中小型水庫加固設計及其管理問題研究

張乾

廣東省廣州市從化區水庫運行中心 廣東 廣州 510900

中小型水庫的開發建設及運營管理一直是城鄉發展中的重點內容，其在水利發電、防洪、灌溉、水資源保障等方面都有著重要作用。但在水庫設計及施工管理環節，或因工程設計不完善、施工管理不到位、工程年久老化失修等，存在不同程度的安全隱患，無法保證水庫正常安全運行。因此，要嚴格依照技術規范，定期開展對水庫安全鑒定，針對水庫存在的病險原因進行細則分析開展除險加固設計，依照相關規范規章進行除險加固施工，將安全管理工作落實到中小型水庫設計、施工、運營的全過程中，確保水庫安全、高效運行。

1 中小型水庫加固設計現狀分析

在水庫運營過程中極易受到諸多不良因素的影響而出現不同程度度的病害問題，為保障水庫安全運營，需對水庫進行加固設計，提高整體結構的強度性能，維持水庫內部結構的穩固性。針對中小型水庫的土石壩加固設計而言，需根據中小型水庫的大壩建筑形式和結構特點、結合區域氣候條件對壩體放坡進行有效處理，適當增加壩體厚度；對于中小型水庫抗震性能低的情況，可對防滲墻實施加固設計，同時對水庫排水系統進行優化調整，促進基礎水分的排出，強化結構強度。在對中小型水庫的護坡和壩頂結構實施加固設計工作時，可在原有護坡的基礎上開展局部加固設計工作，壩頂的加固設計可從防汛設計入手，將水泥碎石均勻鋪設至壩頂路面，提高其承載能力。關于壩體防滲設計工作，要根據斷面滲漏和壩下游溢出點的實際位置對壩體和壩基滲漏量進行精準計算，結合壩型特點和滲漏情況采取高壓噴射灌漿法對壩體進行加固。

對中小型水庫進行加固設計主要是通過消除其潛在隱患提高水庫整體結構的穩固性，實現除險加固的設計目標。在具體設計中要綜合考慮施工區域內水文地質條件、地質條件、氣候環境等諸多因素，根據水文活動和分布情況、土層巖體結構的完整性以及基礎加固指標確定加固方式，編制完善的水庫加固設計方案及工程管理策略，通過嚴謹且高效化的施工管理措施提高中小型水庫的施工質量，消除潛在風險帶來的不良影響。

2 中小型水庫加固設計中需要考慮的主要因素

2.1 地質因素

在中小型水庫加固設計中要先對地質因素進行充分考慮，其是影響整體工程質量的關鍵?；谒畮焱胀ńㄖこ痰牟町愋蕴攸c，施工前要對水庫周邊的地質條件進行詳細勘察，充分掌握巖層分布、內在構造及土層成分等基本信息，結合水庫建設規模和當地氣候變化等對結構承載能力、負荷指標等予以確定。同時，要對潛在的風險因素進行深入分析，對水庫建設及后期運營過程中可能發生的安全風險進行判斷，綜合考慮病險對水庫周邊地質、巖體等造成的破壞，積極完善水庫周邊巖體的加固處理措施，提高基礎結構的牢固性。

2.2 水文因素

水文因素也是中小型水庫加固設計中的重要因素之一。在水庫運行環節，流水具有一定的侵蝕作用，而水庫周邊巖體結構受到長期侵蝕作用的影響會逐漸降低其結構穩定性，在此情況下，當水庫處于透水性及溶水性較強的巖體區域時，流水會大幅度削減結構牢固性，進而引發水庫病險問題。因此，開展除險加固設計工作時，相關人員要全面了解施工區域內的水文條件，參考地質勘查數據對水文分布、活動情況及水流變化規律等進行詳細研究，通過系統化分析對加固設計方案進行可行性調整，由此保障加固處理效果[2]。

2.3 加固技術因素

中小型水庫加固設計中的加固技術是決定水庫整體結構強度性能和穩定性的關鍵。針對巖石破碎較為嚴重的區域，在對中小型水庫進行加固處理時可優先選用灌漿法；對于土壤成分較差的區域可對地基結構的混凝土材料進行優化改良，提高基礎結構的強度性能，強化水庫建筑的穩固性。在具體加固設計中，相關人員要綜合多項影響因素，保證加固設計的全面性，在充分了解中小型水庫設計指標的前提下開展針對性地加固設計工作，強調現代化水庫設計管理的嚴謹性，確保加固設計效果能達到現代化中小型水庫的加固、建設要求。

