摘要：随着社会的发展，水利枢纽的建设对于国家的发展有愈加深远的影响，但是一个工程的建成，需要消耗大量的财力、物力、人力和时间，同样也会给国家和社会带来许多年的收益与便利。但是，大坝多年的运行之后，随之而来的是大坝存在的诸多隐患。当时建造的大坝存在的功能已不能满足当今的需求，因此需要对大坝进行除险加固的处理。本文主要论述了除险加固的重要意义，除险加固的主要方面及对应的处理措施，以及对加固后的大坝进行复核，主要包括渗流分析和边坡稳定计算，本文介绍了相关计算的主要方法。
关键词：大坝；除险加固；稳定；渗流
我国是农业大国，农业的发展在国家的发展中占据主要地位，而农业的发展又离不开水利工程。新中国成立以来，为促进农业的发展，我国大力建设水利枢纽工程，据不完全统计，截止2016年，我国共拥有98460座水库，且多数为小型水库。我国小型水库分布范围广，数量多，在农业的灌溉、预防洪水抵抗洪水等方面发挥着重要的作用。但是受当时建设条件和施工技术的影响，截至目前为止，多数水库已达不到现代社会的使用要求，不能满足人民在这方面的需求。因此需要进行一定程度的除险加固。但小型水库的规模较小，发生事故所造成的损失远小于大中型水库，且由于近年来国家加大了对大中型水库的重视，对问题严重的水库进行了基本的加固措施，因此大量小型水库的问题就愈发突出。除险加固可以有效的降低洪水等自然灾害的发生概率，降低危害；除险加固还可以应对水资源短缺的紧急情况，合理的除险加固措施可以有效的延长水库的使用寿命和运行年限，从而降低灾害事故发生的频率，保证下游人民的生命和财产安全。
除险加固工程设计主要任务是观察水库当前存在的一些隐患，根据有关地质及测量资料，进行除险加固工程设计。根据水库目前存在的问题和“大坝安全鉴定报告书”中有关安全鉴定结论，经综合分析，大坝除险加固主要包括以下处理内容：
大坝部分
①坝身部分
大坝坝身容易出现裂缝、变形、凹陷、夯实不均匀，水库填充质量不满足要求，坝体填筑压实度合格率达不到规范的要求。
②上游坝坡
上游坡没有进行护砌，存在陷进去，变形，坝坡处设计洪水位工况的出逸点有点高，抗滑稳定安全系数个别工况不满足规范的要求。
③下游坝坡
下游坝坡没有排水的设施，有多处孔洞和冲沟，局部往里塌陷凹陷。并且个别情况下，边坡稳定超过了规范所规定的范围，在结构上存在威胁。
（2）溢洪道
大坝现存的溢洪道底板及两侧边坡没有防护措施，底部存在冲坑，边坡的冲刷严重。溢洪道出口是垂直陡坎且没有消能防冲设施，现状有冲沟，下泄洪水直接进入送庄北坝水库泄洪洞尾水渠，有一定的安全隐患。
（3）其他设施
泄洪洞底部有淤泥沉积，出口处缺少消能设施。
根据上述加固处理内容，可根据相关规范确定水库除险加固工程主要计算内容包括以下几个方面：
1、设计洪水及洪水调节计算[2]；
2、大坝高程加高计算；
3、稳定分析及渗透安全复核；
4、坝顶高程复核、坝面修整、坝坡以及排水体尺寸、衬砌方案的选择；
5、溢洪道断面设计。
除险加固处理的目的是使水库能够更加安全运行，以保证工程及下游广大人民生命财产的安全[1]。
关于上下游坝坡和坝顶设计的具体设计主要包括坡面上的处理，将坝坡灌木、杂草及表面腐烂的草木彻底清除干净，上下游坝坡根据设计进行加厚、分层回填压实，将坡面修整为规定的坡面比，并设置宽马道，坡面上采用护坡，护坡主要包括植草护坡、堆石护坡和砌石护坡。另外，为便于管理人维护检修，需要增设踏步，踏步基础现浇C20混凝土。
不满足抗滑稳定系数要求的坡面主要是下游坡面，设计时主要考虑从下游坝面加固。下游护坡的处理措施主要包括以下方面：
（1）下游坡面要进行护坡
施工前，为了方便清理坝坡处的腐烂的草木和花草，需要将树木先挖出来。
（2）设置排水沟及踏步
