论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国经济的快速发展，水利工程建设取得了显著成效，在国民经济发展中发挥着非常重要的作用。水库是水利工程建设中的基础性工程，但是由于部分水库建成时间比较久远，病害问题逐年加剧，严重影响到水利工程的安全运行。本文主要对水库土石坝工程中的常见病害进行分析，并针对除险加固设计要点及主要措施进行了论述，以促进我国水利工程建设的发展。
【关键词】 水库；除险加固；设计；问题；措施
现阶段，我国水库安全质量问题已经成为阻碍水利工程正常运行的重要问题，严重威胁到周边人民生命财产安全和社会的稳定。水库安全工作的重要性日益凸显，特别是土石坝的出险加固工作已经成为现阶段我国水利工作者们主要研究课题和重点任务。
1 常见的土石坝病险问题
土石坝工作环境相对复杂，产生的质量安全问题也各有特点。归纳起来大体有以下几个方面。
（1）中小型水库的坝体本身就比较单薄，而中小型水库上窄下宽的坝体结构更使得坝顶宽度窄小，同时在坝坡的施工方面也存在着偏陡现象。
（2）当初修建水库时，由于技术水平的局限性，对土质重要作用认识不足，致使在筑坝填方中选择额土质不符合实际要求。时至今日，土石坝土体疏松、散落的问题已经成为一种较为普遍的现象。土质疏松，透水性加大，导致坝体渗透现象乃至绕坝渗透现象的出现，严重威胁着坝体安全。一些水位较高的水库，坝体背水坡面经常会发现牛皮涨、管涌和流土等现象。
（3）目前很多水库土石坝的迎水坡面由干砌石护坡筑成，背水坡面则是由草坡护坡筑成，受当初施工工艺水平所限，护坡施工质量普遍不高，甚至有的根本没有采取护坡措施，再加上长期管理维护的缺失，致使上述坝体迎水坡面破损严重。
（4）溢洪道过于简单。溢洪道起着排水减压的重要作用，水库安全的保险阀。由于当初对其认识不够，绝大多数水库的溢洪道设置非常简单，一般采用土溢洪道、半土溢洪道等方式，根本无法满足实际使用需要。另外，由于上述简易溢洪道抗冲刷能力和泄洪能力不足，容易引发水土流失、浆石等问题，甚至有的水库溢洪道野草丛生，严重影响了溢洪道正常功能的发挥。
2 土石坝加固工程设计
2.1地质指标分析
石材和土料是修建土石坝主要施工材料，性质好坏直接关系着土石坝建成投入使用后的质量水平。要保障工程质量，必须对施工过程中涉及到的石材和土料进行严格的性能管控。要按照技术规范对石材和土料进行理化分析。不同土层、不同土质都要取样分析，杜绝以偏概全，发现问题要及时处置。
2.2材料设计
土石坝工程材料设计，就是综合考虑设计要求和土料的性能指标，对土料予以科学合理地使用安全，从而充分发挥材料的性能，保障工程质量。由于材料性能和用法的不同，设计分析也要采取不同的设计指标和设计方法。特别是要对严格管控土料的密度，以提高土质的抗剪强度和抗拉裂能力。
2.3除险加固设计
土石坝除险加固设计是一门综合性学科，设计过程中需要应用的知识和涉及的问题范围极广。其中，坝坡质量、稳定性、渗透性、护坡设计等是土石坝设计工作的重点。要保障这些项目设计目标的圆满实现，必须进行深入细致的土质勘察工作，并做到施工全过程中土质质量的严格管控，保障土质质量符合要求。
3 土石坝除险加固措施
3.1基本数据及洪水标准的整理与设置
由于建成时间久远，且管理状况多数不善，许多水库存在基础性能指标缺失，或洪水标准偏低的问题。查清、补齐，建立一套完整的水库基本参数是实施除险加固工程的基础前提。设计人员要对水库及其周边地区进行详细、深入、全面的调查研究。收集、整理地质水文资料，核实、校验、补充、修正各项水库参数指标，并按照现行洪水标准进行设计，按照当地最新洪水计算方法复核洪水和调洪演算，依据坝坡稳定性要求，确定坝顶高程、坝坡坡比及溢洪道、输水涵的有关边界尺寸。
