水库大坝除险加固防渗设计处理分析詹金连

水库大坝除险加固防渗设计处理分析詹金连

詹金连

阳春市水利水电勘测设计室529600

摘要：作为利国利民的重要基础工程，水库大坝的安全运行备受社会各界和人们的关注。现阶段，存在一些水库大坝在建设或者运行过程中，缺少必要的技术手段和管理方法对其进行养护管理，导致大坝出现各种险情，严重威胁着周围人们的生活安全。鉴于此，本文主要结合西洋冲水库分析水库大坝除险加固防渗设计处理。

关键词：水库大坝；除险加固；防渗设计

1、引言

我国现拥有小型水库的数量非常庞大，大部分修建于上世纪的50至70年代，大坝坝体多数采用均质坝。由于当时设计规范和标准还没完善、施工机械和技术落后、坝体填筑材料和坝体排水设施不达标等原因，经过多年运行，水库存在很多问题，其中渗漏问题十分显著。大坝存在这些问题不仅影响大坝安全运行和下游人民的生命财产安全，而且水库只能限制运行，工程效益降低。因此对于病险水库，必须进行除险加固，消除隐患，保障人民生命财产安全，提高工程效益。

2、工程简介

西洋冲水库位于漠阳江支流潭水河，地处阳春市河口镇清溪村委会境内，离镇10km。水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水涵管和引水渠组成。工程于1975年兴建完成，大坝为均质土坝。库区集雨面积4.9km²，水库总库容305万m³，总灌溉面积2000亩。是一宗以灌溉为主的小（1）型水库。

3、水库大坝渗漏原因分析

水库大坝在运行过程中，发生渗漏原因有：坝体渗漏，坝基渗漏，绕坝渗漏，坝体与岸坡接触渗漏，坝体与建筑物接触渗漏，浸润线过高，反滤体失效等等，本文结合阳春市西洋冲水库进行分析坝体发生渗漏的原因。

3.1、坝体渗漏原因

由于当时历史条件原因，大坝工程大多数是边规划、边设计、边施工。由于施工机械和施工方法限制，大坝采用水中倒土法施工，分层分段浸水，人工夯实，各层之间接合质量差，填土松散。坝体填土为粘（粉）土质砂（砾）、局部砂质粉土，土质松散，砂砾含量高、粘粒含量低。因此填筑材料和夯实不达到规范标准，孔隙比大，干密度低，渗透系数超过了规范要求的K值应小于0.0001cm/s的要求，因此导致坝体产生渗漏。

3.2、坝基渗漏原因

水库的选址要因地制宜，并不是所有的地方都适合建造水库。如在熔岩、很深的覆盖层地区就不适合建造水库。由于水库在建造前并没有进行完整的地质考察，在进行建造大坝时，在地基基础覆盖层比较厚，或者是地基属于透水岩石带建设，导致水库建造的位置并不是十分有利，从而使水库出现渗漏问题。

3.3、坝体与建筑物接触渗漏原因

这一部分渗漏大多数是指坝体与放水洞接触渗漏，涵管原设计大多数为钢筋混凝土管，由于涵管施工质量差，经过多年运行，止水系统损坏，导致涵洞四周的填土产生渗透变形，漏水严重。

3.4、缺乏安全监测设备

由于当时技术落后，大坝建成蓄水运行以来，没有设置位移、沉降、渗流量、浸润线等观测设施，因此没有观测数据，不能对渗流计算的边界条件及数据进行拟合，渗流计算只能依据地质勘察成果进行，不能及时发现大坝出现险情，影响大坝安全运行。

4、水库大坝除险加固防渗设计处理措施

当水库大坝出现渗漏险情时，要及时进行防渗加固处理，防渗采用方案需要根据渗漏产生的原因和部位采用相应防渗方案，处理的总体原则为“上堵、下排、中截”。

4.1、坝基混凝土防渗设计

一般在对水库大坝进除险加固防渗施工的时候使用的施工材料大多为混凝土，并且在坝基的竖直面设置相应的防渗墙，这样能够加强水库大坝的除险加固防渗性能。在进行混凝土防渗设计的时候，首先要结合实际的施工情况而选择相应的施工设备，当坝基出现渗流现象时能够对该位置进行造槽作业，在此之后就可以进行清孔换浆作业，将之前设置好的槽孔按照顺序进行连接，最后在进行混凝土浇筑，防渗墙的设置施工也就完成了。

