摘要：我區(qū)病險水庫的特點主要是防洪標(biāo)準不能滿足要求，大壩存在滲漏問題，抗震標(biāo)準不夠．大壩穩(wěn)定和強度不能滿足要求等。除險加固設(shè)計應(yīng)注意設(shè)計洪水標(biāo)準、工程規(guī)模、設(shè)計深度和方案比選等問題。
　　關(guān)鍵詞：水庫；除險加固；設(shè)計；
　　一、我區(qū)水庫病害特點
　　我區(qū)絕大多數(shù)水庫修建于20世紀50一70年代．限于當(dāng)時的技術(shù)水平和經(jīng)濟能力．工程質(zhì)量總體偏差。又以灌溉和防洪為主要功能，主要發(fā)揮社會效益，長期以來正常維護或更新投入不足，對于存在的病害未能及時處理，往往“積勞成疾”形成病險水庫。
　　占我區(qū)水庫總數(shù)絕對多數(shù)的是中小型水庫．其主要建筑物通常由擋水建筑物、泄水建筑物及輸水建筑物等組成，部分水庫有發(fā)電建筑物。其中，擋水大壩以土石壩居多，砌石壩次之：泄水建筑物多為獨立的溢洪道，部分小型水庫也有采用輸水與泄洪相結(jié)合的涵管；中小型工程的輸水建筑物多為壩下涵管和輸水隧洞。
　　我區(qū)病險水庫主要有以下問題：
　　(1)防洪標(biāo)準不能滿足規(guī)范要求
　　主要現(xiàn)象是大壩壩頂高程不夠或泄水建筑物泄流能力不足。主要原因有：①隨著水文資料系列的延長，設(shè)計洪水洪量、洪峰和洪水過程發(fā)生較大改變；②原設(shè)計防洪標(biāo)準不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；③泄水建筑物存在嚴重安全隱患，不能正常泄洪。
　　(2)運行年限較長的大壩普遍存在不同程度的滲漏問題。特別是土石壩，滲漏問題更加突出
　　主要原因有：①早年修建的土石壩和部分重力壩清基不徹底．壩基和壩體防滲設(shè)計與處理標(biāo)準偏低：②碾壓式土石壩填筑料不均勻，壓實度或密實度偏低；③壩體裂縫造成壩體和壩基長期滲漏沖刷形成集中滲漏通道。大壩滲漏主要表現(xiàn)為：下游壩坡、壩腳或壩下游一定范圍出現(xiàn)集中滲漏、管涌、散浸、流土等，導(dǎo)致一定范圍沼澤化。
　　(3)抗震標(biāo)準不夠
　　主要原因有：①建設(shè)年代久遠，當(dāng)時對地震問題認識不足；②地震裂度及參數(shù)不斷修改補充。
　　(4)大壩穩(wěn)定和強度不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求
　　主要原因有：①土石壩壩坡抗滑穩(wěn)定、重力壩沿建基面或沿基礎(chǔ)深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；②土石壩護坡缺損或沖刷破壞，正常維護不及時；③混凝土和漿砌石壩建設(shè)時施工質(zhì)量差，漿砌石或混凝土壩強度偏低；④混凝土結(jié)構(gòu)碳化。
　　(5)泄水建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強度不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求
　　主要原因有：①結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫；②溢流面及泄槽未襯砌或襯砌質(zhì)量差，出現(xiàn)沖蝕破壞；③泄水建筑物出口無消能工或消能工不完善，不能保證安全下泄洪水。
　　(6)輸水建筑物進口結(jié)構(gòu)單薄，穩(wěn)定和強度不能滿足要求
　　主要原因有：①早期修建的中小工程，涵管多為壩下埋管，容易產(chǎn)生接觸沖刷破壞，危及大壩安全；②輸水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差或設(shè)計不完善．出現(xiàn)裂縫、沖蝕、漏水，甚至剝離、露筋．影響隧洞結(jié)構(gòu)安全。
　　(7)閘門、啟閉機和監(jiān)控設(shè)備老化、銹蝕嚴重。部分設(shè)備超過折舊年限。需淘汰更新
　　(8)管理設(shè)施落后或不完善，監(jiān)測設(shè)施失效或不完善
　　二、除險加固設(shè)計的特點
　　病險水庫除險加固設(shè)計具有較強的政策性和相對于新建工程更大的風(fēng)險