3.2坝基、坝体渗漏的处理
要坚持“上截下排，以截为主，截排结合”的原则，根据病害发生的具体情况，灵活机动的采取有效措施解决坝基和坝体渗漏问题。其中，解决坝基渗漏的截水措施有粘土截水墙、粘土防渗铺盖、土工膜防渗等，排水措施有排水井、反滤排水体、反滤盖重、反滤排水体和盖重结合等。解决坝体渗漏的截水措施有粘土斜墙、坝体充填灌浆或劈裂灌浆等。迎水坡偏陡、库水位易于放空的土坝可通过铺设防渗土工膜进行截渗。而充填式灌浆或劈裂灌浆等措施一般适用于局部洞隙或因填土土质差、填土松散而引起渗漏的坝体。
3.3浇坝渗漏的处理
可解决浇坝渗漏问题，可分为上下两个部分分别施工，即“上堵”和“下排”。所谓“上堵”，就是采用采用粘土铺盖迎水坡坝头、在坝头山体与坝体间设截水墙、坝头坝体灌浆等方法进行截水截渗法处理。“下排”就是加强排水设施，在下游岸坡浇坝渗流的出口段安置反滤层或反滤沟，进行排水反滤。对于坝后坡培厚加固坝体的设计，应该在原坝下游坝端与山体交接处实施排水反浊暗沟工程，方便渗水排出。
3.4对于上游坝坡的加固处理
对于水库的上游，一般需要将原先透水性较差的含砂砾粉质粘土坝壳换掉，最好选用一些强度相对较大，透水性相对较好的材料，诸如一些性能较好的堆石体等，选用这些材料的主要原因就是，避免由于水库的水位急剧下降所导致的一些渗透加强现象，提高坝坡的整体稳定性，增强其抗滑坡能力。此外，对于坝坡的上部，可以适当减小其坡度，在有效满足坝轴线保持稳定的基础条件下，适当的增加坝高，进而提高下游的防洪能力。
3.5稳定性
稳定性是水库大坝的重要安全指标。过去修建的许多中小型水坝，由于坝体过于单薄，坝坡稳定性无法满足安全需要。对于这种情况，应全面理清坝体力学参数，重新进行渗流和稳定分析计算，实施全面的坝体加固方案设计。通常情况下采取坝后坡培厚加固方案。针对前坡和后坡稳定系数都过低的情况，要对前坡实施削坡处理，对后坡实施培厚处理。对于只有前坡稳定系数过低的情况，可在强化前坡护坡的基础上对上半坡进行削坡处理，同时加厚下半坡的反滤料和块石，以此增强边坡稳定性。
3.6放水涵管存在问题的处理
防水涵管存在的质量安全问题主要有两种：一是进水口空蚀问题。它主要是由于设计时没有对水流边界进行科学合理的安排，造成突变陡落引起的，此外，结构表面粗糙和通气不足也是造成空蚀问题的重要因素。对于这种问题，要采取针对性的措施加以改善。二是管身渗漏、开裂等问题。对于这个问题，如果开裂程度不大，通过灌浆或者管道用钢管过玻璃钢补强的方法可以较好地解决。如果开裂情况严重，则需更换整个涵管。
4 结语
我国拥有数量庞大的水库设施，在经济建设和人民生活中发挥着重要作用。由于建成日久，很大比例的水库具有不同程度的病害问题。积极妥善解决水库病害，是保障国民经济健康发展的重要措施。随着科技水平的不断提高，水库除险加固技术日趋完善。随着新技术、新材料和新工艺在水库除险加固施工中的推广应用，工程质量、施工周期、安全性和经济效益各方面都取得很大提高。作为水利工作者，要充分认识到水库病害的危险和出现加工施工的重要作用，做好前期调研，根据当地实际情况制定科学合理、切实可行的加固除险施工方案，从而为水库的长久平稳高效运行提供坚实保障，进而促进当地经济发展和社会稳定。
参考文献：
[1]张大伟，李雷.水库大坝除险加固体制机制问题与对策思考[J].中国水利，2013，10：31-36.
[2]周维，管志保.遵义县水洞水库大坝除险加固设计方案初探[J].黑龙江水利科技，2013，07：96-98.
[3]朱祖友.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].黑龙江水利科技，2013，10：69-71.
