水库大坝除险加固技术分析

水库大坝除险加固技术分析

王红

昆明市晋宁区宝峰街道办事处  云南昆明  650601

摘要：本文分析了尖山水库除险加固的技术措施，针对大坝、输水涵管、溢洪道存在的问题提出了详细的加固方案，确保水库安全运行，满足防洪和灌溉需求。

关键词：水库大坝；除险加固；边坡稳定性

引言：

尖山水库主要用于下游农田灌溉和防洪保护。随着多年运行，水库设施老化，存在安全隐患。

1工程基本情况

1.1水库概况

尖山水库位于昆明市晋宁区宝峰街道北西侧，总库容15.1万m³，正常蓄水位2071.46m。水库枢纽建筑物由大坝、输水涵管及溢洪道三部分组成。大坝坝高25m，坝顶长度68m，输水涵管为布置于顺流左岸的有压涵管，由进口段、涵管段、闸室段、消能段、出水渠段组成，全长114.93m。溢洪道布置于大坝顺流左岸，由进水渠段、控制段、泄槽段组成，全长68.11m。

1.2大坝存在的主要问题

2020年，昆明市水利水电勘察设计有限公司对水库进行现场安全检查，发现大坝坝顶高低不平，坝顶路面两侧剥蚀情况严重，上下游坝坡无护坡，坝坡凹凸不平，未设踏步，坝坡坝面有灌浆漏浆凝块。水库蓄水时涵管闸房后侧坝坡处出现渗水现象，经工作人员渗水量约1.7-2.1公斤/秒。

输水涵管的启闭闸房未出现裂隙、倾斜等变形，闸室段工作闸阀存在锈蚀老化情况，闸房内闸阀有潮湿痕迹。消能段、出水渠段浆砌石破损，排水不畅。

溢洪道为无闸控制开敞式宽顶堰。控制段浆砌石破损，底板泥沙淤积，溢洪道不能发挥作用，不满足防洪安全要求。

根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》《水库大坝安全评价导则》（SL258-2017），水库大坝安全类别为三类坝，防洪安全性为C级，具体评级如下表1所示。

表1水库具体评级

尖山水库主要用于下游1000余亩农田灌溉供水，同时也兼顾下游村庄的防洪保护，但工程设施日趋老化，存在安全隐患，因此需要对尖山水库进行除险加固，根治工程病害[1]。

2除险加固措施

2.1工程等别与洪水标准

根据《防洪标准》（GB50201-2014）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017），水库工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，水库永久性水工建筑物级别为5级。大坝高度高于15m，上下游最大水头差大于10m，其洪水标准按山区、丘陵区标准确定。

表2工程洪水标准

2.2坝除险加固措施

2.2.1大坝加固设计

2.2.1.1大坝现状与问题分析

根据勘探结果，该大坝为均质土坝，坝体主要由含砾粉质粘土构成，坝基岩石为昆阳群黑山头组之全—强风化板岩、砂质板岩。坝体碾压质量较差，结构不密实，达不到规范要求。坝体及坝基土与浅部基岩主要为中等透水层[2]，坝基存在渗漏条件。

2.2.1.2加固方案具体措施

1、防渗处理

对坝体、坝基及两坝肩进行灌浆防渗处理；针对坝体碾压质量差、结构不密实以及坝基土局部强度偏低等问题，采用灌浆进行防渗处理，提高坝体及坝基的整体性和抗渗性能，防止渗漏发生发展。针对坝肩渗透性较强的问题，进行垂直防渗处理，切断坝肩渗漏通道，防止坝体浸润线过高[3]。具体采用常规灌浆，布置为单排孔，孔距均为1.5m，分Ⅲ序孔进行灌注。涵管洞身两侧边墙上大坝帷幕上下游各增设5个加强灌浆孔，孔距、排距均为1m。本次防渗灌浆钻孔总进尺1670m，灌浆总进尺1362m。

2、坝体及坝坡防护

坝顶增设路缘石能够有效防止地表径流对坝顶的冲刷，提高坝顶的抗冲刷能力，保护坝体安全。上游坝坡修整并护坡，消除坡面局部缺陷，使其满足设计坡比要求，提高坝坡稳定性。护坡可以有效防止风浪和雨水对坝坡的侵蚀，提高坝坡的抗冲刷能力，因此增设上坝踏步方便日常巡查和维护。

下游坝坡采用风化料填筑培厚、草皮护坡，增大坝体自重，提高坝体的抗滑稳定性，降低坝坡的渗透坡降，减小渗流压力。

3、排水设施建设

坝脚新建排水体有效降低坝体渗透压力，提高坝体的抗滑稳定性，防止坝基产生渗透变形。同时建设岸坡排水设施能够拦截和排泄地表径流，防止地表径流对坝体和坝基的冲刷，提高坝体的安全度。

增设大坝水位、位移等观测设施，实时监测大坝的运行状态，及时发现问题，为大坝的安全运行提供保障。

2.2.2输水涵管加固设计

2.2.2.1涵管现状与问题分析

该输水涵管进口段、涵管段及出口段结构完好。消能段及出水渠段为浆砌石衬砌，无冲刷稳定问题。进口段边坡稳定。出口段左岸边坡稳定性较好，右岸无边坡稳定问题。涵管全段基础主要置于强风化板岩之上，地基强度较高。

2.2.2.2加固方案建议

1、重建进水口和增设拦污栅

重建进水口能够改善水流条件，提高引水效率，并方便维护；增设拦污栅可以防止杂物堵塞涵管，保障输水安全。采用钢筋混凝土结构重建进水口，并设置检修平台和通道；在进水口前端设置固定式或移动式拦污栅。

2、闸房修缮和更换工作闸阀

工作闸阀长期运行可能导致磨损、腐蚀等问题，所以对闸房进行全面检查，修复损坏的墙体、屋顶等结构，并进行防渗处理，更换老旧或损坏的工作闸阀，选用性能可靠、耐腐蚀的新型闸阀。在合适的位置增设检修闸阀，并与工作闸阀形成联动控制，提高检修工作效率。

2.2.3溢洪道加固设计

2.2.3.1涵管现状与问题分析

针对溢洪道的病害情况，本次除险加固方案拟重建的溢洪道由进水渠段、控制段、泄槽段、消能段及出水渠段组成。

根据工程地质测绘结果，溢洪道轴线所在位置基岩埋深较浅，地表仅分布薄层残坡积层，而溢洪道沿线基础均置于全风化板岩之上。全风化岩层地基强度较高，对溢洪道基础稳定较为有利。然而全风化岩层呈近土状，边坡局部易产生坍塌，底板抗冲刷能力差，易产生渗透变形破坏。

2.2.3.2渠道边坡处理方案

对于渠道边坡开挖，建议采取一定的坡比来确保稳定性。具体将残坡积层的开挖坡比设置为1:1～1:1.15，黑山头组板岩和砂质板岩的开挖坡比设置为1:0.75～1:1，有助于保证工程的稳定性和施工的顺利进行。

结束语：

综上所述，本文解决了尖山水库当前的安全隐患，未来应持续关注水库运行状态，进行定期检查与维护，确保水库长期稳定运行。

参考文献：

[1]彭溢.中小型水库大坝除险加固防渗处理措施探析[J].中国科技期刊数据库工业A,2023(7):0132-0135

[2]鹿阳.中小型水库大坝除险加固方案的设计及其实施效果[J].四川水泥,2023(2):34-36