī)機(jī)構(gòu)的選擇都受到了限制，導(dǎo)致了一些技術(shù)上的問題。隨著時(shí)間的推移，這些工程中的設(shè)備逐漸老化，技術(shù)水平也在不斷進(jìn)步。使得一些設(shè)備機(jī)器零件變得過時(shí)、有故障，有時(shí)甚至無法控制。同時(shí)，這些設(shè)備幾乎已經(jīng)達(dá)到了或超過了使用壽命，進(jìn)一步增加了工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。

除了設(shè)備老化的問題外，水利工程還面臨著其他挑戰(zhàn)。在建設(shè)時(shí)期，由于原材料質(zhì)量和技術(shù)水平較低，加上當(dāng)時(shí)使用的建筑技術(shù)有限，導(dǎo)致工程的老化和功能下降逐漸嚴(yán)重。這些問題不僅影響了工程的使用壽命，還增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決這些問題，需要采取一系列措施。首先，應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和更新，以確保其正常運(yùn)行和使用壽命。其次，應(yīng)該提高工程的設(shè)計(jì)水平和建筑技術(shù)水平，可以提高工程的質(zhì)量和安全性。最后，應(yīng)該加強(qiáng)工程的管理和監(jiān)管，以確保其安全、可靠地運(yùn)行。

（二）隨著城市的發(fā)展，對(duì)工程水平的要求也在不斷提高

特別是在防洪排澇方面，由于過去的一些工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，導(dǎo)致設(shè)施水平不足，難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模的降雨和洪水。這不僅給城市居民帶來了安全隱患，也給城市的發(fā)展帶來了很大的困擾。

為了解決這些問題，需要提高防洪排澇設(shè)施的水平。這需要從多個(gè)方面入手，包括提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)設(shè)施的維護(hù)和更新、加強(qiáng)工程管理等。同時(shí)，還需要考慮如何降低防洪工程恢復(fù)的復(fù)雜性和成本，以便更有效地應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害。

為了滿足城市發(fā)展的需要，還需要加強(qiáng)城市規(guī)劃和管理。城市規(guī)劃應(yīng)該充分考慮防洪排澇的需求，合理布局排水系統(tǒng)，提高城市的排水能力。同時(shí)，還需要加強(qiáng)城市管理，確保各項(xiàng)防洪排澇措施得到有效執(zhí)行。

四、水利工程除險(xiǎn)加固的具體方法

（一）施工前的工程勘察是水利工程中不可或缺的一環(huán)

為了確保工程設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性，需要對(duì)水利工程進(jìn)行全面的地質(zhì)勘察、測量等工作。這些工作的目的是獲取工程所在地的地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水情況等重要信息，為工程設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)依據(jù)。在實(shí)際施工中，壩體表面的處理是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。由于壩體外表面可能會(huì)發(fā)生變形，這會(huì)對(duì)受損部位的灌漿處理造成一定的影響。因此，在進(jìn)行施工前，需要進(jìn)行充分的勘察和評(píng)估，以確保施工的順利進(jìn)行。在進(jìn)行水利工程勘察時(shí)，需要關(guān)注許多方面的問題。例如，壩體表面是否出現(xiàn)局部裂縫、集中滲漏或浸潤線出逸點(diǎn)等問題。這些問題可能會(huì)對(duì)施工的緊迫性產(chǎn)生影響，因此需要及時(shí)處理。為了確保施工的順利進(jìn)行，還需要對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育。通過這些措施，可以有效地提高施工效率和質(zhì)量，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。在水利工程勘察過程中，需要注意一些細(xì)節(jié)問題。例如，當(dāng)壩體表面沒有雜質(zhì)和附著物時(shí)，需要特別記錄塔的接觸滲漏點(diǎn)。這些細(xì)節(jié)問題可能會(huì)對(duì)施工造成一定的影響，因此需要進(jìn)行全面的勘察和評(píng)估。通過科學(xué)合理地勘察和評(píng)估，可以有效地降低水利工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)，提高工程質(zhì)量。

（二）施工中具體灌漿設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師通常需要設(shè)計(jì)漿液和孔的位置，只要它們符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并且相對(duì)簡單粗糙。依據(jù)大壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)容，灌漿結(jié)構(gòu)可分為以下幾個(gè)組成部分：

（1）灌漿類型的選擇。劈裂灌漿法并不適用于所有工程的除險(xiǎn)加固，基于這個(gè)原因，需依據(jù)前期的調(diào)查結(jié)果選擇合適的灌漿方法。通過對(duì)我們現(xiàn)階段防洪工程設(shè)計(jì)的研究分析，會(huì)出現(xiàn)兩種不同的情況：第一，如果壩頂有完整的瀝青路面，劈裂灌漿法不能劈裂壩體，形成帷幕，這需要充填灌漿。第二，如果出現(xiàn)滲漏，我們必須首先研究地面情況，需確定好準(zhǔn)確的滲透情況，再施以充填灌漿法就可以解決。