[4]潘世勇.论水库大坝除险加固设计[J].黑龙江水利科技，2014，01：120-123.
[5]李常东，陶汝泰，顾绍荣.探讨水库大坝除险加固施工措施[J].广东科技，2012，09：65-66.
【关键词】 水库；除险加固；设计；问题；措施
现阶段，我国水库安全质量问题已经成为阻碍水利工程正常运行的重要问题，严重威胁到周边人民生命财产安全和社会的稳定。水库安全工作的重要性日益凸显，特别是土石坝的出险加固工作已经成为现阶段我国水利工作者们主要研究课题和重点任务。
1 常见的土石坝病险问题
土石坝工作环境相对复杂，产生的质量安全问题也各有特点。归纳起来大体有以下几个方面。
（1）中小型水库的坝体本身就比较单薄，而中小型水库上窄下宽的坝体结构更使得坝顶宽度窄小，同时在坝坡的施工方面也存在着偏陡现象。
（2）当初修建水库时，由于技术水平的局限性，对土质重要作用认识不足，致使在筑坝填方中选择额土质不符合实际要求。时至今日，土石坝土体疏松、散落的问题已经成为一种较为普遍的现象。土质疏松，透水性加大，导致坝体渗透现象乃至绕坝渗透现象的出现，严重威胁着坝体安全。一些水位较高的水库，坝体背水坡面经常会发现牛皮涨、管涌和流土等现象。
（3）目前很多水库土石坝的迎水坡面由干砌石护坡筑成，背水坡面则是由草坡护坡筑成，受当初施工工艺水平所限，护坡施工质量普遍不高，甚至有的根本没有采取护坡措施，再加上长期管理维护的缺失，致使上述坝体迎水坡面破损严重。
（4）溢洪道过于简单。溢洪道起着排水减压的重要作用，水库安全的保险阀。由于当初对其认识不够，绝大多数水库的溢洪道设置非常简单，一般采用土溢洪道、半土溢洪道等方式，根本无法满足实际使用需要。另外，由于上述简易溢洪道抗冲刷能力和泄洪能力不足，容易引发水土流失、浆石等问题，甚至有的水库溢洪道野草丛生，严重影响了溢洪道正常功能的发挥。
2 土石坝加固工程设计
2.1地质指标分析
石材和土料是修建土石坝主要施工材料，性质好坏直接关系着土石坝建成投入使用后的质量水平。要保障工程质量，必须对施工过程中涉及到的石材和土料进行严格的性能管控。要按照技术规范对石材和土料进行理化分析。不同土层、不同土质都要取样分析，杜绝以偏概全，发现问题要及时处置。
2.2材料设计
土石坝工程材料设计，就是综合考虑设计要求和土料的性能指标，对土料予以科学合理地使用安全，从而充分发挥材料的性能，保障工程质量。由于材料性能和用法的不同，设计分析也要采取不同的设计指标和设计方法。特别是要对严格管控土料的密度，以提高土质的抗剪强度和抗拉裂能力。
2.3除险加固设计
土石坝除险加固设计是一门综合性学科，设计过程中需要应用的知识和涉及的问题范围极广。其中，坝坡质量、稳定性、渗透性、护坡设计等是土石坝设计工作的重点。要保障这些项目设计目标的圆满实现，必须进行深入细致的土质勘察工作，并做到施工全过程中土质质量的严格管控，保障土质质量符合要求。
3 土石坝除险加固措施
3.1基本数据及洪水标准的整理与设置
由于建成时间久远，且管理状况多数不善，许多水库存在基础性能指标缺失，或洪水标准偏低的问题。查清、补齐，建立一套完整的水库基本参数是实施除险加固工程的基础前提。设计人员要对水库及其周边地区进行详细、深入、全面的调查研究。收集、整理地质水文资料，核实、校验、补充、修正各项水库参数指标，并按照现行洪水标准进行设计，按照当地最新洪水计算方法复核洪水和调洪演算，依据坝坡稳定性要求，确定坝顶高程、坝坡坡比及溢洪道、输水涵的有关边界尺寸。
3.2坝基、坝体渗漏的处理
