水库现况及强固工程设计

作者：梁新新 单位：安徽省黄山市水电勘测设计院

大坝结构不安全，主要是由于坝坡太陡，坝身断面小，复核计算坝坡抗滑稳定不满足，坝体及坝基产生拉应力不满足规范要求。溢洪道结构、渗流不安全，表现为结构布置不合理，断面偏小，无法满足水库正常泄洪要求；进口未形成完整的防渗体系；溢洪道侧墙与底板未衬砌或衬砌质量差，出现冲蚀破坏；出口无消能工或消能工不符合要求。输水建筑物为坝下涵管，以混凝土管涵或浆砌石涵洞为主，运行多年出现混凝土、砌筑砂浆老化，涵管不均匀沉降、结构强度低。大坝防洪不安全，主要是原设计标准及洪水计算方法与现行设计规范不一致，按现行规范复核，部分水库防洪不满足规范要求。大坝金属结构不安全，大都体现在输泄水涵洞进出口的闸门或闸阀上，经长期运行，金属结构锈蚀，强度、刚度降低；启闭设备老化失灵，漏水严重。

防渗措施采取封闭式垂直防渗，小水库土坝上游面在保证坝体内坡稳定且基面坚实、平整的基础下均采用土工膜防渗。土工膜防渗具有工期短、用工少、不需机械设备，施工技术简易、造价低等优点。土工膜铺设上起坝顶下至不透水层，左右延伸嵌入岸坡，形成完整的不透水体系。对坝下涵管接触渗漏采取进口段沿管线开挖回填一段，管外增设截水环，并对管外壁与坝体接触部位回填混凝土或灌浆；对坝下圬工涵，若坝低且长就开挖坝体翻修重建，若坝高采用套管或封堵另建输水工程的方式，孔径小、水头低则采用虹吸管代替涵洞输水；对溢洪道渗流采取进口底板布齿墙、进口侧墙设刺墙的手段；对下游的排水体反滤层则采用土工布代替砂砾石透水料的方式，整体与局部配合，保证大坝渗流稳定。浆砌石坝与混凝土坝的坝体防渗加固主要采用坝身补强灌浆、坝面喷涂防渗材料、上游面浇筑混凝土面板等措施，坝基、坝肩防渗则大都采取帷幕灌浆处理形成防渗墙。结构安全加固土石坝边坡抗滑稳定计算采用不计条块间作用力的圆弧滑动法计算。若不稳定，与防渗相结合，坝体培厚放缓边坡使坝坡稳定满足要求。稳定的大坝断面一般上游坡缓于下游坡，上游坡采用硬护坡，在防渗土工膜上用细土回填夯实后压混凝土预制块以防波浪淘刷、水流冲蚀。下游坝坡采用草皮护坡，护坡的设置与坡面排水、交通台阶相配合。坝顶采取整平铺设泥结碎石，达到最小宽度，满足规范要求。土坝边的河岸式溢洪道，一般不进行稳定计算，只复核过流能力。加固采取的措施主要有进口清淤，翻修或改建溢流堰，使其满足泄洪能力；对底板和边墙脱落的砌石及裂缝进行部分或全部拆除重建；对过流面的底板及边墙采用现浇混凝土衬砌；对边墙高度不够的地方进行加高，以满足泄流要求；完善消能设施，避免水流淘刷坝脚；对岸坡不稳定的边坡进行削坡减载，局部坍塌部位清除不稳定岩体、挂网喷浆。浆砌石与混凝土重力坝均是依靠其自身重量维持坝体稳定,抗滑稳定计算采用抗剪或抗剪断两个公式复核，坝体应力分析采用材料力学法。拱坝以坝肩为支撑，复核拱座整体抗滑稳定性，分析坝面应力。大坝稳定加固与防渗相结合，通过上游面打锚筋浇筑混凝土面板、坝身补强灌浆、下游面设阻力墩等方式，增大坝体竖向力使大坝结构安全稳定。坝身的河床式溢洪道泄流形成冲坑影响坝脚稳定，坝体下游采取填坑浇混凝土护坦及新建二道坝等方式消能。金属结构安全加固病险水库中金属结构主要包括金属闸门、启闭机、闸阀和控制设备，一般根据实际情况采取拆除、设计更换或除锈翻新等措施处理。

目前黄山市病险小水库须除险的有97座，数量多、投资少、时间紧、任务重。分析近三年已加固的病险小水库，可知同类险情的病险水库较多。建议对同坝型、同类险情的病险小水库加固开展标准化设计，加快初步设计进度，提高设计质量。对已加固和未加固的病险水库进行普查，收集资料归类建档，向专家咨询研讨，对一些共性的技术问题形成固定的加固模式，如土坝坝坡、坝顶、交通路面型式、管理房的格调以及水库的监测与运行管理等均可采用标准化设计，以点带面带动全市水库除险加固设计的进程。