水利工程中小型水库除险加固设计的相关研究姜书锋--中国期刊网

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水利工程中小型水库除险加固设计的相关研究姜书锋

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：姜书锋

[导读] 摘要：水利水电工程建设直接影响着工程周边区域的经济发展和人们的生活。

        郑州市水利建筑勘测设计院河南郑州 450000
        摘要：水利水电工程建设直接影响着工程周边区域的经济发展和人们的生活。很多既有水库工程在长期使用过程中，会受到水体冲刷、空气腐蚀等因素的影响，出现各种的工程问题，无法确保水库运行的安全性与稳定性。为了改善这一现状，相关部门需要针对既有水库工程进行加固处理，提高水库的运行性能。论文主要分析了中小型水库除险加固设计的影响因素，结合工程实例研究了中小型水库除险加固设计的优化措施。
        关键词：水利工程；中小型水库；除险加固设计
        1 中小型水库除险加固设计的影响因素
        1.1 水文因素
        在中小型水库加固设计过程中，设计人员需要充分考虑水文因素的影响，相关研究发现，很多区域的岩体结构在长期水流的侵蚀作用下会不断改变，技术人员如不注重水文因素对岩体结构的影响，在流水作用下加固措施将无法发挥应有的作用。水文因素带来的影响主要是水库的水文活动和分布情况。因此，相关人员需要深入分析水流丰富地段的径流区域、河道基本流向等资料，了解水流季节性变化、河流变化量的发生时间等，有效控制除险加固设计的各项因素。
        1.2 地质因素
        地质因素是水库加固设计的主要影响因素，设计人员必须予以重视，在地质条件优越的情况下，保证水库项目建设工作能够顺利实施，但在水库运行过程中，尤其在经历地震等自然灾害后，水库周围岩体结构的完整性会受地震破坏作用的影响，使土层和岩体发生一定的变化，在水库除险加固设计准备阶段，设计人员需要重新全面地分析工程所在区域的地质条件，以保证加固效果。
        1.3 技术因素
        在水库加固设计过程中，相关人员需要充分考虑技术因素的影响，如针对破碎性强的岩石区进行水库除险加固，应利用灌浆法改善岩体结构；针对工程性能相对较差的土层，可以采用混凝土结构。因此，在工程实践中，设计人员需要深入分析技术因素对加固设计的影响，实现预期的加固效果。
        2 水利工程中小型水库除险加固设计实例分析
        2.1 工程实例
        以某地区的中小型水库为例，在除险加固设计过程中，设计人员需要充分考虑水库的各项影响因素，提高除险加固设计的实用性。从气候条件和地理条件进行分析，其中的主要风险是：（1）水库淤积的泥沙会导致水库基地上升，为水库上部带来很大压力。某地区比较干燥、风沙大，在长期的发展中沙尘会在水库中沉降，在水库基地被沙尘占据的情况下，水库水位不断上升，使水库上部结构压力增加，引发风险。（2）动植物带来的风险。在戈壁荒漠地带，植物生长区域、动物活动区域主要集中在水分充足的地带，由于水库常年积水，导致周围区域逐渐成为动植物活动的主要场所。
        2.2 加固设计
        首先，在水库除险加固设计过程中，相关人员需要深入分析各项风险，并调查相关资料，如某地区可能会被地震威胁，设计人员需要掌握该区域的基本环境要素，且该区域岩体的工程物理特性比较强，岩体的完整性较弱。因此，在病险加固设计过程中，设计人员需要根据岩体特点选择灌浆法提高岩体结构的完整性，提高水库加固的效果。其次，在选择加固结构的过程中，技术人员需要充分考虑加固结构和水库原有结构，确保整体结构受力分析和计算的合理性，突出整个结构设计的科学性与合理性，这样加固后的水库在实际利用的过程中会表现出更好的效果。
        3 水利工程中小型水库除险加固设计的策略
        3.1 坝基和坝体的密实加固
        为了提高水库坝体的整体质量，设计人员需要合理控制填筑质量，确保坝体选择、碾压方法、碾压实验和碾压施工中的各项参数均满足相关规范的要求。

