水库大坝除险加固设计要点

摘要：作为各种类型水库除险加固施工的主体工程，大坝在保障水库雨季运行安全的过程中发挥着至关重要的作用。基于此，本文以龙潭江水库作为研究对象，分析水库大坝存在的主要问题，并做出相应的加固设计。希望能为水库大坝除险加固设计提供一定的参考。

关键词：水库大坝；除险加固；设计要点 引言

水库工程不仅可以有效降低洪涝和干旱等自然灾害对人们生活的影响，也是管护当地社会经济发展的重要基础设施之一。现阶段，在水库运行的过程中，还存在诸多安全隐患，给周围居住的人们带来了巨大的生命和财产威胁。因此，分析研究水库大坝除险加固设计具有重要的现实意义。

1.工程概况

龙潭江水库位于辰水一级支流空石溪上，坝址控制集雨面积30km2，干流长度10.5km，干流坡降10.6‰。校核洪水位121.18m，相应库容87.2万m3，设计洪水位120.49m，相应库容75.8万m3，正常蓄水位118.90m，相应库容52.00万m3，死水位110.00m，死库容0.5万m3。

大坝为砌石重力坝，最大坝高14.4m，非溢流坝坝顶高程122.40m，溢流坝位于大坝中间，堰顶高程118.90m，坝轴长49.9m，坝顶宽5.3m，溢流坝堰顶宽6m。

底涵位于溢流坝左侧下部，全长约16m，涵管为三合泥砌城门形，尺寸为0.5x0.5m，进口底板高程110.0m，出口底板高程109.2m，设计最大流量0.45m³/s。

2.水库大坝存在的主要问题

该水库大坝曾多次修建，1949年以前的几百年里，是一座碾米的低矮碾子坝，1949年后首次修建于1960年代，再次修建于1970年，第三次修建于1984年，建成现在的规模。该水库原来左岸坝后建有一个电站，第三次修建时废除了电站，在原电站位置修建泵房。由于受限于当时的技术、经济和施工条件，加之施工质量缺少监管把关不严，导致该工程质量本身先天不足。经过多年的运行，一年又一年洪水的冲击，大坝现出现诸多问题。

（1）坝体老化，坝体渗漏严重；右侧非溢流坝被冲毁，溢流面砼体老化开裂、冲蚀严重，溢流坝左侧导墙开裂破损，坝脚冲刷严重，危及坝体安全。

（2）坝基及左、右岸坝肩浅部弱风化岩体节理裂隙发育，岩体较破碎，造成渗漏严重，尤其右坝肩一带。

（3）底涵进口无控制设施，进口淤积堵塞，渗漏严重。 （4）大坝下游左岸冲毁严重。

（5）灌溉泵房破旧，泵机及配套设施损坏老化严重。

（6）大坝无任何观测设施，上坝道路未硬化，无水库管理所，无防汛仓库。 自水库运行以来，出现过多次险情，给工程管理带来了较大的困难。尽管水库管理部门对水库大坝进行过局部加固处理，但险情没有彻底根除。为了确保水库下游人民的生命财产安全，必须尽快对枢纽工程的主要建筑物进行除险加固处理。

3.大坝加固设计

3.1坝体防渗除险加固处理

采用重新浇筑砼防渗面板，将大坝上游面原砌石凿毛清理后浇筑砼防渗面板，其强度等级与抗渗标号分别为C25和W4，底部厚0.5m，顶部厚0.3m，砼表层铺设Φ12@200的温度钢筋网，采用Φ16的锚筋使其与原坝体结合，并穿过旧的防渗面板，纵、横间距均1.5m。

3.2坝基防渗除险加固处理

根据大坝存在的渗漏问题及安全认定专家意见，设计采用帷幕灌浆方案作为大坝坝基防渗加固设计方案，以达到接触灌浆和帷幕灌浆的目的。本次灌浆深度以深入相对不透水层0.5m为控制。

3.2.1帷幕厚度设计

本次帷幕灌浆宜采用一排帷幕孔，本次设计帷幕灌浆采用一排帷幕孔，孔距为3.0m。帷幕灌浆按大坝渗透剖面图，将帷幕线往坝的左右端延伸至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处。防渗标准根据地勘成果及规范SL274-2001的要求，取q=10Lu，并深入相对不透水层。

3.2.2灌浆孔布置

设计采用帷幕灌浆作防渗加固处理，帷幕灌浆布置在大坝顶轴线处并向两岸延伸至正常蓄水位与相对不透水层线交接处，帷幕设计为一排，孔距3.0m。施工时应根据基岩裂隙发育、破碎的差异性，帷幕灌浆孔在孔距和排距数上应因地制宜。

