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【摘 要】水利工程在我国经济发展过程中发挥着十分重要的作用，同时在农业灌溉及防洪工程中的重要性也越来越突显出来，水库具有防洪兴利作用，为人们生活提供了很大便利，所以必须加强对大坝的现状分析，及时对其进行除险加固设计，做到防患于未然。
【关键词】水库大坝；除险加固；防渗设计
一、水库除险加固施工的重要性
1、对水库进行除险加固施工是水库安全运行的重要保障
我国大部分水库都是上世纪六七十年代建设的，当时由于受制于技术、资金和施工工艺的影响，水库的质量都达不到当前的质量标准要求，再加之年久失修，导致使用过程中的水库存在较大的安全隐患，威胁着广大人民群众的生命财产安全，所以对这部分水库进行除险加固具有必然性和迫切性。通过除险加固，有效的解决水库存在的问题，确保其能够保证农业生产的需求，对自然灾害起到良好的预防作用，为我国水利建设事业的发展奠定良好的基础。
2、加强水库除险加固施工是经济和社会发展的必然要求
当前我国现有的水库数量较多，其主要为农业生产灌溉和养鱼等提供水资源的供应，起到良好的防洪作用，同时还要下游的农田和公路起到较好的保护作用。近年来，我国一味的强调经济的发展，对自然保护力度不够，从而导致自然环境受到较大的破坏，生态平衡性失调，这就导致自然灾害频繁发生，不仅给我们带来严重的经济损失，而且还是对人们生命财产安全带来较大的威胁，所以当前水库的建设是防洪抗洪的重要工作之一。水库不仅可以对洪水起到拦截作用，而且还可以保护下游的农田、道路和村庄，确保人民群众生命财产的安全。但当前很大一部分水库由于年久失修存在较大的安全隐患，所以需要对其进行除险加固施工，确保水库能够安全运行，使其在经济发展过程中发挥重要作用，为人民群众的生命财产安全提供一道重要的屏障。
二、防渗处理技术在水库除险加固工程中的运用
1、混凝土防渗墙技术
混凝土防渗墙是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一，也是应用较早的工程防渗技术。其施工工序较为复杂，主要包括固壁泥浆、清孔换浆、连接槽孔、混凝土浇筑。在实际施工中，对槽孔控制与混凝土浇筑的要求非常高。比如，在造孔中，需要将孔内泥浆保持在导墙顶面下30-50cm，孔斜率不超过0.4%，槽孔位偏差不超过3cm。槽孔嵌入基岩深度需要达到设计标准，同时在泥浆固壁中存放新制膨润土浆24小时，在水化溶胀之后，予以使用。在完成清孔1小时之后，保证孔底淤泥厚度不超过10cm。在清孔合格之后，在4小时之内进行混凝土浇筑。在混凝土浇筑施工中，一定要保证混凝土配合比的合理，严格检测混凝土质量，同时对拌和时间、速度等指标予以监理审批。现阶段，此项技术越来越成熟，工艺流程也越来越完善，具有较低弹性模量、较大极限变形、较小弹性比等特点，充分发挥了防渗作用。然而，此项技术也存在着一定的不足，其形成墙体和地基之间的连接不牢固，使用的机械 设备较为大型，影响了小型大坝的运用。
2、复合土工膜防渗处理技术
复合土工膜作为一种较为新颖的工程材料，主要由土工织物、土工膜构成，具有良好的防渗效果。在渗漏水库坡面上，铺设复合土工膜之后，在铺设砂垫层与混凝土，就可以形成一个相对封闭、完整的防渗系统。近些年来，我国采用的土工膜防渗堆石坝坝高超过了60m，取得了一定的防渗成效。在铺设复合土工膜的时候，要求应力平均，松紧适宜，不要出现绷拉过紧的情况；同时，要求复合土工膜和土面进行紧密连接，不得留有空隙，在铺设之前，需要对坡面进行平整与压实，在验收合格之后，才可以进行复合土工膜的铺设。其施工流程主要包括：施工准备、铺设复合土工膜、拼接复合土工膜、质检、铺设垫层、铺设混凝土保护层、质量验收。为了便于施工，在铺设复合土工膜的时候，尽可能选用宽幅的，减少现场拼接，根据施工现场的实际情况，尽量在单位内完成复合土工膜的拼接，卷在钢管上，运到施工现场予以铺设，并且在暖和干燥的天气下施工，要求施工人员穿平底鞋或者软胶鞋，禁止穿钉鞋，以免踩坏复合土工膜，保证施工的整体质量。此项技术非常容易受到天气因素的影响，为此，在施工中，一定要予以充分考虑，保证施工顺利进行的同时，确保施工质量达标。
