除险加固工程在水库大坝中的设计

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【摘 要】水库大坝除险加固工程不仅可以消除大雨带来的大水隐患，保证水库功能的正常使用，为城市居民用水和防洪抗旱具有重要作用，因此水库大坝除险加固工程有必要实施。处于危险状态的水库大坝不仅无法实现基本功能，同时会给当地居民的生活、生产带来巨大威胁。文章通过水库大坝除险加固工程具体案例分析，提出了水库大坝除险加固工程实施要注意的基本问题，为水库大坝出险加固提供参考。

【关键词】水库 大坝 出险加固 工程

据有关部门的数据统计显示，我国的大中型水库绝大多数都存在一定的大坝风险，水库大坝除险加固工程可以有效地减少风险，为当地居民带来经济效益，同时减少不必要的自然灾害损失[1]。

1 工程简介

文章所选用的水库是四号水库为平原区水库，于1979年12月开工修建大坝坝体：四号水库大坝坝体为均质粘土坝，全长100m，坝顶高程651.00m，最大坝高5.0m，坝顶宽5m，上游坝坡为1：4，底宽40m。放水工程：四号水库放水工程包括放水涵洞、竖井式平板钢闸门，放水工程设计流量2.5m3/s。该水库主要是解决六十四团九连0.4万亩耕地在缺水季节的调节灌溉，为该连的灌溉用水提供保证。与上游二号水库、六号水库形成“长藤结瓜”式布置方式。

由于水库坝体全用粘土筑成，坝坡与岸坡没有进行防护，抵抗风蚀、水蚀能力较弱，水库自建成运行至今，由于风蚀和浪淘造成多处坍塌，对安全构成严重威胁，大坝平均高度降低0.2m左右，致使坝体安全超重不足。在风力作用下，波浪对上游坝坡的危害，随水位的增高而增大，尤其是在每年春季，既是水库处于高水位运行期，又是季风多发季节，波浪淘涮对坝体侵蚀更为严重，坝体形成垂直陡坡，最大处达1.2m。为保证安全，目前只能以低水位运行，实际库容为36万m3，利用率为72%。

2 水库大坝

2.1 大坝渗漏

（1）大坝外部出现的渗漏[2]。坝体出现的渗漏一般是集中性的渗漏，通过对四号水库大坝、放水建筑物等工程现场安全检查。大坝存在以下问题：①坝体受风蚀破坏严重，坝顶面坑洼不平。②大坝和部分岸坡迎水面受风浪淘刷破坏严重，形成陡坎。③水库交通条件较差。④建筑物老化严重，洞身及竖井出现不同程度的裂缝。⑤金属结构锈蚀、变形严重。第六是大坝无观测、监测设施。

（2）大坝地基出现渗漏。根据对地基的实际研究显示，大坝地基下的岩石会受到风化，长时间风化以及受到水体的侵蚀就会出现破碎，导致坝基出现渗漏的问题。同过对水库坝体的计算显示目前的坝基岩石具有很好地透水作用，而且两侧的岩石受到风化和水体的侵蚀比较严重。

2.2 水库大坝坡度稳定性

水库大坝除险加固工程计算。根据对当地的实地调查和采样进行数据分析显示，大坝目前没有出现明显变形，因此本次对水库大坝只是进行修复，加强坝体的稳定性。根据分析计算可知，水库大坝下游坝坡地震抗滑稳定安全系数满足规范要求，正常运用情况下遇Ⅶ度地震时下游坝坡的抗滑稳定。但根据原位（标贯）测试结果，坝基范围内的粘土为饱和状态时，坝基不会产生地震液化。依据《水库大坝安全导则》，其抗震安全性属于B级。

3 除险加固工程设计

3.1 四号水库除险加固工程规模

依据《水利水电工程等级划分与洪水标准》（SL252―2000），工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型。

3.2 四号水库主要参数

①水库设计库容：50万m3；②水库设计水位：650.30m；③设计水面面积：12.30hm2；④设计死水位：645.22m；⑤设计死库容：6万m3；⑥水库兴利库容：44万m3；⑦原设计坝顶高程：651.50m；⑧原设计最大坝高：6.0m；⑨原设计坝顶宽度：5m；

3.3 主要除险加固的内容

①对受风浪淘刷严重的主坝段K0+000～K0+150，护岸段K0+000～K0+500上游坝坡设置砼防浪护坡，其中主坝段护坡厚度为15cm，护岸段护坡厚度为12cm。②在主坝段K0+000～K0+150，护岸段K0+000～K0+500范围坝段上游坝坡647.30m以下至坝脚铺设砾石护坡，厚度为40cm。③在主坝段K0+000―K0+150坝段下游坝坡长0.150km范围内铺设砼框格防风砾石，厚度为30cm。④填堵原K0+050处放水涵洞，在K0+040位置新建放水涵洞。⑤在主坝段桩号K0+065处增设阶梯踏步，便于观测水位，水位标记标注于侧墙上。⑥新建100m2管理房1座。⑦新建巡坝道路总长为0.95km。⑧在主坝段K0+000～K0+150段坝顶设置照明设施，共设4盏，电力线300m，以便于夜间管理。

3.4 工程所需经费

该工程概算静态总投资340.31万元，其中建筑工程255.35万元，机电设备及安装工程1.57万元，金属结构及安装工程5.10万元，临时工程15.65万元，独立费用44.74万元，基本预备费16.12万元，水土保持1.78万元。本工程资金申请国家投资340.31万元。

3.5 对运行管理或除险加固的意见和建议

①加高大坝坝体，使坝顶超高满足安全要求。并在库区四周种植林带，在防风的同时美化库区环境。②对大坝和部分岸坡迎水面进行防护，设置防浪护坡。③完善库区交通道路。④重修放水涵洞、竖井。⑤更换启闭机、钢闸门等金属设备。⑥设置大坝观测设施，建立完善管理制度。

3.6自动化设计上改进

由于水库大坝已经使用多年，主要结构已经比较稳定，因此这次的主要目的是对建筑物进行适当加固。因此，监测的重点是大坝渗流和库区降雨量观测根据监测资料对坝体的渗流状况及水情进行分析，用以评价水库及大坝的运行状态检测。

4 结语

伊犁花城勘测设计研究有限责任公司完成了《农四师六十四团四号水库大坝安全鉴定报告》，鉴定结果为病险水库，属三类坝。2011年4月12日通过兵团水利局大坝安全鉴定专家组审查通过，同意三类坝鉴定结论。本次六十四团四号水库除险加固初步设计就是在农四师六十四团四号水库大坝安全鉴定工作的基础上进行的。本次设计的主要目的是针对四号水库的病险情况，通过进一步勘察、测绘，针对水库大坝安全存在的问题，进行除险加固设计，消除大坝存在的不安全隐患，使水库蓄水恢复到设计库容，提高灌溉保证率，为团场经济的可持续发展发挥积极的促进作用。

参考文献：

[1]陈雄.大坝失稳风险分析及水库可持续发展评价系统开发与应用[D].南京：河海大学，2007.

[2]贺西安.试论水库大坝的施工技术及防裂缝对策叶商品与质量：建筑与发展，2012，50-51.