【摘 要】 加强水利工程除险加固设计技术的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对水利工程除险加固设计技术进行了研究，具有重要的参考意义。本文基于多年从事水利工程设计的相关工作经验，以水库除险加固设计为研究对象，论文首先分析了水库建筑中主要出现的问题，进而探讨了除险加固设计思路，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有所裨益。
　　【关键词】 水库；除险；加固；设计
　　引言：
　　由于历史和经济结构等原因，在城市化快速推进的今天，政府对水利设施尤其是农村水利建设依然欠账太多，导致在重大自然灾害到来之时，我国经济尤其是农业都要面临一次同样堪称灾难性的破坏。水库为防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用，然而由于各种原因，目前许多水库存在着防洪标准偏低，达不到有关规范和规定要求，再加上工程本身质量差、老化失修等问题，使许多水利工程不能充分发挥其兴利效益。
　　一、水利工程常见的险情
　　（一）护岸墙体崩塌
　　护岸墙体发生崩塌的原因分析是，当水流经过弯曲河段，凹岸迎流顶冲，岸脚泥砂遭受水流淘刷，并且愈演愈烈，导致堤岸崩塌。在一般情况下，高水位时顶冲点在凹岸下段，中、低水位时顶冲点逐步上移。由于水流冲刷堤岸，堤脚被淘空陡立，当水位高时因受水的抑制作用，堤岸崩塌情况发生较少。如果水位陡降，堤岸失去水压支持，加之岸上含水回渗，在堤岸脚已淘空的堤段，必然发生崩塌险情，另外，当高水位时，河宽水深且风浪大，此时堤身受風浪的反复侵袭，对于含粉土、砂料的堤岸也极易被风浪淘洗成为陡坎，堤基逐渐被淘空以致崩塌。此外滩岸含沙土太重，边坡甚陡，受水位急涨急落，河流冲刷侵蚀，淘空岸脚，而且由于土壤含水量大、抗剪力减弱，滩岸失去稳定，也会出现整块下塌。
　　（二）水闸工程常见险情
　　1.闸门关闭后仍有漏水或渗水。水闸闸门在关闭后仍然存在漏水或渗水现象，这种险情多发生在老化或年久失修的来水闸。分析原因，有闸门门槛上卡有物如水草、泡沫或布料等；闸身侧向渗水；止水橡皮破损；也有闸口破损等等。
　　2.闸室墩墙、翼墙被过往船只撞坏。过往船只尤其是大型动力船舶由于驾驶不当，常常造成闸室墩墙被撞坏。倘若过往的船舶在进入闸室时没有直道的话很容易偏向撞向墩墙，撞击严重还会出现墙墩钢筋裸露，时间一长钢筋生锈会对墩的寿命造成影响。同样，过往船舶碰撞常常是上下游的翼墙被破坏的主要原因，这会干扰到水闸的挡水功能。
　　（三）土坝工程常见险情
　　具体表现：一是散浸。散浸是指江水上涨，堤身泡水，水从堤内坡或坡脚附近渗出，严重的就会发生内脱坡、漏洞等险情。原因主要有堤身单薄，内坡过陡；堤身土质砂重，透水性强；堤质太差，筑堤时土块没有打碎，留有空隙，未夯实；堤内有隐患，如鼠洞、树根等。二是内脱坡。内脱坡是指堤背坡发生严重散浸时，没有及时处理，时问拖久，在堤顶、内肩或内坡发生向堤脚下挫的弧形裂缝，随着土壤结构被破坏，内坡就整体地向下滑动，形成脱坡。产生内脱坡的主要原因是渗水降低了堤坡土体的抗剪强度。三是土坝渗漏。原因主要是事前的设计考虑不周、事中的施工不规范以及后期的蛇鼠虾等动物打洞破坏坝体等所致。
　　二、水库建筑中主要出现的问题
　　主坝采用粘土实心墙的砂壳土坝，该坝顶宽3m，底宽25m，由于建坝过程中财力的限制加上施工技术的薄弱、建筑材料的不足，使坝体建筑存在很多遗留的问题，再由于水库的运行时间比较长因此出现的问题更加突出直接危机到主坝的安全，影响了水库的正常安全的运行。
　　2.1不能满足主坝坝体的规范要求