　　①《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》(SL258—2000)規(guī)定，水庫大壩安全評價以現(xiàn)行有效規(guī)池為準，工程質(zhì)量評價、洪水標(biāo)準、結(jié)構(gòu)、滲流、抗震和金屬結(jié)構(gòu)安全均需符合現(xiàn)行規(guī)范要求．因此，除險加同設(shè)計標(biāo)準也應(yīng)以現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范為準。
　　②由于是已運行多年的工程，設(shè)計依據(jù)的水義、地質(zhì)和運行管理等基礎(chǔ)資料通常較少，部分資料屬同憶整理，資料的不準確導(dǎo)致設(shè)計風(fēng)險較大：實施過程中通常需采用動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方式．設(shè)計變更相對較多。
　　③涉及的專業(yè)多，但有專業(yè)工作量相對較少，對設(shè)計單位綜合能力和設(shè)計人員素質(zhì)要求很高。
　　④我同病險水庫除險加固主要采用政府資金．除險加固設(shè)計是工程建設(shè)程序的重要環(huán)節(jié)，沒計單位提出加固方案后，按基建程序分級報批，審批環(huán)節(jié)多，設(shè)計周期長。
　　三、除險加固設(shè)計的主要內(nèi)容
　　一般分為初步設(shè)計、招標(biāo)設(shè)計和施工詳圖三階段。其中初步設(shè)計是確定加固項目和確定設(shè)計方案的重要階段，各專業(yè)主要工作包括以下內(nèi)容：
　　(1)水文專業(yè)
　　收集當(dāng)?shù)厮�文、氣象資料，延長資料系列，復(fù)核設(shè)計洪水，提出施工分期洪水。大中型水庫還需完善或補充水文測報系統(tǒng)設(shè)計。
　　(2)地質(zhì)專業(yè)
　　根據(jù)安全鑒定結(jié)論和建議，按設(shè)計要求進行地質(zhì)勘探和巖土物理力學(xué)參數(shù)試驗，提出有關(guān)巖土物理力學(xué)參數(shù)．對壩體和壩基進行地質(zhì)評價，從地質(zhì)角度對除險加固方案提出建議，提出天然建筑材料料場性能和儲量。
　　(3)規(guī)劃專業(yè)
　　收集當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展基本資料，復(fù)核水庫工程規(guī)模和效益指標(biāo)，對除險加固的必要性進行論述．復(fù)核水庫庫容曲線和水庫調(diào)度原則，按現(xiàn)有資料進行洪水調(diào)節(jié)計算，確定水庫特征水位。按有關(guān)政策規(guī)定，水庫除險加固一般不得提高工程規(guī)模和等級。
　　(4)水工專業(yè)
　　針對各建筑物存在的問題，進行除險加同方案比選和推薦方案設(shè)計。方案主要從技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、施工工期及對環(huán)境的影響等方面進行比較：比較方案在各方面應(yīng)是成立的方案。對大壩滲流、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強度進行必要的驗算，對泄水建筑物和輸水建筑物過流能力和消能防沖措施應(yīng)進行復(fù)核計算．必要時進行水工模型試驗。大壩等主要建筑物的安全監(jiān)測設(shè)計亦屬于水工專業(yè)的內(nèi)容。
　　(5)施工專業(yè)
　　對設(shè)計推薦方案和重要比較方案進行施工組織設(shè)計．提出施工導(dǎo)流方案、施工總體布置、總工期和各加固項目的主要施工技術(shù)等。
　　(6)金屬結(jié)構(gòu)與機電專業(yè)在實際檢測資料的基礎(chǔ)上．對有關(guān)閘門、啟閉機及監(jiān)控設(shè)備進行改造或更新設(shè)計
　　(7)環(huán)境保護和水土保持專業(yè)提加固工程壩區(qū)環(huán)境保護設(shè)計、水土保持方案及必要的投資。
　　(8)建筑交通專業(yè)
　　主要是完善管理設(shè)施方面的設(shè)計，涉及的主要內(nèi)容包括防汛公路和管理房改造設(shè)計等內(nèi)容。
　　(9)概算
　　根據(jù)加固工程施工組織設(shè)計、當(dāng)?shù)夭牧蟽r格和水利行業(yè)定額編制設(shè)計概算。
　　(10)經(jīng)濟評價分析計算加固工程項目經(jīng)濟效益和年運行費用，進行國民經(jīng)濟評價．必要時進行財務(wù)評價，論證項目的經(jīng)濟合理性。
　　四、除險加固設(shè)計應(yīng)注意的主要問題
　　1．設(shè)計洪水標(biāo)準
