摘要：我區病險水庫的特點主要是防洪標準不能滿足要求，大壩存在滲漏問題，抗震標準不夠．大壩穩定和強度不能滿足要求等。除險加固設計應注意設計洪水標準、工程規模、設計深度和方案比選等問題。
　　關鍵詞：水庫；除險加固；設計；
　　一、我區水庫病害特點
　　我區絕大多數水庫修建于20世紀50一70年代．限于當時的技術水平和經濟能力．工程質量總體偏差。又以灌溉和防洪為主要功能，主要發揮社會效益，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。
　　占我區水庫總數絕對多數的是中小型水庫．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。
　　我區病險水庫主要有以下問題：
　　(1)防洪標準不能滿足規范要求
　　主要現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，設計洪水洪量、洪峰和洪水過程發生較大改變；②原設計防洪標準不能滿足現行規范要求；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．壩基和壩體防滲設計與處理標準偏低：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。大壩滲漏主要表現為：下游壩坡、壩腳或壩下游一定范圍出現集中滲漏、管涌、散浸、流土等，導致一定范圍沼澤化。
　　(3)抗震標準不夠
　　主要原因有：①建設年代久遠，當時對地震問題認識不足；②地震裂度及參數不斷修改補充。
　　(4)大壩穩定和強度不能滿足現行規范要求
　　主要原因有：①土石壩壩坡抗滑穩定、重力壩沿建基面或沿基礎深層軟弱結構面抗滑穩定不滿足現行規范要求；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時施工質量差，漿砌石或混凝土壩強度偏低；④混凝土結構碳化。
　　(5)泄水建筑物結構穩定和強度不能滿足現行規范要求
　　主要原因有：①結構出現裂縫；②溢流面及泄槽未襯砌或襯砌質量差，出現沖蝕破壞；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)輸水建筑物進口結構單薄，穩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，容易產生接觸沖刷破壞，危及大壩安全；②輸水隧洞襯砌結構施工質量差或設計不完善．出現裂縫、沖蝕、漏水，甚至剝離、露筋．影響隧洞結構安全。
　　(7)閘門、啟閉機和監控設備老化、銹蝕嚴重。部分設備超過折舊年限。需淘汰更新
　　(8)管理設施落后或不完善，監測設施失效或不完善
　　二、除險加固設計的特點
　　病險水庫除險加固設計具有較強的政策性和相對于新建工程更大的風險
　　①《水庫大壩安全評價導則》(SL258—2000)規定，水庫大壩安全評價以現行有效規池為準，工程質量評價、洪水標準、結構、滲流、抗震和金屬結構安全均需符合現行規范要求．因此，除險加同設計標準也應以現行設計規范為準。
　　②由于是已運行多年的工程，設計依據的水義、地質和運行管理等基礎資料通常較少，部分資料屬同憶整理，資料的不準確導致設計風險較大：實施過程中通常需采用動態優化設計方式．設計變更相對較多。
　　③涉及的專業多，但有專業工作量相對較少，對設計單位綜合能力和設計人員素質要求很高。
　　④我同病險水庫除險加固主要采用政府資金．除險加固設計是工程建設程序的重要環節，沒計單位提出加固方案后，按基建程序分級報批，審批環節多，設計周期長。
　　三、除險加固設計的主要內容
　　一般分為初步設計、招標設計和施工詳圖三階段。其中初步設計是確定加固項目和確定設計方案的重要階段，各專業主要工作包括以下內容：
　　(1)水文專業
　　收集當地水文、氣象資料，延長資料系列，復核設計洪水，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設計。
　　(2)地質專業
　　根據安全鑒定結論和建議，按設計要求進行地質勘探和巖土物理力學參數試驗，提出有關巖土物理力學參數．對壩體和壩基進行地質評價，從地質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)規劃專業
　　收集當地經濟社會發展基本資料，復核水庫工程規模和效益指標，對除險加固的必要性進行論述．復核水庫庫容曲線和水庫調度原則，按現有資料進行洪水調節計算，確定水庫特征水位。按有關政策規定，水庫除險加固一般不得提高工程規模和等級。
　　(4)水工專業
　　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計。方案主要從技術可靠、經濟合理、施工工期及對環境的影響等方面進行比較：比較方案在各方面應是成立的方案。對大壩滲流、結構穩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進行復核計算．必要時進行水工模型試驗。大壩等主要建筑物的安全監測設計亦屬于水工專業的內容。
　　(5)施工專業
　　對設計推薦方案和重要比較方案進行施工組織設計．提出施工導流方案、施工總體布置、總工期和各加固項目的主要施工技術等。
　　(6)金屬結構與機電專業在實際檢測資料的基礎上．對有關閘門、啟閉機及監控設備進行改造或更新設計
　　(7)環境保護和水土保持專業提加固工程壩區環境保護設計、水土保持方案及必要的投資。
　　(8)建筑交通專業
　　主要是完善管理設施方面的設計，涉及的主要內容包括防汛公路和管理房改造設計等內容。
　　(9)概算
　　根據加固工程施工組織設計、當地材料價格和水利行業定額編制設計概算。
　　(10)經濟評價分析計算加固工程項目經濟效益和年運行費用，進行國民經濟評價．必要時進行財務評價，論證項目的經濟合理性。
　　四、除險加固設計應注意的主要問題
　　1．設計洪水標準