要坚持“上截下排，以截为主，截排结合”的原则，根据病害发生的具体情况，灵活机动的采取有效措施解决坝基和坝体渗漏问题。其中，解决坝基渗漏的截水措施有粘土截水墙、粘土防渗铺盖、土工膜防渗等，排水措施有排水井、反滤排水体、反滤盖重、反滤排水体和盖重结合等。解决坝体渗漏的截水措施有粘土斜墙、坝体充填灌浆或劈裂灌浆等。迎水坡偏陡、库水位易于放空的土坝可通过铺设防渗土工膜进行截渗。而充填式灌浆或劈裂灌浆等措施一般适用于局部洞隙或因填土土质差、填土松散而引起渗漏的坝体。
3.3浇坝渗漏的处理
可解决浇坝渗漏问题，可分为上下两个部分分别施工，即“上堵”和“下排”。所谓“上堵”，就是采用采用粘土铺盖迎水坡坝头、在坝头山体与坝体间设截水墙、坝头坝体灌浆等方法进行截水截渗法处理。“下排”就是加强排水设施，在下游岸坡浇坝渗流的出口段安置反滤层或反滤沟，进行排水反滤。对于坝后坡培厚加固坝体的设计，应该在原坝下游坝端与山体交接处实施排水反浊暗沟工程，方便渗水排出。
3.4对于上游坝坡的加固处理
对于水库的上游，一般需要将原先透水性较差的含砂砾粉质粘土坝壳换掉，最好选用一些强度相对较大，透水性相对较好的材料，诸如一些性能较好的堆石体等，选用这些材料的主要原因就是，避免由于水库的水位急剧下降所导致的一些渗透加强现象，提高坝坡的整体稳定性，增强其抗滑坡能力。此外，对于坝坡的上部，可以适当减小其坡度，在有效满足坝轴线保持稳定的基础条件下，适当的增加坝高，进而提高下游的防洪能力。
3.5稳定性
稳定性是水库大坝的重要安全指标。过去修建的许多中小型水坝，由于坝体过于单薄，坝坡稳定性无法满足安全需要。对于这种情况，应全面理清坝体力学参数，重新进行渗流和稳定分析计算，实施全面的坝体加固方案设计。通常情况下采取坝后坡培厚加固方案。针对前坡和后坡稳定系数都过低的情况，要对前坡实施削坡处理，对后坡实施培厚处理。对于只有前坡稳定系数过低的情况，可在强化前坡护坡的基础上对上半坡进行削坡处理，同时加厚下半坡的反滤料和块石，以此增强边坡稳定性。
3.6放水涵管存在问题的处理
防水涵管存在的质量安全问题主要有两种：一是进水口空蚀问题。它主要是由于设计时没有对水流边界进行科学合理的安排，造成突变陡落引起的，此外，结构表面粗糙和通气不足也是造成空蚀问题的重要因素。对于这种问题，要采取针对性的措施加以改善。二是管身渗漏、开裂等问题。对于这个问题，如果开裂程度不大，通过灌浆或者管道用钢管过玻璃钢补强的方法可以较好地解决。如果开裂情况严重，则需更换整个涵管。
4 结语
我国拥有数量庞大的水库设施，在经济建设和人民生活中发挥着重要作用。由于建成日久，很大比例的水库具有不同程度的病害问题。积极妥善解决水库病害，是保障国民经济健康发展的重要措施。随着科技水平的不断提高，水库除险加固技术日趋完善。随着新技术、新材料和新工艺在水库除险加固施工中的推广应用，工程质量、施工周期、安全性和经济效益各方面都取得很大提高。作为水利工作者，要充分认识到水库病害的危险和出现加工施工的重要作用，做好前期调研，根据当地实际情况制定科学合理、切实可行的加固除险施工方案，从而为水库的长久平稳高效运行提供坚实保障，进而促进当地经济发展和社会稳定。
参考文献：
[1]张大伟，李雷.水库大坝除险加固体制机制问题与对策思考[J].中国水利，2013，10：31-36.
[2]周维，管志保.遵义县水洞水库大坝除险加固设计方案初探[J].黑龙江水利科技，2013，07：96-98.
[3]朱祖友.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].黑龙江水利科技，2013，10：69-71.
[4]潘世勇.论水库大坝除险加固设计[J].黑龙江水利科技，2014，01：120-123.
[5]李常东，陶汝泰，顾绍荣.探讨水库大坝除险加固施工措施[J].广东科技，2012，09：65-66.