　　我區(qū)對水利水電工程洪水標(biāo)準作過多次調(diào)整，特別是“75•8”后一些水庫提高了洪水標(biāo)準，致使部分水庫洪水標(biāo)準偏高或偏低．加固設(shè)計時需按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定適當(dāng)調(diào)整洪水標(biāo)準。此外，有些中、小型水庫設(shè)計洪水標(biāo)準歷經(jīng)多次調(diào)整，未經(jīng)有關(guān)政府部門批準，除險加固設(shè)計時需重新核定設(shè)計洪水標(biāo)準。調(diào)整洪水標(biāo)準時應(yīng)遵循以下原則：
　　①洪水標(biāo)準低于或高于現(xiàn)行規(guī)范要求，應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范對洪水標(biāo)準進行適當(dāng)調(diào)整。若原防洪標(biāo)準偏低，大幅度提高防洪標(biāo)準技術(shù)上的難度較大，需增加的投資較多，一般采用規(guī)范下限值；如原防洪標(biāo)準超過規(guī)范規(guī)定，調(diào)整洪水標(biāo)準時，應(yīng)盡量選用規(guī)范規(guī)定的洪水標(biāo)準上限值。對洪水標(biāo)準按規(guī)范規(guī)定提級時．應(yīng)對水庫各建筑物安全現(xiàn)狀慎重研究．不宜將洪水標(biāo)準定得過高
　　②有些水庫原設(shè)計洪水標(biāo)準偏低，但滿足現(xiàn)行規(guī)范要求．加固設(shè)計時，對其設(shè)計洪水標(biāo)準一般不作調(diào)整。
　　⑧“75•8”后部分水庫校核洪水標(biāo)準定得很高．增設(shè)了非常溢洪道．或另提出保壩洪水標(biāo)準．超過現(xiàn)行規(guī)范要求。加固設(shè)計時應(yīng)研究非常泄洪設(shè)施(或措施)的可操作性，根據(jù)實際情況研究是否保留非常溢洪道：在投資增加不多的情況下．可考慮通過設(shè)置擋水子壩的措施滿足設(shè)計洪水標(biāo)準，保留超標(biāo)準洪水時的泄洪功能。
　　2．工程規(guī)模
　　一般情況下。加固設(shè)計不改變水庫功能和調(diào)整水庫規(guī)模。
　　①有些水庫實際運行時雖然起到了城鎮(zhèn)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖及旅游等作用，但加固設(shè)計時原則上不將其增列為水庫功能。
　　②有些水庫由于未處理好移民問題影響正常運行．甚至一直處于降低水位運行，但除險加固費用一般不得用于解決移民遺留問題。若當(dāng)?shù)卣�府承諾在一定時期內(nèi)解決移民問題，可按原批準規(guī)模進行加固設(shè)計；若小能解決移民問題，宜調(diào)整水庫規(guī)模，適降低正常蓄水位和防洪限制水位。
　　③經(jīng)充分論證．如確有必要且有可能結(jié)合除險加固增加水庫功能和抬高蓄水位，則應(yīng)由受益方分攤投資。
　　3．設(shè)計深度和方案比選
　　在初步設(shè)計階段，對大壩防滲、壩體加高培厚、泄洪建筑物和輸水建筑物的改建等項目設(shè)計，應(yīng)進行方案比選．推薦方案和比較方案應(yīng)達到同等深度。同時還應(yīng)注意比較方案應(yīng)是可行的方案，不可提出不可行的方案作為比較方案。
　　設(shè)計采用的方案應(yīng)達到規(guī)定的設(shè)計深度，應(yīng)按《水利水電工程設(shè)計工程量計算規(guī)定》計算相應(yīng)階段的設(shè)計工程量．不得任意擴大或減少設(shè)計工程量。
　　4．土石壩滲流安全問題和防滲技術(shù)
　　土石壩筑壩材料具有一定滲透性．壩體滲流場的分布取決于不同區(qū)域筑壩材料的滲透性能。各類壩型對筑壩材料的滲透性能有一定要求，當(dāng)材料滲透性不滿足要求或防滲體產(chǎn)生裂縫時，壩體就會產(chǎn)生滲流異常，影響大壩安全和正常運行。病險水庫的土石壩一般都存在不同程度的滲流異常，主要表現(xiàn)在下游壩坡和壩腳一定范圍存在散浸、管涌及流土等現(xiàn)象土石壩滲透破壞的主要形式為集中滲漏及不同材料接觸面的接觸沖刷此外，排水及反濾設(shè)施淤堵和防滲體的破壞，也會導(dǎo)致壩體浸潤線增高，局部等勢線集巾，滲流坡降增大，從而產(chǎn)生集中滲漏。