3、高压喷射灌浆防渗处理技术。高压喷射灌浆防渗处理技术就是在一定压力下，使浆液通过注浆管，从高压喷嘴中射出，注入地基，在射流的切削、搅拌、冲击的作用下，实现浆液和地基的有效融合，对地基产生渗透、挤压等作用，提高旋喷桩与周围土体的承载力与密度，达到预期的处理效果。其主要可以在构筑防渗墙体、地下构筑物修补、加固地基等工程当中应用。高压喷射灌浆防渗处理技术的可控性、可灌性较好，同时具有节约灌浆材料的特点，目前发展较为快速。其具有不需明挖、施工现场小的优势，在水库除险加固工程中得到了广泛应用。然而，此种技术成本较高，对现场电力设备要求较高，从性价比角度分析，其防渗效益较低。
三、坝体加固渗漏技术的案例
大坝的加固是提升整个坝坡结构坚固性的基础，坚固的坝坡内部结构才能提升整个工程的抗剪强度，高压旋喷造防渗墙设计、高压旋喷墙质量检查、并且还可以利用开挖回填、放缓坝坡、增设防滑体的方式进行相对应的防滑设施增添，并将土料进行掺和。从而确保坝体加固渗漏技术的有效性，全面保障整个水库大坝的质量稳定性。
例如：某水库大坝坝址以上集雨面积0.85km2，最大坝高13.2m，水库总库容为20.7万m3。水库大坝于1959年11月动工兴建，1963年12月大坝工程完工并蓄水运行。大坝为均质土坝，最大坝高13.2m，坝顶高程900.0m，坝底开挖高程886.8m，坝体平均建基面高程886.8m，坝顶长54.1m，坝顶厚度4.4m。上游坝坡采用块石砌护，单坡，坡比为1：2.2，下游坝坡种草，高程893.4m设置马道，马道下坡比为1：2.27，上坡比为1：1.65，坝趾处设置堆石棱体式防渗措施，棱体顶宽为2.9m，內坡为1：0.5，外坡为1：2.41。该水库是以灌溉为主，结合防洪、养殖的综合利用的小（二）型水库。水库大坝为5级建筑物，正常高水位897.0m，按照《水利水电工程等线划分及防洪标准》（SL252-2000）规范复核，大坝30年一遇设计洪水位898.5m，300年一遇洪水校核洪水位898.97m。 根据土工颗粒分析成果，其粘粒含量为24.4%～47.1%，粘粒含量偏大，塑性指数7.2～13.5，总体土料质量一般。本次对坝身填土采用土样室内分析结合野外现场注水试验方法，素填土①土样室内试验渗透系数范围值KV20=6.3E-06-4.0E-05（cm/s），平均值为2.45E-05（cm/s）；Kh20=6.9E-06～4.8E-05（cm/s），平均值为2.22E-05（cm/s）。钻孔现场注水试验渗透系数K=5.85E-05～4.60E-04（cm/s），平均值为1.98E-04（cm/s），属弱-中透水性，坝体填筑土以残坡积（粉质粘土）混凝灰岩风化砂土挖方回填为主，物质成分不均一，坝体填筑料差，施工质量差，大坝土体实验最大干密度为1.66g/cm3，实际干密度平均值1.37g/cm3，压实度平均值82.5%，达不到现行设计参考标准要求的96%（针对3级以下中坝，规范未对4～5级大坝作出规定）。分析造成大坝渗流的主要原因有：①坝身填筑质量差，导致坝体内部存在渗流通道。②坝基、坝体与基础接触部位没有进行防渗处理。因此对坝体进行防渗高压喷浆，对坝基及接触段进行帷幕灌浆，减少渗流量。
（1）坝体单管高压旋喷防渗墙方案设计
旋喷防渗墙坝轴线选择：根据大坝地形地质及应力条件，在土坝轴线上游打设高压旋喷防渗墙，旋喷防渗墙坝轴线选择平行原坝轴线，相距7.35m，墙深至坝基强风化层底部。
（2）加固后渗流安全性态的分析与评价
①计算断面和计算方法
大坝为均质土坝，计算断面选用大坝最大断面进行计算，大坝渗流计算采用河海大学编写的“水工结构有限元分析系统（AutoBANKV6.1）”软件进行分析，该软件为加入边界条件后应用有限元进行分析。
②计算工况
a.上游库水位为正常蓄水位897.8m，下游无水时渗流稳定分析；
b.上游库水位为设计洪水位898.59m，下游无水时渗流稳定分析；
c.上游库水位为校核洪水位899.07m，下游无水时渗流稳定分析；
d.上游库水位为校核洪水位899.07m，骤降至溢洪道堰顶高程897.0m，下游无水时渗流稳定分析。
③计算成果
a.工况1正常蓄水位情况：上游水位为正常蓄水位897.80m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=9.0cm3/s·m，最大水力坡降0.12，出现在大坝上游面897.8m高程渗流入口处。