根据规范要求，参考工程实际情况，在下游坝坡设岸坡排水沟，排水沟主要包括横向排水沟和纵向排水沟。另外，为了方便于管理人维护检修，需增设踏步。踏步基础现浇混凝土。
（3）设置贴坡排水
为了大坝坡面的安全，需要在下游坡面设置坝体排水设施。坝体排水主要包括棱体排水、贴坡排水、坝内排水和综合排水。排水设施的类型要根据以下综合因素确定[9]：
1、坝体类型、坝体和坝基地材料的性质；
2、坝基的工程地质和水文地质条件；
3、下游的水位高程；
4、排水设施的材料和性质；
5、坝址区的气候条件。
坝顶的处理主要包括坝顶的修整与整平，坝顶的宽度应该满足相应的规范要求，坝顶的上面应该设置防浪墙，防浪墙的设置应该满足规范要求，在下游侧应该设置路缘石等安全防护措施。坝顶的路面可以采用碎石、砂石或者混凝土。并且坝顶路面应该下游侧或者上、下右侧倾斜，并且做好排水措施[9]。
溢洪道的处理主要包括以下方面：溢洪道一般位于水库大坝左岸，除险加固主要是将对溢洪道边坡进行重新设计、衬砌，并且在尾部增加消能防冲设施。
泄洪洞根据工程实际情况，进行设计加固。包括泄洪洞的淤积厚度，洞口形状和高度。
加固后还应对大坝进行复核根据复核结果，验证加固后的大坝是否满足规范要求。
包括渗流分析复核和边坡抗滑稳定计算复核。主要的计算方法包括软件计算和水力学计算。软件推荐使用北京理正岩土计算软件。该程序是针对饱和多边介质渗流而编制的，适用于勘察、设计等单位进行土堤、土坝的渗流分析、闸坝地基的渗流分析、堤防的渗流分析、基坑降水的流场分析等。该软件能有效地解决复杂土层的渗流分析问题，也可以对对水位上升或下降情况下的不稳定状况进行渗流验算。程序的求解方法包括渗流问题限元分析和渗流问题公式法。北京理正软件还可以对复杂土层的大坝地基进行边坡稳定验算，计算方法包括瑞典圆弧法和毕肖普法[7]，浸润线数据采用大坝渗流分析所得的计算结果。坝体填土、坝基土材料参数经查阅相关资料及规范确定，可以查阅《土力学》课本和渗透系数的相关规定。
根据相关规定，关于渗流计算的三种工况如下：
工况1：上游正常蓄水位以及对应下游水位；
工况2：上游校核洪水位以及对应下游水位；
工况3；校核水位降至正常蓄水位的不稳定情况；
计算出三种状况下的单宽渗流量系数和总渗流系数，绘出三种工况下坝体和坝基的流网图。
边坡抗滑稳定分析的坝体填土、坝基土材料参数要经查阅相关资料及规范确定，根据计算结果可知可确定在正常蓄水位稳定和校核洪水位的情况下，滑动安全系数和滑动半径，及绘出最不利稳定圆弧面。滑动安全系数要满足规范要求的规范系数。
随着社会的发展，大坝的除险加固对于水利工程越来越重要，大坝的安全管理与修复成了水工枢纽工程的重点，合理的加固和修整可以使大坝运行越来越安全可靠，可以在原有功能的基础上，有更多的使用。
参考文献：
[1]宋玉良,于海龙.小型水库土坝施工中除险加固研究与探讨[J].黑龙江科技信息,2014(18):181.
[2]GB 50201-2014, 防洪标准[S].
[3]晁阳.浅谈水库除险加固中土坝的设计[J].科技与企业,2012(08):266.
[4]SL 44-2006, 水利水电工程设计洪水计算规范[S].
[5]SL 252-2000(条文说明), 水利水电工程等级划分及洪水标准[S].
[6]DL 5021-1993(条文说明), 水利水电工程初步设计报告编制规程[S].
[7]《土力学》（第4版）中国水利水电出版社
[8]吕宏兴，裴国霞，杨玲霞.水力学（第二版）.北京:中国农业出版社，2011.
[9]《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》( SL184-2013)
作者简介：高爽（1997-10-06），女，汉族，籍贯：河南省新乡市长垣县，当前职务：学生，学历：本科在读，研究方向：水利水电工程