（2）鉆孔位置調(diào)整。對(duì)于灌漿口的配置應(yīng)根據(jù)壩體中隱藏的位置、應(yīng)力和危險(xiǎn)特征來進(jìn)行確定，依據(jù)特征可分為岸坡和河槽段。河槽段可以在大壩軸線上方用一條線鉆孔。鉆孔實(shí)施中，岸坡段則應(yīng)首先布孔先進(jìn)行灌漿，在后期設(shè)計(jì)施工中布設(shè)鉆孔可沿壩軸線鉆孔，并與帷幕連接。單孔灌漿之間的距離通常至少應(yīng)為五天，但根據(jù)近年來頒布的成文規(guī)定，距離主要由灌漿進(jìn)入裂縫形成固結(jié)狀決定。

（3）灌漿壓力計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多種因素。首先，我們需要計(jì)算鉆孔起裂的最小主應(yīng)力值。它決定了土壤在受到壓力時(shí)是否會(huì)發(fā)生破裂。最小主應(yīng)力值可以通過實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式來獲得。

我們要考慮大主應(yīng)力，也就是處于三相約束狀態(tài)的第二個(gè)主應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力與土壤的強(qiáng)度和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，對(duì)于確定土壤的穩(wěn)定性非常重要。

有了最小主應(yīng)力和大主應(yīng)力，我們就可以進(jìn)一步計(jì)算灌漿壓力了。灌漿壓力需要根據(jù)土壤的軸抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，這是土壤抵抗拉伸破壞的能力。最后，我們需要考慮圓孔的應(yīng)力集中系數(shù)。這個(gè)系數(shù)是一個(gè)介于2.25和2.5之間的數(shù)值，用于修正由于孔洞形狀引起的應(yīng)力集中效應(yīng)。

（4）漿液選用。在灌漿實(shí)施過程中，灌漿液的選擇至關(guān)重要，為確保灌漿質(zhì)量，可以通過選擇適當(dāng)?shù)哪酀{來進(jìn)行灌注。因不同的泥漿質(zhì)量直接影響防滲透效果、固結(jié)速度和形成帷幕。因此，灌漿前，必須依據(jù)土質(zhì)黏性選擇不同的泥漿，并在泥漿中加入適合的添加劑，檢查物理指標(biāo)，從而保證泥漿的穩(wěn)定性和灌溉能力，得以形成滲透漿體。

（三）灌漿過程的精確控制

灌漿過程的準(zhǔn)確控制如下：（1）鉆孔位置根據(jù)實(shí)際計(jì)算數(shù)據(jù)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定，鉆孔位置一經(jīng)確定不得任意改變。鉆孔位置一旦改變會(huì)破壞整個(gè)裂紋效應(yīng)，就難以形成有效的劈裂。（2）鉆孔深度確定時(shí)，一般按高于隱患深度3m的標(biāo)準(zhǔn)確定，所以要在合理范圍內(nèi)加以鉆孔。而一些防洪工程壩體含有石塊，這反過來可能會(huì)影響鉆孔。在這種情況下，為了保證深度，必須針對(duì)問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和研究。另外，如果大壩是巖石的話，則要及時(shí)與初始的設(shè)計(jì)人員溝通至關(guān)重要。（3）工作人員應(yīng)通過現(xiàn)代電子手段精準(zhǔn)確定漿液的稠度和數(shù)量，以避免因大量灌漿而使劈裂寬度和長度不能閉合從而產(chǎn)生加固不良的風(fēng)險(xiǎn)。（4）灌漿壓力是直接影響壩體劈裂和安全的重要因素。工程師應(yīng)計(jì)算大壩的最大沖擊壓力，并使用精確的儀器控制沖擊壓力。同時(shí)，通過有效手段，壓力逐漸加大，大壩劈裂，但要控制好內(nèi)部是劈裂還是不劈裂的原則。

（四）完善水利工程的監(jiān)測設(shè)施

依據(jù)現(xiàn)階段水利工程高質(zhì)量的發(fā)展要求，可以統(tǒng)籌推進(jìn)除險(xiǎn)加固工程工作。此外，需結(jié)合病險(xiǎn)工程除險(xiǎn)加固項(xiàng)目的實(shí)施、建設(shè)、完善雨水情況測量報(bào)送及監(jiān)測預(yù)警，防汛道路及通信設(shè)施、管理用房等相關(guān)的配套設(shè)施，增強(qiáng)極端氣候下的信息報(bào)送和預(yù)警發(fā)布等。

五、水利工程除險(xiǎn)加固中存在的問題

防洪壩數(shù)據(jù)不足：技術(shù)和環(huán)境限制導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)記錄不充分，增加了除險(xiǎn)加固的難度和風(fēng)險(xiǎn)。這樣可能導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)某U(xiǎn)加固，加上缺乏水下和地下結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，使得安全評(píng)估困難，影響加固程度。

施工人員技術(shù)不足：許多施工人員缺乏專業(yè)知識(shí)，影響了工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果。目前，我國病險(xiǎn)水利工程除險(xiǎn)加固的工程設(shè)計(jì)人員存在欠缺，許多外聘人員技能不足。