b.工况2设计洪水位情况：上游水位为设计洪水位898.59m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=11.0cm3/s·m，最大水力坡降0.13，出现在大坝上游面898.59m高程渗流入口处。
c.工况3校核洪水位情况：上游水位为校核洪水位899.07m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=11.6cm3/s·m，最大水力坡降0.14，出现在大坝上游面899.07m高程渗流入口处。
d.工况4水位骤降情况：上游水位为校核洪水位899.07m骤降至溢洪道堰顶高程897.0m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=11.8cm3/s·m，最大水力坡降0.20，出现在大坝上游面899.07m高程渗流入口处。
④成果分析
根据大坝填土颗粒分析试验成果，判定大坝填土渗透变形类型为流土。参照太沙基公式JB=（G-1）×（1-n），计算得流土临界坡降为JB=0.88，允许坡降为[JB]=0.59。由上计算可知，各工况下渗透坡降均小于[JB]，大坝渗流性态安全。
⑤结論
根据渗流分析，大坝渗流计算成果见表1。
根据以上渗流分析，采用单管高压旋喷防渗墙处理后，各工况水力坡降J<[J]允[《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）编制说明]，满足规范要求。
结束语
综上所述，水库大坝的除险加固防渗设计要从具体的施工项目上进行设计和施工，提高大坝水库的实际使用能力和抗震能力，采用有效的防渗处理技术，提高水库工程的施工质量，为人们的财产生命安全提供了可靠保障，促进了水利事业的健康、可持续发展。
参考文献：
[1] 李华生.水库除险加固工程混凝土防渗墙施工工艺探讨[J].中国水运（下半月），2011（05）.
[2]王东坡，张巧莲.水库除险加固工程大坝防渗方案优选[J].河南水利与南水北调，2011（18）.
[3]严祖文，魏迎奇，张国栋.病险水库除险加固现状分析及对策[J].水利水电技术，2010（10）.
【关键词】水库大坝；除险加固；防渗设计
一、水库除险加固施工的重要性
1、对水库进行除险加固施工是水库安全运行的重要保障
我国大部分水库都是上世纪六七十年代建设的，当时由于受制于技术、资金和施工工艺的影响，水库的质量都达不到当前的质量标准要求，再加之年久失修，导致使用过程中的水库存在较大的安全隐患，威胁着广大人民群众的生命财产安全，所以对这部分水库进行除险加固具有必然性和迫切性。通过除险加固，有效的解决水库存在的问题，确保其能够保证农业生产的需求，对自然灾害起到良好的预防作用，为我国水利建设事业的发展奠定良好的基础。
2、加强水库除险加固施工是经济和社会发展的必然要求
当前我国现有的水库数量较多，其主要为农业生产灌溉和养鱼等提供水资源的供应，起到良好的防洪作用，同时还要下游的农田和公路起到较好的保护作用。近年来，我国一味的强调经济的发展，对自然保护力度不够，从而导致自然环境受到较大的破坏，生态平衡性失调，这就导致自然灾害频繁发生，不仅给我们带来严重的经济损失，而且还是对人们生命财产安全带来较大的威胁，所以当前水库的建设是防洪抗洪的重要工作之一。水库不仅可以对洪水起到拦截作用，而且还可以保护下游的农田、道路和村庄，确保人民群众生命财产的安全。但当前很大一部分水库由于年久失修存在较大的安全隐患，所以需要对其进行除险加固施工，确保水库能够安全运行，使其在经济发展过程中发挥重要作用，为人民群众的生命财产安全提供一道重要的屏障。
二、防渗处理技术在水库除险加固工程中的运用
1、混凝土防渗墙技术