4.2、坝体灌浆防渗设计

土坝防渗灌浆是针对已建成的、存在工程缺陷或隐患的70m以下的均质坝、黏土心墙坝和堤坝浅层软土透水地基，能提高坝体的密实性、整体性、稳定性和防渗能力，包括劈裂式灌浆和充填式灌浆，在进行坝体加固时，通常劈裂式灌浆和充填式灌浆结合采用。

劈裂式灌浆针对坝体质量普遍较差，坝体有裂缝、塌陷、坡浸润性出逸点过高，坝后坡出现大面积散浸，坝体有明显渗漏或坝体内部有较多隐患的情况，可考虑采用劈裂式灌浆对土坝进行加固。灌浆可沿坝轴线布置，灌浆孔的排数应根据坝体隐患范围和程度确定，灌浆孔的孔距：当孔深大于20m时可采用5m~10m；孔深小于20m时可采用3m~5m；也可根据现场布孔灌浆试验确定。灌浆孔应布置为铅直孔，孔深度要超过土坝隐患深度不小于2m，灌浆浆液材料可采用黏性土、粉土，其性能及成分要满足规范的要求，如果坝体特殊要求，浆液中可掺入外加剂，如水玻璃、水泥、膨润土等，掺入量需要通过试验确定。劈裂灌浆宜采用全孔灌浆，孔底注浆法，采用“少灌多复”的方法，“少灌”即控制每次的灌浆量，“多复”即要求每孔要复灌几次，一般要求孔深小于20米的复灌次数不小于5次，复灌间歇时间不少于5天，每米孔深每次平均灌浆量控制在0.5m³~1.0m³之间为宜。劈裂灌浆的灌浆孔口压力参照下表1。

表1

充填式灌浆针对坝体存在局部裂缝、洞穴等隐患的情况，其灌浆孔布置在隐患处或附近，可按梅花形布置多排孔，孔距一般为1m~2m之间，其灌浆孔深要超过隐患深度不小于1m，其灌浆压力不能小于50KPa，其灌浆材料或浆液要满足规范要求，充填灌浆宜一次灌注至饱满，如果隐患规模较大也可以分多次灌注，每米孔深每次平均灌浆量可以通过现场试验确定，也可以每米孔深每次平均灌浆量控制在0.3m³~0.5m³之间为宜。

劈裂式灌浆和充填式灌浆终灌标准为当连续3次达到设计压力、复灌次数的要求即可终孔。当灌浆结束后沿坝轴线布置检查孔，检查孔的数量根据现场实际情况确定，检查孔分段进行注水试验，要求渗透系数k＜1x10cm/s，如果发现渗漏严重的部位应进行补灌。

4.3、强化安全监测设计

主要的监测系统组成如下：1）大坝变形观测：设置竖向观测和水平位移观测，对大坝出现的沉降或者变形进行实时监测。2）渗流观测：设置5到6个渗流监测点，对大坝可能出现渗漏的区域进行监测。3）水位气象观测：通过设置水尺和自动雨量计对大坝的水位和降雨量情况进行观测。

总之，作为利国利民的重要基础工程，水库大坝的安全运行备受社会各界和人们的关注。现阶段，存在一些水库大坝在建设或者运行过程中，缺少必要的技术手段和管理方法对其进行养护管理，导致大坝出现各种险情，严重威胁着周围人们的生活安全。因此，通过有效的结合大坝的实际情况，做出科学合理的水库大坝除险加固设计，可以有效的避免大坝安全隐患的出现，保障水库的长期稳定运行。

参考文献：

[1]符慧.水库大坝除险加固工程的内容及设计[J].农村经济与科技，2017，28（09）：68-70.

[2]李霞.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017（08）：66-67.