水库大坝除险加固施工技术研究

王峰?郭瑞瑞

摘 要：在江河防洪体系中，水库是不可或缺的一部分，是调节水资源和保障国民生产生活用水的重要水利工程。我国很多水库均修建于20世纪，限于建设时期的特殊性，加之建成运行时间较长，水库大坝普遍存在不同程度的病险问题，因此，优化水库大坝除险加固施工方案具有重要意义。本文结合具体案例，提出了多种除险加固施工方案，最终择优选取钢筋砼面板的主、副坝单独加固防渗方案，并对除险加固施工技术要点进行了分析与探讨，以期全面提升工程质量，减少安全隐患。

关键词：水库大坝;除险加固;工程概况

中国水资源丰富，是拥有最多水坝的国家，于国民生产生活用水而言，水库发挥着至关重要的作用。我国现有水库多兴建于20世纪70、80年代，相比现在，当时修建设计方案、施工技术水平、仪器设备均存在很多缺陷，很多水利工程存在防洪标准低、质量安全性差等问题，加之水库建成运行时间长，病险问题愈加突出。因此，做好水库大坝除险加固施工技术研究具有重要的意义和价值。

1 工程概况

某水库工程修建于20世纪90年代，主坝为复合土工膜面板碾压堆石坝，全长178m，278.5m为坝顶高程。副坝为主坝右岸山体修筑而成，长102m。左岸坝头布设有溢洪道。在距离主坝上游350m右岸山坡位置布设引水隧洞进口，总长度为3365.43m。并在距离大坝上游120m的左岸山坡上设放空隧洞进口，总长度为500m。该水库工程建成时间较长，发现大坝等部位出现了不同程度的病害，后期采取了一系列的检修加固方法。目前，仍存在大量问题，具体如下：

1）主坝上游趾板宽度不足，很可能存在坝基渗透变形现象;

2）土工膜纵横接缝存在严重的脱焊现象，或顶破问题频发;

3）主坝渗流量过大，同时和库水位密切相关，伴随库水位增长，主坝渗流量将随之增加;

4）库水位较高的情况下，主坝下游坡渗流点较多，且集中;

5）副坝上游坝坡基本为原地形面貌，坡度不整齐，凹凸不平，下部坡度偏陡，下游培坡局部未设护坡;

6）在水库放空时，副坝上游坝脚240m高程以下存在严重的鼓膜问题，膜内积水问题严重;

上述问题若不及时解决，将会对大坝安全运行造成很大影响，甚至会对下游民众的生命及财产带来安全隐患。因此，必须做好水库大坝的除险加固处理。

2 水库大坝除险加固施工方案选择

通过上述问题分析，考虑大坝地形地质条件和坝型、坝高等情况，本文提出了两种施工设计思路，即主、副坝全部采用上游面整体防渗，或主、副坝单独防渗（主坝采用上游面防渗，副坝采用坝中防渗）。通过实地考察，该坝址周围防渗土料严重不足，若采用黏土斜墙方案，则需黏土填方量过大，根本无法满足需求，因此，可提前将黏土斜墙加固方案排除。根据坝身加固防渗材料划分，提出了3种设计方案：

方案1：上游面钢筋混凝土面板（主坝）+坝中混凝土心墙（副坝）;方案2：上游面复合土工膜（主坝）+坝中混凝土心墙（副坝）;方案3：上游面复合土工膜（主、副坝）。

以上三种施工设计方案，均可满足坝体防渗堵漏的要求，区别在于施工材料不同，因此，可以从地形地质条件、工程施工条件、加固后安全度、投资成本等方面进行择优选取。第一，地形地质条件分析。结合地形情况分析，主、副坝整体防渗面积偏大，上述三个方案均能和周围地形协调布设。第二，施工条件。从施工难易程度方面来讲，土工膜铺设的优点在于施工简单、速度快，但存在一定缺陷，如外界干扰问题严重，保护难度大，大面积铺设很难有效控制施工质量。相比之下，钢筋混凝土面板施工质量更有保障，工艺更成熟。第三，除险加固后工程安全性。上述三个方案均可达到防渗效果。其中土工膜需在混凝土垫层上粘黏，这样有助于稳定土工膜，但弊端是不利于适应坝体变形，一旦坝体出现变形情况，很容易出现拉裂问题，且防渗体稳定性不足。钢筋混凝土面板可设竖向伸缩缝，在坝体变形方面适应性更强，且防渗体稳定性良好。第四，工程投资成本分析。方案2、方案3均采用的复合土工膜防渗，其中方案2采用主、副坝单独防渗方案，相比方案3投资金额略大，其中方案3投资额达到1192.69万元，方案2为1344.14万元。方案1主要材料为钢筋混凝土面板，相比之下投资成本偏高，为1792.21万元，但综合上述分析，即便方案1成本偏高，但无论在施工难易程度还是工后安全性方面均占有优势，因此，最终决定采用方案1作为大坝除险加固施工方案。

3 工程防渗处理技术要点

1）技术要点。本工程采用方案1进行除险加固施工，主坝防渗体施工要点为三点，第一，钢筋混凝土面板浇筑于主坝上游坝面;第二，坝基改为混凝土齿槽及趾板;第三，采用帷幕灌浆处理坝基岩石。根据施工设计要求，钢筋混凝土防渗面板抗渗等级为W8，强度等级为C25。

主坝坝基渗漏处理时，可在上游坝脚局部加快、加深原混凝土土齿槽及趾板，并在主、副坝交接边坡处进行新混凝土截水墙、混凝土趾板修筑，截水墙应强风化基岩深入一定长度。同时，将单排灌浆帷幕设于强风化基岩下部，深入相对不透水层顶板线下5m左右。

为解决主、副坝交接处到副坝坝体之间的渗漏问题，可将一道防渗墙建于交接处和副坝坝体之间，从而将旧主、副坝复合土工膜防渗面板连接为一个整体，并通过主坝排出副坝防渗面板后潜流的方式，形成一个主、副坝分离，单独防渗的施工方案。

2）施工控制措施。施工中，为保证施工质量，需做好以下几点：第一，施工前，保证混凝土板厚度满足设计要求，并正确在板间进行止水带埋设。第二，按照自下到上的顺序，保证板块连接性，降低板中施工缝的出现。第三，已浇筑混凝土面板终凝之后，需及时进行毡布覆盖及洒水养护，养护时间不低于28天。第四，在坝脚齿槽开挖过程中，发现某段出现新开挖齿槽基底板存在渗漏情况，且在槽壁主面也存在一些渗漏情况。此外，在其他段还发现存在小断层，风化层向坝基延伸，针对这种情况，决定加大此类构造和裂隙带地段的开挖深度，针对那些渗水通道可通过混凝土截水墙进行处理。其他段按4～13m设计要求确定开挖深度即可。在设计要求下，还可新增一道帷幕灌浆，并适当提升灌浆压力。

3）渗漏处理效果。施工完成后，大坝开始蓄水运行，在270.4m高程下，大坝下游渗流量为15.597L/s，相比以往同水位渗流量降低幅度较大，且仍呈递减趋势。说明此次水库大坝除险加固施工效果良好，可解决水库病害问题，提高水库安全运行水平。

4 结束语

综上所述，在我国水利工程建设事业中，水库大坝安全事关国计民生，大坝除险加固工艺占据着至关重要的地位。随着建成使用时间的不断增加，大部分早期修筑的水利工程均出现了不同程度的病害问题。为此，必须采取切实可行的除险加固方法，有效提升水利工程建设质量，保证水利工程运行安全。

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