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摘要：水利水電工程中，水庫大壩扮演著不言而喻的重要作用，然而，現(xiàn)有的水庫大壩存在著設(shè)計不合理、壩體壩身裂縫滲漏等問題，嚴(yán)重威脅人民生命財產(chǎn)安全，為清楚地認(rèn)識水庫大壩除險加固相關(guān)技術(shù)，本文從我國水利工程水庫大壩應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，深入分析了水庫大壩容易產(chǎn)生的問題，并針對性地提出了水庫大壩除險加固設(shè)計及措施，為相關(guān)水利工程建設(shè)提供重要參考，以期為我國水庫大壩建設(shè)發(fā)展做出貢獻。

關(guān)鍵詞：水利水壩；除險加固；設(shè)計技術(shù)；運用措施

引言

進入新時代，隨著我國生產(chǎn)力水平的逐步提高，水利水電工程也進入一個全面發(fā)展期，水利工程涉及的領(lǐng)域日益增多，政府對水利工程的建設(shè)投資力度也大幅度增加，新建一批惠民利民的水利工程。在整個水利水電工程中，水庫大壩扮演著至關(guān)重要的作用，其自身不但具有防洪、抗旱、蓄水、航運、供電等作用，還擔(dān)當(dāng)著灌溉農(nóng)田、水資源調(diào)用、調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境等重要生態(tài)功能。然而，據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，我國水庫大壩陸續(xù)出現(xiàn)了堤壩結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、壩身裂縫、壩體滲漏、破損等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著人民生命財產(chǎn)安全?；诖?，大壩除險加固的重要性不言而喻，有效地采取相關(guān)針對性措施，不僅能夠?qū)λ畮熳陨矸篮樾钏w系起到優(yōu)化作用，而且能夠有效保障人民生命財產(chǎn)安全?，F(xiàn)有研究者有關(guān)水利水電工程中的大壩加固設(shè)計技術(shù)分析主要集中于關(guān)于某一水庫大壩加固設(shè)計技術(shù)，如梁桂萍以夏店水庫為研究對象，著重分析了夏店水庫大壩的壩坡、壩頂加固設(shè)計方案，探討了其滲流及滲透穩(wěn)定性等[1]。周偉等對遵義縣水洞水庫大壩除險加固設(shè)計方案進行了分析，提出兩種不同的水庫大壩設(shè)計方案，為水庫大壩建設(shè)獻言獻策[2]。王振田等探討了象山水庫大壩存在的主要問題，并針對性地提出看象山水庫大壩加固措施[3]。本文以我國水利工程中大壩應(yīng)用情況及存在問題為基礎(chǔ)，簡要概述了大壩存在的主要問題，并針對性地總結(jié)了大壩除險加固技術(shù)，為相關(guān)水利工程建設(shè)提高有效定性依據(jù)，以期優(yōu)化水庫大壩蓄水防洪能力和涵養(yǎng)水源調(diào)節(jié)生態(tài)的作用。

1我國水利工程中大壩的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國幅員遼闊，大部分地區(qū)處于溫帶季風(fēng)區(qū)，年內(nèi)降水和年際降水分布不均勻，歷史上曾多次出現(xiàn)旱澇災(zāi)害，給人民生產(chǎn)生活造成巨大災(zāi)難。也是因為此，我國的水利事業(yè)發(fā)展具有悠久的歷史[4]。1949年以來，我國水利事業(yè)發(fā)展迅速，水庫規(guī)模、質(zhì)量及技術(shù)等均發(fā)生很大改進。隨著新一輪科技革命的興起，各類科學(xué)技術(shù)水平不斷進步，現(xiàn)代城市的發(fā)展與人口的大規(guī)模遷移使得人們對水利設(shè)施與工程有了更高的要求，既要確保水利工程具有良好的防洪蓄水功能，又要有效減少其發(fā)生滲漏和裂縫等的概率。然而，我國部分水利工程建設(shè)年代久遠(yuǎn)，早期的水庫大壩由于時間的原因性能嚴(yán)重下滑，壩體本身出現(xiàn)滲漏、塌陷的概率大大增加，尤其是截止目前仍然繼續(xù)使用的水利大壩，雖然進行一定的翻修，但仍然存在嚴(yán)重的安全隱患，威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。與此同時，部分地區(qū)修建大壩時間過早，施工技術(shù)相對落后，所用材料也相對單一，導(dǎo)致一些水庫大壩在運行一定時間后穩(wěn)定性降低，對整個水利工程的使用造成嚴(yán)重的危害，大大減少其使用壽命；一些水利工程本身設(shè)計方案不合理，歷史時期的相關(guān)預(yù)算和現(xiàn)代的實際情況相差較大，當(dāng)?shù)卣秩狈侠碛行У慕鉀Q辦法，導(dǎo)致大壩裂縫、坍塌時有發(fā)生，有些竟成為歷史遺留問題。除此之外，隨著現(xiàn)代城市化的快速推進，經(jīng)濟快速發(fā)展的同時忽視了生態(tài)環(huán)境保護，造成了相當(dāng)程度的生態(tài)環(huán)境污染，污染嚴(yán)重的地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡，水土流失嚴(yán)重，致使水患風(fēng)險程度升級，成為阻礙國民生產(chǎn)生活的重大隱患。進入新時代，我國水利水電事業(yè)挑戰(zhàn)與機遇共存：一方面，我國水利事業(yè)將邁上新臺階，國家加大水利水電工程資金投入，新建大量惠民利民的水利水電工程，各類新型高端技術(shù)將應(yīng)用到水利水電工程當(dāng)中去，這在一定程度上提升了水利工程的質(zhì)量和效能，優(yōu)化了水利工程的性能；另一方面，世界氣候環(huán)境變化加劇，傳統(tǒng)水患日益加劇，降水量變化無常，對現(xiàn)有的水庫大壩提出更高的要求，更大的挑戰(zhàn)。因此，我們必須深刻認(rèn)識到水庫大壩加固的重要性和迫切性，同時還要采取針對性的應(yīng)對措施，降低水庫大壩的風(fēng)險隱患，保證大壩的穩(wěn)定性和國民的生命財產(chǎn)安全。