混凝土防渗墙是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一，也是应用较早的工程防渗技术。其施工工序较为复杂，主要包括固壁泥浆、清孔换浆、连接槽孔、混凝土浇筑。在实际施工中，对槽孔控制与混凝土浇筑的要求非常高。比如，在造孔中，需要将孔内泥浆保持在导墙顶面下30-50cm，孔斜率不超过0.4%，槽孔位偏差不超过3cm。槽孔嵌入基岩深度需要达到设计标准，同时在泥浆固壁中存放新制膨润土浆24小时，在水化溶胀之后，予以使用。在完成清孔1小时之后，保证孔底淤泥厚度不超过10cm。在清孔合格之后，在4小时之内进行混凝土浇筑。在混凝土浇筑施工中，一定要保证混凝土配合比的合理，严格检测混凝土质量，同时对拌和时间、速度等指标予以监理审批。现阶段，此项技术越来越成熟，工艺流程也越来越完善，具有较低弹性模量、较大极限变形、较小弹性比等特点，充分发挥了防渗作用。然而，此项技术也存在着一定的不足，其形成墙体和地基之间的连接不牢固，使用的机械 设备较为大型，影响了小型大坝的运用。
2、复合土工膜防渗处理技术
复合土工膜作为一种较为新颖的工程材料，主要由土工织物、土工膜构成，具有良好的防渗效果。在渗漏水库坡面上，铺设复合土工膜之后，在铺设砂垫层与混凝土，就可以形成一个相对封闭、完整的防渗系统。近些年来，我国采用的土工膜防渗堆石坝坝高超过了60m，取得了一定的防渗成效。在铺设复合土工膜的时候，要求应力平均，松紧适宜，不要出现绷拉过紧的情况；同时，要求复合土工膜和土面进行紧密连接，不得留有空隙，在铺设之前，需要对坡面进行平整与压实，在验收合格之后，才可以进行复合土工膜的铺设。其施工流程主要包括：施工准备、铺设复合土工膜、拼接复合土工膜、质检、铺设垫层、铺设混凝土保护层、质量验收。为了便于施工，在铺设复合土工膜的时候，尽可能选用宽幅的，减少现场拼接，根据施工现场的实际情况，尽量在单位内完成复合土工膜的拼接，卷在钢管上，运到施工现场予以铺设，并且在暖和干燥的天气下施工，要求施工人员穿平底鞋或者软胶鞋，禁止穿钉鞋，以免踩坏复合土工膜，保证施工的整体质量。此项技术非常容易受到天气因素的影响，为此，在施工中，一定要予以充分考虑，保证施工顺利进行的同时，确保施工质量达标。
3、高压喷射灌浆防渗处理技术。高压喷射灌浆防渗处理技术就是在一定压力下，使浆液通过注浆管，从高压喷嘴中射出，注入地基，在射流的切削、搅拌、冲击的作用下，实现浆液和地基的有效融合，对地基产生渗透、挤压等作用，提高旋喷桩与周围土体的承载力与密度，达到预期的处理效果。其主要可以在构筑防渗墙体、地下构筑物修补、加固地基等工程当中应用。高压喷射灌浆防渗处理技术的可控性、可灌性较好，同时具有节约灌浆材料的特点，目前发展较为快速。其具有不需明挖、施工现场小的优势，在水库除险加固工程中得到了广泛应用。然而，此种技术成本较高，对现场电力设备要求较高，从性价比角度分析，其防渗效益较低。
三、坝体加固渗漏技术的案例
大坝的加固是提升整个坝坡结构坚固性的基础，坚固的坝坡内部结构才能提升整个工程的抗剪强度，高压旋喷造防渗墙设计、高压旋喷墙质量检查、并且还可以利用开挖回填、放缓坝坡、增设防滑体的方式进行相对应的防滑设施增添，并将土料进行掺和。从而确保坝体加固渗漏技术的有效性，全面保障整个水库大坝的质量稳定性。
例如：某水库大坝坝址以上集雨面积0.85km2，最大坝高13.2m，水库总库容为20.7万m3。水库大坝于1959年11月动工兴建，1963年12月大坝工程完工并蓄水运行。大坝为均质土坝，最大坝高13.2m，坝顶高程900.0m，坝底开挖高程886.8m，坝体平均建基面高程886.8m，坝顶长54.1m，坝顶厚度4.4m。上游坝坡采用块石砌护，单坡，坡比为1：2.2，下游坝坡种草，高程893.4m设置马道，马道下坡比为1：2.27，上坡比为1：1.65，坝趾处设置堆石棱体式防渗措施，棱体顶宽为2.9m，內坡为1：0.5，外坡为1：2.41。该水库是以灌溉为主，结合防洪、养殖的综合利用的小（二）型水库。水库大坝为5级建筑物，正常高水位897.0m，按照《水利水电工程等线划分及防洪标准》（SL252-2000）规范复核，大坝30年一遇设计洪水位898.5m，300年一遇洪水校核洪水位898.97m。 根据土工颗粒分析成果，其粘粒含量为24.4%～47.1%，粘粒含量偏大，塑性指数7.2～13.5，总体土料质量一般。