关于对水库除险加固工程设计技术探讨

摘要：我国的水库大多修建于上世纪50年代中后期至80年代初期，已运行了数十年，受限于当时的技术水平与施工能力，早期水库中存在着大量的安全隐患，已成为了防洪体系中最为薄弱的环节和防洪安全的最大隐患。本文就作者多年来的工作经验，并根据我国实际情况，对水库除险加固工程设计技术进行探讨，总结了一套行之有效地方法。

关键词：水库；除险加固；设计技术

1、前言

水库的作用不仅在防洪、供水、灌溉、发电等方面体现，同时也是我国国民经济发展、保障社会稳定、改善生态环境的基本保障。为了保障水库正常安全运行，对水库进行除险加固方面的相应措施是非常有必要的。而水库除险加固的设计，直接影响到工程的安全、投资及效益，是水库能够安全平稳运行的最重要的保障之一。

2、我国水库除险加固存在问题与设计措施

2.1、当前我国水库存在问题

2.1.1、项目的资金来源问题

实践证明：国家资金只能用于工程主体建设，光靠国家的资金投入难以全面解决问题，地方配套资金必须有保障。由于有些地方财政比较紧张，配套资金没有跟得上，造成整个除险加固工程资金的短缺，从而导致除险加固工程进展缓慢。

2.1.2、关于工程处理方案问题

项目资金来得不容易，如果在资金有保障的情况下，而处理方案又达不到预期要求，从而造成经济损失，给除险加固工作造成很大的压力。有的水库进行过二次资金投入，险情仍旧，发人深省。

2.1.3、项目实施管理问题

工程项目建设管理包括: 投资控制管理、进度控制管理、质量控制管理、合同管理、安全管理、信息管理等诸多方面，是关系工程正常运行、效益如期发挥的关键性因素，因此管理者必须采取有效的措施，不断提高管理水平。这样就必须有要有一个正规化、科学化的项目管理方式，才能在保证工程质量、工期的前提下，达到除险加固这样一个目的。

2.2、加大投入，加深设计工作精度

针对水库的实际情况，在设计前期的勘测过程中，必须加大投入，务求将工程隐患查清，使工程设计有充分依据，从而保证设计质量，彻底消除险情。这就要求设计、勘测、业主三方充分协商，本着对工程负责的精神克服前期资金不足的困难，使勘测工作的深度和精度达到设计要求。

为不影响现有工程，地质勘查工作就会受到一定的限制，那么就要用一些非常规办法，尽量采用先进仪器设备和深入详细的调查研究去解决问题。勘测工作量的确定应以实事求是为原则，既要有广度，又要对重点问题详查、查清，同时尽量利用已有的勘测资料，控制前期工作的投入量。

2.3、注意新、旧规范的衔接和新理论新方法的运用

在每年都有很多新规范相继颁布，如抗冻、高喷等方面规范；水库规模、防洪标准、工程管理、土坝、水工混凝土结构、水土保持、溢洪道等规范也有一些标准、设计理论和方法方面的补充和更新；由于前阶段大部分大型水库除险加固工程可研已审批完毕，有一些工程初设已通过审查；因此，在部分工程初设和所有工程的施工图阶段，一定要采用新规范，对其中与新规范不符的内容要进行修正。这些变化不仅要求设计人员认真学习研究规范，同时也对我们自身的理论水平和相应的计算手段、软件提出了更高的要求。

2.4、充分考虑已有的工程特点

工程设计中要注意新、老建筑物的结合，并以对原有建筑物影响最小为原则，在土坝加高和培厚时使拆除量尽量少，充分利用拆除部分材料，降低工程造价；在施工组织设计时合理安排工期和各标段，并针对各地区、各工程、各标段的不同，尽量不影响水库的供水和蓄水，方案比选以工程能顺利进行，对水库运行和施工影响量小为原则。

除险加固工程的施工组织设计中应特别重视施工当年水情的变化，在设计和审批中根据工程等级不同，一般是按5～10年一遇洪水做为临时工程的控制标准，但具体施工的当年，应根据水库的蓄水量、下游灌区的干旱程度和用水量不同，确定施工部位，并对标段的划分进行必要的调整。如遇枯水年，调整得当，可节省大量临时工程投资，如遇丰水年，则可调整资金使用计划、工期和施工部位，先施工与水位无关的工程部位，以避开洪水的影响，尽量减少临时工程等的投资。