2水利大壩中易出現(xiàn)的問題

當(dāng)前我國的水利大壩由于長時間水流侵蝕，使用時間過長、設(shè)計不合理等原因，部門地區(qū)的大壩出現(xiàn)不同程度的破損，嚴(yán)重威脅著整個水利水電工程體系。

2.1大壩滲漏

蓄水防洪是水庫大壩的主要功能，然而在水庫大壩實際的使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于在特定時間所設(shè)計的水庫大壩，對庫區(qū)實際洪水量的統(tǒng)計計算出現(xiàn)紕漏，防洪能力達不到標(biāo)準(zhǔn)，往往難以抵御幾百年一遇的大洪水，不能夠滿足水庫當(dāng)初設(shè)計理念，難以滿足當(dāng)前水庫大壩的預(yù)防使用標(biāo)準(zhǔn)。此外一些地區(qū)的水庫由于在水利工程建設(shè)階段施工技術(shù)有限，施工作業(yè)不到位和對水壩本身的防滲設(shè)計不合理，加之水庫的使用時間過長，存在很多滲水、漏水的地方，嚴(yán)重影響了水庫的實際蓄水防洪能力，其產(chǎn)生的安全問題往往給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響。

2.2大壩主體

據(jù)水利部門測算，水利工程中存在的主要問題是大壩主體問題，其中包括大壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不符，在實際勘察中發(fā)現(xiàn)部分大壩主體坡度設(shè)計不合理，設(shè)計時不能充分考慮壩體的透水性，當(dāng)年降水量較大時，壩體所承受的壓力過大，致使水流對主體影響過大，年復(fù)一年的變化，導(dǎo)致大壩主體受到嚴(yán)重的威脅。在大壩修建過程中，由于科技水平受限，往往采用人工作業(yè)的方式，導(dǎo)致填土質(zhì)量難以保證，垂直密度與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)相差較大，并且碾壓工作也不到位，致使中間出現(xiàn)軟弱層，在長時間的雨水影響下，個別壩體位置受損嚴(yán)重，壩體根基穩(wěn)固性難以保障，更有甚者，在地面下沉等原因下，壩體出現(xiàn)開裂，部分地區(qū)出現(xiàn)塌方等，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)安全。除此之外，部分大壩護坡石的重度和厚度未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)修建、大壩主體的高度設(shè)計不合理、修建質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到預(yù)設(shè)要求等均是大壩主體產(chǎn)生安全隱患的主要原因。

2.3引水涵和溢洪道存在問題

引水涵和溢洪道也是兩個經(jīng)常出現(xiàn)問題的部位。前者多數(shù)是由于引水涵的自身施工材料不符合現(xiàn)行的施工標(biāo)準(zhǔn)，在使用過程中沒有對引水涵進行定期檢查，從而導(dǎo)致引水涵出現(xiàn)滲水漏水現(xiàn)象，日積月累使得漏水部分不斷增加，從而很大程度上威脅到大壩主體的安全。后者除自身施工材料不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)外，最主要的問題就是溢洪道的設(shè)計出現(xiàn)問題，往往泄洪能力達不到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致溢洪道不能在關(guān)鍵時刻發(fā)揮其應(yīng)有的功能，出現(xiàn)威脅人民生產(chǎn)生活安全的事件。