3 中小型水庫加固設計及優化管理的具體分析

以某中小型水庫而言，該水庫以下游農田灌溉為主，水庫壩址以上集雨面積0.53km2、主河道長1.58km，河床平均比降72%。依照《水利水電工程等級劃分及供水標準》中的相關規定可將該工程樞紐大壩項目級別定為V等，擋水壩、溢洪道等主要建筑物為5級。經實地勘查后得知，該水庫由攔河大壩、溢洪道、放水涵洞以及渠系建筑物組建而成，由于該水庫運行年限已久，且建設初期是由受益區組織群眾采取大兵團作戰法進行的施工，所以施工水平低、人工夯實基礎差、清基不徹底，加之壩體填筑時碾壓效果不良、結構密實度不均勻、填筑材料差，經測試后發現水庫蓄水位高程為850.12m，無法發揮其正常的效用價值。對此，為有效改善工程運行效果，提高結構穩固性，需結合工程實際情況實時加固設計工作，在明確其設計重點和施工管理難點的基礎上，不斷完善加固設計方案及施工管理措施，積極采取可靠的加固技術完成工程結構的優化調整，為其長效運營提供有力支持。

3.1 中小型水庫加固設計方案

1.優化混凝土加固設計

對中小型水庫開展加固設計工作時可采取混凝土加固技術進行細節優化。由于水庫病險問題大多是由結構裂縫及滲漏問題所造成的，所以可根據不同形式的壩型、壩基和病因采取與之相應的處理方式，當前，常見的水庫滲漏問題為均質、芯墻土壩的滲漏，在加固設計中可采用沖洗、混凝土防滲加固技術、壓力灌漿技術、薄壁抓斗技術等實施加固作業。就上述工程而言，在對其防水涵洞、閘井等進行維護時可增設大壩安全變形、水位、壩體浸潤線等觀測設施，及時對閘井工作閘門和檢修閘門進行維護。同時，還可利用專業設備對壩基滲漏區域進行造槽處理，并依照技術指標進行清孔換漿，將前期預埋的槽孔予以有效銜接，根據加固標準實施混凝土澆筑作業，由此構建混凝土防滲墻結構。此項加固處理技術的施工質量控制難度較大，對各操作環節的質量要求較高，因此必須加強工程管理意識，有效配合加固設計技術提高水庫加固設計的最終效果。

2.落實上下游壩坡的培厚加固設計

由于部分中小型水庫設有放空底孔，因此需結合實際情況落實上下游壩坡的培厚加固設計，以此避免上游削坡所造成的壩軸線下移等問題，以防增加中小型水庫的工程量，同時還能有效減少因削坡對原有防滲體所造成的破壞。在具體設計中，應充分考慮上游壩面的結構形式，結合上游壩面的防滲設計對上下游壩坡的培厚加固設計進行優化調整，保證加固設計的可行性。對于淺透水地基，可在壩腳處增設防滲齒墻，如若透水呈較深，可配合使用帷幕灌漿法、壩體上游面則可鋪設復合土工膜，以此同周圍的防滲帷幕構建為封閉式的防滲體系，以此來提高壩體穩固性，增強水庫加固效果。

3.規范高壓噴射灌漿加固設計

高壓噴射灌漿加固處理技術是有效提高中小型水庫結構強度的加固技術。實際操作中需要借助高壓設備和注漿管對漿液進行高壓噴射，進而將配制好的漿液噴射至砂卵石孔隙中，利用射流的切削、沖擊和攪拌作用促進漿液和地基結構的充分融合，進而實現結構穩定性的提升[3]。就上述工程案例來說，施工中相關人員可參考設計指標適當調整水庫周邊土體和旋噴樁密度，實現修復水庫壩體裂縫病害的目的，強化結構加固效果。在高壓噴射灌漿加固處理工作中，通常無需對地基結構進行大面積開挖，這在一定程度上降低工作難度，有效減少了對水庫結構的擾動，提高了水庫牢固性和安全性。需要注意的是，此方式的成本造價較高，在選用加固技術時應綜合考慮中小型水庫的實際建設情況和預期成本，在進行綜合分析后選擇合適的加固技術，保證水庫加固處理技術的可行性。

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4.嚴格把控泄水建筑物的加固設計

溢洪道結構設計不合理會給中小型水庫的安全運行造成極大風險?；诖?，在水庫加固設計中需要對泄水建筑結構進行加固設計，相關人員可結合水庫周邊流水的流速對溢洪道的泄洪水平進行綜合分析，深入研究水流流向、流態、流速等因素，降低水流對溢洪道的沖刷力，確保溢洪道泄流能力、水面線及消能設施設計的精準度，提高水庫運行的安全系數。在中小型水庫除險加固設計中均要結合水庫目前的實際情況及周邊環境對加固設計方案及技術進行合理分析，以全方位、多維度視角對水庫加固設計進行全面優化，通過綜合比對分析確定行之有效的加固設計方案，保證加固處理技術的高效性，以此規避水庫風險問題，確保其安全、長效的穩定運行。