3.2.3钻孔及简易压水试验

钻孔：帷幕灌浆钻孔。坝身采用冲击干钻、套管护壁，基岩采用回转式钻机钻进，用金刚石钻头或硬质合金钻头钻进，终孔孔径为75mm。钻机安装必须水平、稳固，开孔位置偏差应控制在10cm之内，孔斜率控制在1%以内，钻孔深入相对不透水层出。

钻孔冲洗及简易压水试验：钻孔达到设计深度后，应采用清水冲洗钻孔，直至回水澄清无砂和岩粉为止，残留岩芯不应超过0.2m。帷幕灌浆在灌浆前，对先导灌浆孔均应进行简易压水试验，所得透水率q值来确定开灌水灰比及了解岩层的透水程度。

3.2.4灌浆参数的选取 （1）灌浆段长度

灌浆段的长度是根据岩石的裂隙发育程度、破碎情况、渗透性以及设备条件决定的。参照省内外帷幕灌浆取得的成功经验，并根据工程的具体情况，为确保工程质量，设计要求灌浆段一般长5～8m，基岩条件较好的灌浆段取大值，裂隙发育、岩石破碎段取小值。接触面单独做一段，灌段长1.5～2.0m。

（2）灌浆压力及浆液变换

灌浆压力是影响灌浆质量的重要因素，本次灌浆压力一般要求现场通过灌浆试验确定。

浆液稠度根据基岩透水率不同而改变，起始水灰比采用3:1以后采用2:1、1:1、0.8:1、0.6:1。接触面灌浆压力要求以不使坝体底部劈开或上抬为原则，根据《土坝灌浆技术规范》DL/T5238-2010，接触面灌浆压力控制在0.05Mpa以内。

浆液稠度的变换原则是：当某一比级浆液的灌入量已达300L以上或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。或注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。

3.2.5灌浆材料及灌浆工艺 （1）灌浆材料

必须是新鲜合格的普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5，对水泥的供给采取边用边进的原则，以保障水泥不过长时间在工地堆放。

（2）灌浆施工次序

灌浆应遵循分序加密的原则。帷幕孔分三序次施灌，一序孔孔距12m，二序孔孔距12m。三序孔孔距6.0m，最终孔距3.0m。

3.2.6灌浆方法

根据以往水库大坝帷幕灌浆工程的经验，结合现有条件，灌浆工艺采用“全孔循环式”灌浆方法，利用两台灌浆机联合灌浆。灌浆前先压水检查管路，湿润

管道及孔内裂隙，便于浆液畅流，对于地下水位较深的钻孔应多压水作灌浆液的引导剂。

3.2.7灌浆结束和封孔

灌浆过程中，对于每一个灌浆孔都应严格按照规程、规范的要求结束灌浆，以确保工程质量。对较深的帷幕灌浆，在最后一段灌浆结束后即采用浓浆封孔。封孔压力与灌浆压力相同，当注入率不大于1L/min，继续灌注30min后，在孔口处继续注60min，灌注结束后闭浆24h。对于坝体，闭浆24h后，将孔内稀浆取出，用粘土捣实封孔（或投放干粘土球）。

3.3溢流坝面板除险加固处理

将溢流面表层拆除凿毛清理后浇筑砼面板，其强度等级与抗渗标号分别为C30和W4，厚0.3m，砼表层铺设Φ14@200的温度钢筋网，采用Φ16的锚筋使其与原坝体结合，纵、横间距均1.0m。采用Φ16的锚筋使其与原坝体结合，并穿过旧的防渗面板，纵、横间距均1.5m，锚杆长2m，梅花型布置。

3.4新建右非溢流坝

对冲毁的非溢流坝进行新建，新建的非溢流坝基础直接坐落在原冲毁的非溢流坝基础上（落在基岩上），右侧直接与山体相接，坝体采用C20砼结构，坝体顶部高程与左非溢流坝一致，为122.40，坝体兼做溢流导墙。对坝体靠溢流坝侧表面铺设Φ12@200竖向钢筋Φ10@200横钢筋，对非溢流坝顶部铺设Φ14@200的温度钢筋网，采用Φ20锚筋使其与岩基结合，锚杆长4.5m，纵、横间距均1.5m，梅花形布置。

3.5坝基加固处理

在溢流坝外坝脚浇筑C25砼护脚，砼护脚断面垂直高度不小于1.5m，顺水流向宽度均不小于2m。脚护脚落至基岩上，采用Φ20锚筋使其与岩基结合，锚杆长3m，纵、横间距均1.5m，梅花形布置。

4.结束语

综上所述，水库加固设计中通常存在设计技术薄弱、可供参考资料少等问题，在加固方案优化设计中要综合考虑病险程度、蓄水安全、周边环境影响等要求，严格遵循设计原则，明确设计内容，依据实际工作大纲从施工安全性、经济可行性以及技术优越性等方面优选最佳的施工方案，充分发挥加固工程的应用效果。

参考文献

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