大壩滲漏問題：壩基、壩體和繞壩滲漏是常見問題，影響工程效益，增加揚(yáng)壓力。

庫溢洪道施工問題：設(shè)計(jì)師為節(jié)省成本使用砂漿接頭，這樣很難達(dá)到溢洪道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，溢洪道的泄洪能力系數(shù)理論性太強(qiáng)，與實(shí)際有偏差。

六、水庫除險(xiǎn)加固的對(duì)策

（一）搜集主數(shù)據(jù)

基本信息的收集是水利工程除險(xiǎn)加固的基本措施，需要對(duì)水利工程進(jìn)行更多的控制，在沒有未經(jīng)處理的信息和管理數(shù)據(jù)的情況下需要更多的地質(zhì)勘查活動(dòng)，并根據(jù)水利工程的實(shí)際位置和發(fā)展計(jì)劃對(duì)水利工程狀況進(jìn)行全面的驗(yàn)證。水利工程除險(xiǎn)加固需要更好的科學(xué)方法，更好地了解水利工程，更好地理解新技術(shù)和新材料，更好地理解除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)建設(shè)的必要性，并加強(qiáng)與主管部門的溝通，以避免不必要的工作。

（二）提高設(shè)計(jì)施工人員的專業(yè)水平

若要水利工程項(xiàng)目科學(xué)、合理、符合要求，設(shè)計(jì)符合防洪要求。設(shè)計(jì)人員須具備較高的專業(yè)能力，工程施工人員須具備較強(qiáng)操作能力。為了提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平，可以定期舉辦水利工程設(shè)計(jì)能力研討會(huì)，并邀請(qǐng)所有設(shè)計(jì)人員參加，以得到解決設(shè)計(jì)問題的具體措施。迅速提高設(shè)計(jì)人員水平，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，使工作得以圓滿完成。

（三）提高水利工程的工程質(zhì)量

水利工程建設(shè)易出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要是滲漏、裂縫或者是滑坡，其中有些問題也會(huì)與滲漏有關(guān)。因此，防范水利工程質(zhì)量問題，首要任務(wù)是防止?jié)B透，可采用一般程序的防滲原則，即上堵下排。具體來講，比如垂直防滲主要使用防滲墻、帷幕灌漿法提供防滲。水平防滲主要是通過黏土鋪蓋來保護(hù)堤防不受侵蝕。

（四）溢洪道設(shè)置正確

為避免水利工程溢洪道設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題，有必要比較建設(shè)方案，從改善水利工程溢洪道的徑流能力中進(jìn)行選擇。設(shè)計(jì)底板和側(cè)墻時(shí)，建議同時(shí)使用混凝土來加固板和側(cè)壁。如果原始排水溝底板和側(cè)壁由混凝土組成，則可以在加固設(shè)計(jì)過程中使用混凝土材質(zhì)進(jìn)行加厚和加寬。此外，在計(jì)算水流量時(shí)，必須仔細(xì)分析實(shí)際情況，因?yàn)閷?shí)際流域無法平坦化，以有效避免溢水。

（五）災(zāi)后水毀情況調(diào)查

洪水中防洪工程體系發(fā)揮了重要的作用，但也遭受了不同程度的損毀，同時(shí)暴露出不少短板弱項(xiàng)，進(jìn)行災(zāi)后復(fù)盤檢視，找準(zhǔn)弱項(xiàng)，有的放矢地補(bǔ)齊短板完善流域防洪工程體系，筑牢防洪安全屏障。

七、水利工程除險(xiǎn)加固施工注意事項(xiàng)

（一）準(zhǔn)確計(jì)算小型水庫泄洪能力

在計(jì)算小型水庫的泄洪能力時(shí)，現(xiàn)長期使用的泄洪道堵塞或變形段可能導(dǎo)致計(jì)算中出現(xiàn)誤差。為此，必須正常進(jìn)行除險(xiǎn)加固，使泄洪道變形系數(shù)正常，以免增加風(fēng)險(xiǎn)。此外，還要考慮實(shí)時(shí)流量測量，以便更準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算，并科學(xué)合理除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。

（二）復(fù)查除險(xiǎn)加固技術(shù)方案

在設(shè)計(jì)過程中，實(shí)際因素考慮較少，設(shè)計(jì)師通常利用自身在加固水利工程和水利工程施工方面的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)地調(diào)查和記錄有關(guān)數(shù)據(jù)比較少。這將導(dǎo)致設(shè)計(jì)與實(shí)際情況之間出現(xiàn)偏差，故操作中要對(duì)各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)、相關(guān)參數(shù)、執(zhí)行成本等復(fù)查，復(fù)查過程中若出現(xiàn)問題，及時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行審核，以確保工程施工的效率和整體質(zhì)量。

考慮到我國水利工程維護(hù)工作的規(guī)模、復(fù)雜性和普遍難度，水利工程中的疾病風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)較高，工程的安全受到威脅。因此，加強(qiáng)除險(xiǎn)加固處理并保持水利工程項(xiàng)目的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，迫切需要具體的研究措施。

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作者簡介：李偉（1979—?），女，漢族，河北唐山人，本科，工程師，研究方向：水利工程技術(shù)與工程管理；崔振雄（1986—?），男，漢族，河北唐山人，本科，助理工程師，研究方向：水利工程技術(shù)與工程管理。