3.2 中小型水庫加固設計管理的優化策略

3.2.1 結構加固設計管理策略

（1）做好壩體結構的加固設計

為實現中小型水庫加固設計的全面優化，針對壩體結構穩定性不高的問題，應及時采取有效措施加以改進。在對中小型水庫的整體結構進行細致分析后發現，導致壩體穩定性下降的因素包含了：壩體斷面偏陡、上游壩體滲透參數過小及浸潤線過高等原因。就壩體斷面偏陡問題來說，相關人員可結合實際情況適當加寬壩體斷面層，通過結構加培的方式提高壩體斷面的承重性能，以此達到加固目的；對于上游壩體參數過小導致水位驟降的現象，可通過減緩壩坡的方式及時排出上游壩體中的水資源，減輕土體重量，規避因含水量較大分散土體凝聚力，進而導致壩坡失穩的問題；關于浸潤線過高的問題，可優先采用棱體排水法，提高壩體內部排水及壩腳排水效率，實現對壩體含水量的合理控制，進而穩定壩體承載性能。

（2）提高壩基防滲能力

3.2.2 項目工程施工管理策略

（1）構建完善的工程施工管理體系

任何工程建設都需要嚴謹的制度加以約束，在對中小型水庫進行加固設計工作后，工程負責人還應加強施工管理工作的重視程度，依照中小型水庫的建設需求及實際情況構建完善的工程管理體系，結合相關法律法規增強管理制度的嚴謹性及權威性，讓現場監管人員做到“有章可循、有法可依”。在上述水庫工程項目施工中，工程負責人應同施工單位組建現場管理小組，選派能力強、綜合素質高的專業人員擔任小組組長，而管理小組的成員也要明確自身監管責任，真正將安全管理責任落實到位，在實際工作過程中，要嚴格遵守完善的工程管理制度，加強施工重點、操作難點等方面的監管力度，切實將工程監管責任貫徹到中小型水庫建設的全過程中[4]。此外，工程負責人還應就施工現場的實際情況制定安全防治措施，提高現場安全隱患的排查力度，避免因突發情況引發安全事故的現象，保證中小型水庫工程能順利完工。

（2）加大工程施工管理執行力度

安全管理和監控工作是伴隨中小型水庫工程施工進度的長期內容，在構建了完善的工程管理制度的基礎上，要嚴格遵守施工管理防范措施，提高強制性管理原則的執行力度，確保參與中小型水庫建設任務的全體員工都將施工管理責任放在工作的第一位，實現工程管理目標，真正將工程管理措施落實到中小型水庫的施工操作中?，F場監管人員要明確中小型水庫的施工重點、結構加固處理難點及施工高峰期，在此期間要嚴格控制施工操作，針對違規等不當行為要及時制止并進行正確引導，確保施工操作的規范性，這樣不僅能保護施工人員的安全，還能把控好施工進度，保證施工質量。同時要明確各環節的施工需求、施工標準以及安全管控等內容，避免盲目施工引發安全問題。

（3）落實工程施工的安全防范工作

在開展中小型水庫加固設計施工管理工作時，不僅要遵循安全第一的原則，還要強化預防為主的基本理念，落實工程施工的安全防范工作。相關人員要明確結構加固指標和建設要求，確定結構重點受力部位和加固區域，做好工程技術選擇工作，參考工程勘查數據對整體結構設計參數進行調整，通過統籌規劃消除潛在的風險因素。工程負責人也要根據中小型水庫的實際情況對可能存在的安全隱患進行逐一排除，并制定事故防治措施，以便應對緊急情況，降低結構坍塌及人員傷亡現象。在工程建設期間現場監管人員要定期巡視施工現場，及時發現現場存在的安全隱患問題，根據實際情況采取有效措施加以應對，真正將預防工作落實到位，保證中小型水庫整體結構和施工現場的安全性。

4 結束語

在中小型水庫加固設計和施工管理期間，要明確結構加固設計優化的核心內容、充分掌握工程管理重點，依照現代化水庫建設標準和工程管理的基本原則，強化結構加固設計的合理性、提高工程監管水平，增強安全監管力度，積極解決水庫潛在病險問題，真正將工程管理責任落實到位，以便充分發揮出中小型水庫的最大效益。