本次对坝身填土采用土样室内分析结合野外现场注水试验方法，素填土①土样室内试验渗透系数范围值KV20=6.3E-06-4.0E-05（cm/s），平均值为2.45E-05（cm/s）；Kh20=6.9E-06～4.8E-05（cm/s），平均值为2.22E-05（cm/s）。钻孔现场注水试验渗透系数K=5.85E-05～4.60E-04（cm/s），平均值为1.98E-04（cm/s），属弱-中透水性，坝体填筑土以残坡积（粉质粘土）混凝灰岩风化砂土挖方回填为主，物质成分不均一，坝体填筑料差，施工质量差，大坝土体实验最大干密度为1.66g/cm3，实际干密度平均值1.37g/cm3，压实度平均值82.5%，达不到现行设计参考标准要求的96%（针对3级以下中坝，规范未对4～5级大坝作出规定）。分析造成大坝渗流的主要原因有：①坝身填筑质量差，导致坝体内部存在渗流通道。②坝基、坝体与基础接触部位没有进行防渗处理。因此对坝体进行防渗高压喷浆，对坝基及接触段进行帷幕灌浆，减少渗流量。
（1）坝体单管高压旋喷防渗墙方案设计
旋喷防渗墙坝轴线选择：根据大坝地形地质及应力条件，在土坝轴线上游打设高压旋喷防渗墙，旋喷防渗墙坝轴线选择平行原坝轴线，相距7.35m，墙深至坝基强风化层底部。
（2）加固后渗流安全性态的分析与评价
①计算断面和计算方法
大坝为均质土坝，计算断面选用大坝最大断面进行计算，大坝渗流计算采用河海大学编写的“水工结构有限元分析系统（AutoBANKV6.1）”软件进行分析，该软件为加入边界条件后应用有限元进行分析。
②计算工况
a.上游库水位为正常蓄水位897.8m，下游无水时渗流稳定分析；
b.上游库水位为设计洪水位898.59m，下游无水时渗流稳定分析；
c.上游库水位为校核洪水位899.07m，下游无水时渗流稳定分析；
d.上游库水位为校核洪水位899.07m，骤降至溢洪道堰顶高程897.0m，下游无水时渗流稳定分析。
③计算成果
a.工况1正常蓄水位情况：上游水位为正常蓄水位897.80m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=9.0cm3/s·m，最大水力坡降0.12，出现在大坝上游面897.8m高程渗流入口处。
b.工况2设计洪水位情况：上游水位为设计洪水位898.59m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=11.0cm3/s·m，最大水力坡降0.13，出现在大坝上游面898.59m高程渗流入口处。
c.工况3校核洪水位情况：上游水位为校核洪水位899.07m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=11.6cm3/s·m，最大水力坡降0.14，出现在大坝上游面899.07m高程渗流入口处。
d.工况4水位骤降情况：上游水位为校核洪水位899.07m骤降至溢洪道堰顶高程897.0m，下游无水时，坝体单宽总渗流量q=11.8cm3/s·m，最大水力坡降0.20，出现在大坝上游面899.07m高程渗流入口处。
④成果分析
根据大坝填土颗粒分析试验成果，判定大坝填土渗透变形类型为流土。参照太沙基公式JB=（G-1）×（1-n），计算得流土临界坡降为JB=0.88，允许坡降为[JB]=0.59。由上计算可知，各工况下渗透坡降均小于[JB]，大坝渗流性态安全。
⑤结論
根据渗流分析，大坝渗流计算成果见表1。
根据以上渗流分析，采用单管高压旋喷防渗墙处理后，各工况水力坡降J<[J]允[《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）编制说明]，满足规范要求。
结束语
综上所述，水库大坝的除险加固防渗设计要从具体的施工项目上进行设计和施工，提高大坝水库的实际使用能力和抗震能力，采用有效的防渗处理技术，提高水库工程的施工质量，为人们的财产生命安全提供了可靠保障，促进了水利事业的健康、可持续发展。
参考文献：
[1] 李华生.水库除险加固工程混凝土防渗墙施工工艺探讨[J].中国水运（下半月），2011（05）.
[2]王东坡，张巧莲.水库除险加固工程大坝防渗方案优选[J].河南水利与南水北调，2011（18）.
[3]严祖文，魏迎奇，张国栋.病险水库除险加固现状分析及对策[J].水利水电技术，2010（10）.