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5、加强设计质量管理和设计跟踪服务

设计者首先要仔细分析研究地质资料，对工程要充分了解，设计中方案要仔细比较，严格执行三级校验审核制度，使设计充分体现工程实际情况，本着对工程负责的态度精心设计。

除险加固工程设计边界条件多、新旧结合、情况复杂，特别是下部已完成隐蔽工程，前期勘查精度再高，也不可能百分之百反映实际情况，所以施工期间的

设计变更和调整在所难免；因此施工过程中设计代表要及时了解工程进展情况，发现问题及时解决，并且要有预见性，尽量避免方案性的调整或发现问题不及时处理给工程再留下隐患。这需要设计、业主、监理、施工单位共同密切配合，共同把握，控制好施工质量。如涉及方案性调整或较大设计变更，一定按基本建设管理程序，履行完善各项审批手续后方可实施。

3、新技术、新材料的应用

3.1、橡胶坝与重力坝的结合

虽然SDJ12一78补充规定标准中洪水标准有所降低，但通过对部分水库安全复核，许多小型水库仍存在防洪标准偏低的问题，在实际除险加固工程设计中，我们可以采用在溢流堰顶增建橡胶坝的新型措施。它的主要特点有：

3.1.1、橡胶坝顶可维持或高出原溢流堰顶高程，待坝袋充胀后，兴利库容可相应增大。

3.1.2、汛期橡胶坝坍落至设计溢流堰顶高度，以利洪水下泄。

3.1.3、与增建闸门方案相比，减少了上部机架桥及启闭设备，节省了投资，施工简单，运行灵活，管理方便，有很大的优越性。

3.1.4、因上游泥沙石块已在上游水库沉积，不会对坝袋造成覆盖及磨损，与河道橡胶坝相比便于管理及维修。

3.2、弹性水泥坝面防渗

由于当时施工条件及施工质量问题，许多浆砌石重力坝、混凝土重力坝以及拱坝均存在不同程度的坝体渗漏问题，对坝体安全造成威胁，甚至水库根本无法蓄水。在除险加固工程设计中我们可以采用近年欧美等国家兴起一种新型防水材料即弹性水泥，它具有以下主要特点：

3.2.1、整体性好。整个防水层可以做成一个整体(如一张土工膜)，不存在施工接缝问题，减少渗漏隐患。

3.2.2、适应性强。具有良好的弹性和柔韧性(断裂延伸率≥15O%)，可随基面的伸缩自如的改变形状而不开裂，故大面积也不必设伸缩缝。并且具有较强的耐腐蚀，抗冻融，耐高温等特点。

3.2.3、粘结力强。与各种基面粘结力极强(粘结力≥1.0MPa)，约为普通水泥砂浆的2-10倍，故与基面不必采用锚系连接。

3.2.4、施工方便。可在潮湿基面上施工，不影响防水层与基面的粘结效果；可进行冷作业施工，属环保材料；施工简单，技术可行。

3.3、电磁阀在深水管平压中的应用

许多中小型水库受当时运行要求及资金限制，坝体放水管只在出口布设工作闸(阀)门，而进口未设检修闸门，放水管内常年有水，尤其冬季对放水管及出口闸(阀)门运行不利。根据调查，工程设计中若将手动平压阀改为目前已在多种领域中使用的电磁阀(加密闭设备)，即可达到以下目标：

3.3.1、比较方便地在放水管进口布设检修闸门，而不必增建竖井或坝体平压管道。

3.3.2、方便地在放水管进口增设检修闸门与出口工作闸(阀)门结合，运行可靠，管理方便，而不必无谓的在上游增建工作闸门，使闸门上部结构及金属结构轻型简单，节省投资。

3.3.3、与闸门启闭设备及相应的压力传感器相结合，水库运行更加自动化。

4、结论

水库经过多年运行,部分设施老化破坏,其防洪标准已无法满足目前的防洪要求,所以水库进行除险加固是十分必要的。而且为水库进行除险加固工程不仅仅能提升水库的安全系数，确保防洪体系，还能够带来巨大的社会效益及经济效益。在条件允许的情况下，使用新技术、新型设备，确保除险加固工程的工程质量。总之，为了工程的加固改造方案应以较少的投入彻底解决问题需要设计人员的全面分析、综合考虑，并避免遗漏细小问题，避免出现安全漏洞。

参考文献：

[1]伯永年.中国堤坝防渗加固新技术[M].北京：中国水利水电出版社,2001.

[2]牛运光.病险水库加固实例[M].中国水利水电出版社,2002.

[3]华静,杨华舒,念红芬.病险土石坝防渗治理措施探析[J].水力发电,2005(04).

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