　　對于土石壩的異常滲流現(xiàn)象采取何種適當(dāng)?shù)奶幚泶胧┦峭潦瘔渭油�設(shè)計的難題。按土石壩的滲流特點．處理滲流異常現(xiàn)象有兩類處理方式．一類是恢復(fù)或增強壩體防滲性能．另一類是在滲流出口采取排水和反濾措施。具體采用哪種方式需根據(jù)滲流異常的部位、滲漏量和浸潤線(滲壓力)的觀測資料綜合分析確定。對于我區(qū)大量存在的均質(zhì)土壩和黏土心墻壩，比較穩(wěn)妥可靠的處理方式是住壩體與壩基內(nèi)增加一道垂直防滲措施，但增沒垂直防滲措施的投資較大．有時還會對壩體產(chǎn)生較大損傷．影響壩體整體性。對于壩體一般性散浸和長期存在的比較穩(wěn)定的局部集中滲漏現(xiàn)象，不一定需要增設(shè)防滲措施，采取投資較少的排水、反濾措施可能是更優(yōu)的方案。
　　20世紀90年代以前，增設(shè)垂直防滲的主要方案有沖抓套井回填黏土防滲墻、倒掛井混凝土防滲墻、劈裂灌漿、充填灌漿等。近年，垂直防滲施工技術(shù)發(fā)展較快，塑性混凝土防滲墻技術(shù)廣泛應(yīng)用于壩體和壩基防滲處理．收到了較好的效果。
　　20世紀80年代以來，我區(qū)一些地方推廣高壓擺噴和旋噴灌漿技術(shù)處理壩體和壩基滲漏，部分工程收到了良好的效果：在用于處理壩體內(nèi)的薄弱部位時，可以起到充填和加固作用，總體上減少壩體滲透量，也收到一定的防滲效果。根據(jù)近年土壩加固工程實踐，高壓擺噴和旋噴灌漿存透水性總體較小、密實性相對較好的土體內(nèi)難以形成連續(xù)可靠的防滲板墻。
　　除險加固設(shè)計實踐中，一些設(shè)計人員在進行方案比較時，對土壩壩體防滲采用塑性混凝土防滲墻方案和高噴灌漿方案進行比較，這是不妥當(dāng)?shù)模瑑烧卟痪呖杀刃浴８邍姽酀{的防滲效果與劈裂灌漿、充填灌漿相當(dāng)，塑性混凝土防滲墻方案、沖抓套井回填防滲墻及倒掛井混凝土防滲墻方案均可存壩體內(nèi)形成連續(xù)可靠的防滲體系。方案比選時，可按需要選擇這幾種方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。
　　5．加固項目
　　目前，病險水庫除險加固工程一般是利用政府資金。政府投入資金，主要是保證水庫大壩發(fā)揮其社會效益，確保水庫大壩的防洪安全。因此，病險水庫加固工程設(shè)計時。應(yīng)合理把握加固項目，納入加固的項目應(yīng)從確保大壩安全角度考慮。按國家政策規(guī)定，水庫管理設(shè)施、防汛公路及庫壩區(qū)環(huán)境工程等項目可適當(dāng)考慮部分補助性資金。對發(fā)電、城鎮(zhèn)供水等營利性設(shè)施一律不納入除險加固工程項目。
　　6．結(jié)構(gòu)復(fù)核時的強度參數(shù)取值
　　加固設(shè)計時，需要根據(jù)建筑物的現(xiàn)狀．對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強度進行必要的復(fù)核計算。計算的材料參數(shù)應(yīng)采用實際檢測指標(biāo)，計算方法應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。
　　土石壩抗滑穩(wěn)定計算中，對壩體材料實際分區(qū)應(yīng)根據(jù)施工實際斷面及補充勘探取得的地質(zhì)資料綜合擬定．所需巖土物理力學(xué)參數(shù)，應(yīng)根據(jù)施工檢測資料和補充的地勘試驗成果綜合確定。重力壩抗滑穩(wěn)定計算采用的壩體與壩基抗剪強度參數(shù)，可根據(jù)原設(shè)計采用參數(shù)和壩基巖性類比確定．必要時通過鉆孔取樣試驗確定。混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力和配筋復(fù)核計算采用的材料強度指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)實際檢測資料確定。
　　五、結(jié)語
　　綜上所述，我區(qū)病險水庫數(shù)量多，險情復(fù)雜．嚴重威脅公共安全。為適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的需要．由各級政府組織對病害嚴重的病險水庫進行全面加固是必要的。病險水庫加固設(shè)計專業(yè)性強，對設(shè)計人員專業(yè)要求很高。本文分析了我區(qū)病險水庫的病害特點，提出加固設(shè)計的主要內(nèi)容和設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題，以供病險水庫除險加固設(shè)計借鑒。