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	探究小型病险水库除险加固设计

发布时间：2016.09.01 新闻来源： 浏览次数：

   前言
    水利是水利产业的重要基础实施，是农业的命脉；而小型水库的修建是农业灌溉和发电、水利等发展的需要，在对目前这些小型病险水库进行除险加固时，加固工程的设计是很重要，怎样的设计方案才是最佳的除险加固，加上不同的地理位置和气候环境等因素都影响到小型水库的除险加固的施工，所以在对这些在小型水库的除险加固设计时，就体现出来了。
    1.除险加固设计方案选择
    1.1大坝防渗处理“能明不暗”
    在小型病险水库除险加固设计中，对大坝防渗加固时优先采用在上游坝坡等明处的非隐蔽性工程方案，其次再选用在坝中建垂直防渗墙等暗处的隐蔽性加固方案。如土石坝优先采用坝体上游坡设置粘土斜墙或铺设土工膜的防渗方案，当上游防渗方法难以达到除险加固效果或明显不经济的，方采用冲抓套井粘土心墙、灌浆等垂直防渗方案。堆砌石及混凝土坝优先采用坝体上游面增设混凝土面板的防渗方案，混凝土面板方案经论证确实可行时，再采用坝体充填、固结灌浆或高喷灌浆方案。
    1.2大坝与输引水建筑物“能分则分”
    在目前既有的小型病险水库加固设计时，如果在周围环境等条件允许的情况下，水库原坝内输引水涵洞尽量与大坝分开重建。原小型水库大部分为坝下埋设输引水涵管，这些涵管管径小、检查维修困难，现在基本都出现了渗漏、裂缝、甚至断裂，严重危及大坝安全。如直接对原涵管进行加固，很难彻底解决问题，特别是加固时往往大坝本身还须培厚，还须接长原涵管，新老涵管间的连接处又是最易出问题的地方，容易产生新的病险。而采用在大坝外山体另外选址新开挖隧洞进行输引水，对原涵管进行封堵加固设计方案，则可一劳永逸，即使输引水隧洞出现状况，也不会直接影响大坝。
    2.正常水位与洪水标准
    2.1水库正常蓄水位
    加固设计水库正常蓄水位原则上维持不变。保持水库原设计正常水位，是水库恢复达到原设计效益的根本，也是工程加固的主要目的。如降低正常水位就像是病人截肢求生，非万不得已一般不宜。而抬高水库正常水位虽然能增加工程效益，但是工程规模、淹没等都可能变化，工程建设性质变为扩建而非仅仅是加固了，所以必须慎重。
    2.2采用洪水标准
    根据新的《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)，建议按以下几点确定小型水库加固设计洪水标准:
    a.大坝现状坝顶高程满足规范规定抗洪高度要求，且原设计洪水标准符合SL252—2000规定时，仍采用原值。b.大坝现状坝顶高程不满足抗洪高度要求，坝高15m以上，或小(1)型水库库容在600万m3以上、小(2)型水库库容在60万m3以上时，采用高值。c.大坝现状坝顶高程不满足抗洪高度要求，坝高15m以下，小(1)型水库库容在300～600万m3、小(2)型水库库容在30～60万m3时，采用中值。d.大坝现状坝顶高程不满足抗洪高度要求，坝高15m以下，小(1)型水库库容在300万m3以下、小(2)型水库库容在30万m3以下时，采用低值。
    3.实例分析
    3.1工程概况
    某水库始建于上世纪70年代，是一座主要以农业灌溉为主(灌溉面积233.33hm2)，兼有乡村防洪、供水、水产养殖等综合效益的小(1)型水利工程。工程枢纽由均质土坝、岸坡开敞式溢洪道、坝体放水涵洞组成，总库容为213万m3。由于该水库大坝存在因渗漏导致的严重安全隐患，影响了大坝的安全运行，通过相关的数据及报告，对本次工程设计做出下列措施及方案。
    3.2坝顶构造设计
    复核坝顶高程高于原坝顶高程，加上现状坝顶高程的安全超高不能满足规范安全超高要求，本次设计决定采用增设防浪墙来满足坝顶高程的要求，原坝顶高程543.79m，铺设0.2m泥结碎石，并碾压密实，坝顶高程为544.0 0m，防浪墙高1.2m，墙顶高程为545.20m。防浪墙厚0.3m，钢筋混凝土结构，分缝长度为15m，沥青砂浆填缝。坝顶采用0.2m厚泥结石路面，单面排水，坡度2%，倾向下游。3.3大坝防渗加固设计
    3.3.1方案选择
    由于土工膜防渗方案目前技术较成熟，效果较可靠，并有类似工程的成功经验。经综合分析比较，本次设计推荐采用土工膜防渗方案。上游全部清除坝面原护坡风化块体，并碾压密实沿修整后的坝周边开挖趾槽至较完整基岩，然后浇筑C15混凝土趾墙，趾墙断面≥1.5m×2m(视实际开挖基础深度而定)，趾墙浇筑预留土工膜嵌槽，分二期浇筑。在修整后的坝面铺0.1m厚的细砂垫层，然后平铺“二布一膜”，膜上用20cm厚中砂保护层，其上再用混凝土预制块护面。土工膜与周边的趾墙和防浪墙咬接嵌固。
    3.3.2土工膜防渗设计
    土工膜采用“二布一膜”土工复合材料，要求膜采用聚氯乙烯(PVC)，膜厚0.6mm，两侧土工织物为500g/m2。先将土工膜与嵌槽一期混凝土相接，并将土工膜延长回折3次，随后浇筑趾墙二期混凝土。在修整后的坝面铺0.1m厚的细砂土垫层，然后平铺“二布一膜”，膜上用20cm厚中砂保护层，其上再用混凝土预制块护面。在坝坡上沿坝轴线方向设3道防滑键槽，键槽尺寸110cm×60cm，将土工膜埋入槽内，用C15混凝土预制块作压枕。
    3.3.3坝基(肩)渗漏处理
    由于水库经过多年运行，坝前淤积较严重，加上死水位较高，水库很难放空，使得坝踵的截水墙施工难度大。临时工程费较高，为此，设计针对坝踵的截水墙作出上墙下幕”方案设计，沿上游迎水面坝坡528.50m高程位置截水墙与基岩之间土体利用高压摆喷设防渗墙。“上墙下幕”方案设计:鉴于库内淤积较严重，开挖方量较大，且基坑开挖控制不好易引起上游坝坡失稳。建议采用“上墙下幕”的方法处理上游坡脚处防渗帷幕。具体为:在上游坝坡528.50m高程处设平行于坝轴线的截水墙(浅开挖)。对截水墙与基岩之间土体采用高压摆喷施工工艺修建防渗墙，再在防渗墙下进行单排孔法的帷幕灌浆。对于整个防渗体系则为:528.50m高程处的“上墙下幕”接该高程以上坝面土工膜，两岸坝趾处建截水墙及防渗帷幕，然后向两岸延伸。
    结束语
    目前，尽管我国小型病险水库数量众多、险情复杂、隐蔽性强、时间紧、任务重，但只要我们遵循客观规律、总结经验，重视前期勘测、认真收集基础资料，严格按规范标准进行计算分析，各专业通力合作，定能对症下药、有的放矢，提出经济合理、切实有效的加固设计方案，做到加固一座，脱险一座，使水库早日正常发挥效益，人民安居乐业。