3水庫大壩除險加固工程設(shè)計

3.1壩頂、壩坡加固設(shè)計

一般來說，水庫大壩除險加固中，對壩頂壩坡進行合理科學(xué)設(shè)計是首要環(huán)節(jié)。在水庫實際應(yīng)用中，壩頂需承擔(dān)一部分的排水任務(wù)，所以必須保證其排水效果，因此，在設(shè)計階段，壩頂路面設(shè)計的合理性和有效性必須得以保障。在對路面進行具體設(shè)計和施工時，要使得壩頂路面具有一定的傾斜度，一般來說，向下游方向傾斜2%左右較為合理[5]，這樣設(shè)計的原因是讓壩坡的橫向排水溝和排水口相連，可在下游位置鋪上路緣石，這樣可以有效增加壩頂?shù)呐潘δ?。除了壩頂路面的設(shè)計，設(shè)計者也應(yīng)注意壩頂高程的具體設(shè)計方案，要對壩頂高程進行相關(guān)精確合理的計算，保證壩頂高度和寬度達到相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。一般來講，水庫的大壩邊坡比是依據(jù)壩高、壩型、壩基與壩體等水壩的基本情況和物理學(xué)原理進行精確計算得來的，壩坡滲流和抗滑穩(wěn)定性是根據(jù)壩體承受的重力作用或壓力來計算的，只有這些水壩的基本物理參數(shù)得到有效可靠的保證，大壩才能充分發(fā)揮其排水功能，從而為大壩的整體除險加固確定基礎(chǔ)。

3.2放水洞和溢洪道加固設(shè)計

越來越多的水庫由于多種因素綜合作用的結(jié)果，都存在著不同程度的安全問題，均需要進行除險加固，其中放水洞和溢洪道在除險加固中往往占據(jù)著重要地位。所以，結(jié)合水庫大壩工程的實際情況，堅持按照安全、節(jié)約、合理、可靠的原則進行放水洞的除險加固。除險加固技術(shù)設(shè)計過程中，主要針對一些隱患部位進行加固修補，混凝土矩形涵洞除險加固可以對洞身進行全面的補漏和加固，補抹環(huán)氧砂漿、高強砂漿、各種防水涂料等實質(zhì)性意義的和作用的材料。這樣不僅能夠?qū)纯p隙缺陷進行有效修補，而且能夠?qū)Ψ潘幢旧碓黾蛹庸绦Ч?。此外，為保證泄洪的通暢，確保大壩整體安全，對溢洪道也必須結(jié)合大壩整體情況進行除險加固，泄槽段、控制端、尾水渠段等的設(shè)計施工必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以保證大壩的穩(wěn)定性能，確保大壩能發(fā)揮其應(yīng)有的效果。

3.3截滲、反濾與排水加固的設(shè)計

大壩的穩(wěn)定性主要取決于對水流的控制，在大壩除險加固中，水流量的控制程度必須引起高度重視。在實際過程中，我們必須注重對實地的考察，對壩體、壩基的地質(zhì)情況進行科學(xué)考察，根據(jù)實驗分析與精確測算，明確大壩所能承載的實際水量以及大壩的抗腐能力，根據(jù)現(xiàn)實情況合理控制水流，以達到安全標(biāo)準(zhǔn)。在抗?jié)B問題中，要通過相關(guān)實驗分析測算，選擇安全可靠的抗?jié)B材料，一般來說，應(yīng)用高壓旋噴混凝土墻，安置截水槽、混凝土截滲墻板的設(shè)計等均可以有效截斷壩基滲漏現(xiàn)象。壩體的反濾和排水加固可以在壩下埋管末端的滲流部位設(shè)置過渡層或反濾層以處理滲流出逸。此外，在滲流出逸部分加入排水管，利用貼坡排水法等也可以很好的起到加固作用。

4結(jié)語

新時期水利水電事業(yè)將蓬勃發(fā)展，在水庫大壩的日常應(yīng)用中，為保障庫區(qū)人民生產(chǎn)生活安全，發(fā)揮水庫大壩的重大作用，對水庫大壩進行相關(guān)的除險加固措施，保證其在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性是十分必要的。大壩除險加固工作不僅將帶動我國水利事業(yè)的發(fā)展，也將為推動社會經(jīng)濟建設(shè)做出重要貢獻。除險加固的設(shè)計施工等科學(xué)合理進行，選好相關(guān)建筑材料，也將為排除水患及保障水利工程的整體發(fā)展提供保障。

參考文獻：

[1]梁桂萍.夏店水庫大壩除險加固設(shè)計簡述[J].山西水利技術(shù)與應(yīng)用，2012（4）.

[2]周維，管志保.遵義縣水洞水庫大壩除險加固設(shè)計方案初探[J].黑龍江水利科技，2013（7）.

[3]王振田，王成.象山水庫大壩加固設(shè)計綜述[J].黑龍江水利科技，2012（2）.

[4]任世強.大中型水庫大壩除險加固工程設(shè)計及施工技術(shù)分析[J].黑龍江水利科技，2014，42（08）：181-182.

[5]張玉林.水利大壩除險加固設(shè)計與施工技術(shù)分析[J].工程技術(shù)（文摘版），2016（6）：112.

[6]王文申.水利大壩除險加固的設(shè)計及其施工分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（7）.

作者：畢云波 單位：新疆塔城水文勘測局