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在坝基加固设计过程中，设计人员可结合覆盖层的深浅、库区情况、附近黏土料源进行垂直截渗或者水平铺盖：如果覆盖层很厚，而附近又有丰富的黏土料源，可以采取水平铺盖方式；如果附近没有黏土料源，覆盖层又较薄，需要采取垂直防渗方式。在垂直截渗墙的方案选择中，还应综合考虑覆盖层的颗粒级配情况、施工场地情况以及各项经济指标分析，例如，覆盖层为砂卵石，厚度超过30m的情况下，适宜选择混凝土截渗墙；覆盖层为粉细砂，厚度又较小的情况下，可以采用高喷灌浆。另外，在坝体加固设计中，设计人员需要做好以下工作：首先，针对坝体进行必要的充填灌浆，增加坝体的密实度，并在坝体上游坡铺设复合土工膜，尤其要处理好土工膜与坝基的结合部位。其次，采用劈裂灌浆。针对填筑标准不符合要求的坝体，可以劈裂2排，在2排之间形成很好的防渗层，还可以将坝基一定深度地劈开，对坝体和坝基的结合面起到良好的防渗作用。最后，根据工程实际情况，采取在上游坝坡贴防渗斜墙、铺设复合土工膜、加大坝体断面等措施。例如，某水库坝体加固采用了临水侧铺设复合土工膜的措施，取得了良好的效果。
        3.2 合理选择水库防洪方案
        在中小型水库除险加固设计过程中，相关技术人员需要做好水库防洪工作，可以选择相应的防洪方案进行处理：（1）加高大坝、在大坝迎水面新建挡浪墙，提高水库的调蓄洪水能力；（2）扩建和增建溢洪道，提高泄洪量。在单独采用加高大坝措施时，最大泄流量是最大入库洪峰流量的40%以下，削减洪峰60%以以上；（3）单独采用扩建和增建溢洪道措施时，最大泄流量是最大入库洪峰流量的70%以下，削减洪峰30%以上。因此，在水库防洪处理过程中，设计人员需要增加坝高的方式，必要情况下结合扩建泄洪设施的方法进行处理。
        3.3 合理选择水库防渗方案
        中小型水库病险主要包括大坝渗漏、滑坡和裂缝等问题，滑坡和裂缝的产生与渗漏有关。在中小型水库除险加固处理过程中，设计人员需要做好防渗工作，遵循“上堵下排”的原则，并深入分析水库渗漏的原因，明确坝体渗漏、接触渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏的具体位置，并使用“上堵”“下排”结合的方式，确保水库防渗方案的合理性、经济性和有效性。
        3.4 人员培训与管理
        虽然在水库加固过程中增加设置了一些自动化的检测、报警设备，但人工的监管还是尤为重要。由于水库地处山区，之前水库管理人员为水库附近的农民，专业技术极度缺乏。管理人员经常性的变更，并且在农忙时节水库经常处于无人看守的状态。为了保证水库安全运行，在水库附近村庄挑选有一定教育水平的农民，对其进行水库日常巡检与管理相关的培训，培训合格后方可上岗。建立管理人员轮班制度，日常管理确保至少有2名管理人员在岗，雨季、汛期需要专业的技术人员在岗进行水库安全监测与管理。
        3.5 相关监测设备更新与维护
        由于该水库修建的年代比较久远，当时并没有设置相关的水位、雨情等的检测与报警设备，为了提升水库的运行安全性，现需要按照相关标准规范的要求，增加设置检测监控与报警设备设施。由于该水库为小型水库，且有人工常年值守，并且已经对水库采取了加固除险措施，为了降低改造、维护成本，只增加设置关键的检测设备，包括：增加设置水库水位自动检测与报警设备2套。水库坝顶上游1m处和下游马道外侧分别设置两排位移观测点，两排观测点共5个，均匀布置。在加固后的坝脚位置设置一个渗流量观测设备。
        结束语：
        综上所述，在中小型水库加固除险处理过程中，相关技术人员需要深入分析中小型水库中的安全隐患，了解水库工程的实际情况，以此为基础合理地进行除险加固作业，根据相关规范要求合理地控制除险加固工程项目质量，及时地排除水库运行中的安全隐患，确保水库周边区域人民群众生活的安全，为区域经济的快速发展提供支持，进而维护社会的稳定。
        参考文献：
        [1]于颖. 李军. 水利工程中小型水库除险加固施工技术的问题探讨[J].四川水泥，2018（5）：130.
        [2]司猛. 水利工程中小型水库的除险加固设计研究[J].黑龙江水利科技，2018，46（1）：104-105.