　　（1）主坝心墙和壳体填筑压实度不满足。为查清主坝坝体的填筑现状，采用探井、钻孔、物探等多种方法在2009年对主坝采取地质勘察。坝体填筑土压实度平均值心墙为0.86、坝壳土为0.91，均未满足规范要求。同时坝体土均匀性差、局部压实度严重不足而引起坝体塌陷，心墙土和坝壳土均为中等透水性和压缩性，阻水性差，水库运行期间主坝心墙渗透比大于允许渗透的比降，由于渗透导致变形的安全隐患存在。
　　（2）近坝库岸不稳定。老虎头水库近坝库岸边坡为花岗岩残坡积和全风化土质边坡，土体厚度一般大于5m，花岗岩残坡积或全风化土在库水的浸泡作用下强度降大，边坡岩性条件差；坝体建于山丘间低垭处，近坝岸坡基本呈凸状三面临水，库岸地形条件不利于岸坡的稳定。
　　2.2主坝坝基和坝肩清基不彻底
　　坝基岩土体主要为弱风化黑云长花岗岩，局部清基不彻底存在河流冲积形成的粗砂粘土透镜体；左坝肩顶部表层覆盖薄层花岗岩残坡积形成的含砂粘土，中部和下部表层为花岗岩全风化土和强风化层；右坝肩表层为花岗岩残坡积形成的含砂粘土，局部存在有松散耕植土往下主花岗岩全风土和强风化层。花岗岩残坡积形成的含砂粘土呈可塑～硬塑状态，中等压缩性；花岗岩全风化土和强风化层为一般裂隙很发育，岩体破碎、属碎块状结构。通过现场压水试验，该层的透水率亦比较大，多数段大于40Lu。由此可见，坝基和坝肩清基不彻底，存在严重渗漏，严重不利于大坝的稳定和安全。
　　三、除险加固设计
　　3.1主坝加固设计
　　风化的岩层中的造孔非常困难，右坝的坝基的风化岩石厚度采用5m～20m的帷幕进行灌浆的处理。混凝土塑性防渗墙坝轴线的中心线与中轴粘土心墙，粘土心墙在防渗墙施工的之后不能破坏。塑性混凝土全长360m防渗墙、高程为71.31m的墙顶、水位高于70.81m，主河床墙底为33.21m的高程、38.1m的墙高。风化岩石的厚度比较小左坝段是主河床段，混凝土防渗墙塑性在弱风化岩石层为0.5m，风化岩石右坝段厚度为5m～20m，风化岩石为1.0m的塑性混凝土防渗墙，帷幕灌浆处理主要采用对墙底风化岩石层并且为单排孔的2m孔距，弱风化岩层为5m的灌浆孔深入岩石，设计水头防渗墙设计为37m，防渗墙深度与现有的施工机械性能必须要考虑到，很多年在国内建设的类似工程防渗墙基础上有效的厚度是0.8m左右。塑性混凝土防渗墙主要性能指标为：弹性模量小于800MPa～1，000MPa，28d抗压强度不低于10.0MPa，防渗墙渗透系数小于1×10-7cm/s，允许渗透比降[J]为60～80。
　　（1）计算防渗墙的结构。
　　防渗墙的结构在计算中运用假定：①防渗墙和坝体土之间采取文克尔的假定，受荷载作用防渗墙主要直接支撑坝体土上，防渗墙与坝体土之间的变位必须要协调的处理，该点的变位与各点墙上的反力成正比，反力系数坝体土随着深度直线的变化随不同的地层进行变化。②外荷载在土坝坝体自重与水压力都在作用墙上，由于水库运行时间非常久，基本完成对主坝体的变形，因此墙体两侧的变形摩擦力产生小，防渗墙的主要工作条件的水平荷载的情况要多加注意。③取单宽等厚度墙作为计算简图，顶端视为自由端，底部视为铰接，采用有限差分法进行计算。
　　（2）施工工艺的主要防渗墙设计。
　　防渗墙的塑性混凝土建筑的施工主要采取膨润土浆液固壁、两钻法的造孔、混凝土泵送浇注。首先在施工过程中在槽段的两端来冲击钻主孔，冲击钻入岩0.5m～1.0m到达基岩。在造孔的过程中，槽内浆液面必须保持导向槽顶面下面的30cm～50cm，当浆液出现泄露的时候要采用堵漏与补浆的方法。
　　（3）施工工艺的主要帷幕灌浆设计。
　　右坝段防渗墙的底部出现风化的岩石主要采用帷幕灌浆处理方法，帷幕灌浆与上部混凝土不产生分叉从而连成在一体，在混凝土的防渗墙里面的钢管通过预埋钢管的底部产生风化岩层来进行灌浆的处理。10cm的预埋钢管的管径处在防渗墙的中间，其中的间距之间与孔距一样为2m。钢管预埋主要在清孔、造孔完成混凝土浇筑之前进行，采取定位的安装架进行固定。直径为20mm的定位架由钢筋连接而成，垂直方向上间距定位架在是10m。钢管安装固定之后主要对槽孔进行混凝土的浇注，浇筑强度达到设计强度的80%采用钻孔灌浆。