水库大坝除险加固工程措施探讨获奖科研报告

水库大坝除险加固工程措施探讨获奖科研报告【关键词】水库大坝;出险加固;工程措施

1、工程概述

某水库工程，是当地农作物灌溉主要水资源来源，更担负着防洪、生活供水、生态景观等众多功能，运行库容为9563.65万m?，影响着周围423.32平方公路范围内的供水情况，设计使用的加固标准为100年一遇洪水。在正常运转时，最大下泄流量为867m?/s，设计洪水水位为124.62m，水库底部坡度在0.4%～0.6%之间。始建于1986年，经过多年的运行了，出现很多质量问题，为保证该水库能够安全稳定运行，充分发挥出该水库在当地经济和民生中的作用，需要开展出险加固措施。

2、水库大坝除险加固设计要点

2.1合理计算溢洪道泄流能力

在溢洪道泄流能力计算时，可采用如下公式：

此公式中，Q表示溢洪道泄流能力（m?）;M为泄流系数，通常取值为1.48;L表示溢洪道侧堰的长度（m），在本工程中取值为53.7m;H表示行进流速的水头，在本工程了选择了第二流速系数。

就案例工程而言，在2017年对溢洪道进行过一次加固，现运行相对稳定。因此，在水库大坝除险加固设计中，只需要对水库溢洪道泄流能力进行复核即可。按照上述公式可知，本工程5%频率洪水最大流量约为264.25m?/s，1%频率的洪水最大流量为401.65m?/s，在其与时期，溢洪道的泄流能力基本上能够满足实际泄洪的需求【1】。

2.2拦河坝设计

抗滑加固是水库大坝除险加固设计的重中之重，对水库大坝而言，影响抗滑性的因素比较多，包括：水位降落期上下游坝坡的工况、260m稳定渗流期上下游坝坡的工况、265m稳定渗流期上下游坝坡的工况、水库大坝除险加固施工过程中上下游坝坡稳定工况等。在拦河坝设计中，如果水库大坝允许的安全系数，小于设计计算的安全系数，则表明水库大坝的安全标准符合要求，无需加固处理。如果小于安全系数，则表明该水库大坝正处于不安全状态，需要及时开展加固处理。

2.3坝基和大坝渗流

在水库大坝除险加固设计中，为准确获知大坝的渗流情况，在具体设计之前，需要对大坝的坝壳、心墙、基坝等结构的渗流系数进行全面分析和计算。设计内容包括：水库大坝的正常水位、洪水位、校核洪水位【2】。就案例工程而言，心墙的抗渗漏能力比较强，稳定性好。如果心墙连续性不足，就需要对土质坝基的稳定性进行重點分析。本工程心墙渗透比处于工程设计允许范围中，表明该水库大坝工程的渗透性比较好，目前还处于稳定状态。

2.4安全监测设计

安全监测设计是水库大坝除险加固设计的最后一步，也是比较重要第一步。无论是水库大坝除险加固施工，还是后期运行，都需要保证安全监测系统能够良好运行，以便及时获知水库大坝的运行情况，发现问题及时处理，提升水库大坝运行的安全性。因此，在水库大坝除险加固中，必须高度重视安全监测设计，以最大限度上提升水库大坝出险加固风险控制水平。在具体操作中，需要结合水库大坝实际情况，设计科学合理的安全监测系统，以便对水库大坝的溢洪道、拦水坝、检查孔、坝基等状态进行准确监测，为水库大坝出险加固工程措施的有效落实提供数据支撑。

3、水库大坝除险加固工程措施分析

3.1水库大坝培厚工程措施

大坝培厚是水库大坝除险加固的主要措施，其机理是通过增加坝体的厚度来增加坝体自重，提升大坝的稳定性。在案例工程出险加固中也采取了此种方法，设计采用护坡厚度为300mm。护坡由上至下为：干砌石护坡厚300m，碎石垫层200m，砂垫层100mm。根据实测资料，水库下游排水棱体顶现状高程13.45m～13.58m，低于下游最高水位13.79m，不满足规范要求，本次设计对原排水棱体进行拆除重建。本次设计下游坝体排水仍采用棱体排水，加固后排水棱体顶高程为14.30m，顶宽1.50m。

3.2大坝帷幕注浆施工措施

帷幕注浆施工措施，也是水库大坝除险加固常用的措施，可有效解决坝体裂缝、渗漏水等质量问题和安全问题。在采用此种水库大坝除险加固工程措施时，需要先进行现场施工布置，包括：布置供水系统、供电系统、灌浆系统等。尤其是为更好的满足帷幕注浆施工对用水量的需求，可在施工现场重新修建一个临时高位水池，通过潜水泵将水库中水输送到水池中，再由水池向浆液配制站和钻进供水。施工照明用电、灌浆泵用电、钻机用电、搅拌机用电等可以通过架设变压器的方法引入。如果附近没有电源，可配置柴油发电机，以保证供电的持续。

在帷幕灌浆施工中，需要对各道工序严格控制，先灌注主帷幕浆液，再灌注副帷幕浆液，按照逐步加密的原则进行施工。在相邻浆孔注浆时，先出浆的钻孔深度要比后注浆的钻孔深度高出15m以上。在坝土部分注浆时，可选择纯压入式填充灌浆，按照从上到下的原则，分段跟管钻灌。基岩部分可采用孔内循环灌浆法，以保证施工质量。

3.3检查孔施工和岩心鉴定

为验证水库大坝除险加固效果，当水库大坝出险加固结束之后，要按照设计标准和规范，静待一段时间之后，在异常位置布设一定数量的检查孔。利用布置好的检查孔进行压注入水试验。尤其是对帷幕体的防渗漏能力检测时，可进行压水试验。坝土体可采取注水试验，通过三段三点压水方法，以大于灌浆压力80%的压力，将试验水注入