　　我區對水利水電工程洪水標準作過多次調整，特別是“75•8”后一些水庫提高了洪水標準，致使部分水庫洪水標準偏高或偏低．加固設計時需按現行規范規定適當調整洪水標準。此外，有些中、小型水庫設計洪水標準歷經多次調整，未經有關政府部門批準，除險加固設計時需重新核定設計洪水標準。調整洪水標準時應遵循以下原則：
　　①洪水標準低于或高于現行規范要求，應按現行規范對洪水標準進行適當調整。若原防洪標準偏低，大幅度提高防洪標準技術上的難度較大，需增加的投資較多，一般采用規范下限值；如原防洪標準超過規范規定，調整洪水標準時，應盡量選用規范規定的洪水標準上限值。對洪水標準按規范規定提級時．應對水庫各建筑物安全現狀慎重研究．不宜將洪水標準定得過高
　　②有些水庫原設計洪水標準偏低，但滿足現行規范要求．加固設計時，對其設計洪水標準一般不作調整。
　　⑧“75•8”后部分水庫校核洪水標準定得很高．增設了非常溢洪道．或另提出保壩洪水標準．超過現行規范要求。加固設計時應研究非常泄洪設施(或措施)的可操作性，根據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．可考慮通過設置擋水子壩的措施滿足設計洪水標準，保留超標準洪水時的泄洪功能。
　　2．工程規模
　　一般情況下。加固設計不改變水庫功能和調整水庫規模。
　　①有些水庫實際運行時雖然起到了城鎮供水、水產養殖及旅游等作用，但加固設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。若當地政府承諾在一定時期內解決移民問題，可按原批準規模進行加固設計；若小能解決移民問題，宜調整水庫規模，適降低正常蓄水位和防洪限制水位。
　　③經充分論證．如確有必要且有可能結合除險加固增加水庫功能和抬高蓄水位，則應由受益方分攤投資。
　　3．設計深度和方案比選
　　在初步設計階段，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計，應進行方案比選．推薦方案和比較方案應達到同等深度。同時還應注意比較方案應是可行的方案，不可提出不可行的方案作為比較方案。
　　設計采用的方案應達到規定的設計深度，應按《水利水電工程設計工程量計算規定》計算相應階段的設計工程量．不得任意擴大或減少設計工程量。
　　4．土石壩滲流安全問題和防滲技術
　　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，當材料滲透性不滿足要求或防滲體產生裂縫時，壩體就會產生滲流異常，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，主要表現在下游壩坡和壩腳一定范圍存在散浸、管涌及流土等現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，排水及反濾設施淤堵和防滲體的破壞，也會導致壩體浸潤線增高，局部等勢線集巾，滲流坡降增大，從而產生集中滲漏。
　　對于土石壩的異常滲流現象采取何種適當的處理措施是土石壩加同設計的難題。按土石壩的滲流特點．處理滲流異常現象有兩類處理方式．一類是恢復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。對于我區大量存在的均質土壩和黏土心墻壩，比較穩妥可靠的處理方式是住壩體與壩基內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定的局部集中滲漏現象，不一定需要增設防滲措施，采取投資較少的排水、反濾措施可能是更優的方案。
　　20世紀90年代以前，增設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，垂直防滲施工技術發展較快，塑性混凝土防滲墻技術廣泛應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，我區一些地方推廣高壓擺噴和旋噴灌漿技術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難以形成連續可靠的防滲板墻。
　　除險加固設計實踐中，一些設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，這是不妥當的，兩者不具可比性。高噴灌漿的防滲效果與劈裂灌漿、充填灌漿相當，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形成連續可靠的防滲體系。方案比選時，可按需要選擇這幾種方案進行技術經濟比較。
　　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計時。應合理把握加固項目，納入加固的項目應從確保大壩安全角度考慮。按國家政策規定，水庫管理設施、防汛公路及庫壩區環境工程等項目可適當考慮部分補助性資金。對發電、城鎮供水等營利性設施一律不納入除險加固工程項目。
　　6．結構復核時的強度參數取值
　　加固設計時，需要根據建筑物的現狀．對其結構穩定和強度進行必要的復核計算。計算的材料參數應采用實際檢測指標，計算方法應符合現行規范要求。
　　土石壩抗滑穩定計算中，對壩體材料實際分區應根據施工實際斷面及補充勘探取得的地質資料綜合擬定．所需巖土物理力學參數，應根據施工檢測資料和補充的地勘試驗成果綜合確定。重力壩抗滑穩定計算采用的壩體與壩基抗剪強度參數，可根據原設計采用參數和壩基巖性類比確定．必要時通過鉆孔取樣試驗確定。混凝土結構應力和配筋復核計算采用的材料強度指標，應根據實際檢測資料確定。
　　五、結語
　　綜上所述，我區病險水庫數量多，險情復雜．嚴重威脅公共安全。為適應經濟社會發展的需要．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。病險水庫加固設計專業性強，對設計人員專業要求很高。本文分析了我區病險水庫的病害特點，提出加固設計的主要內容和設計中應注意的一些問題，以供病險水庫除險加固設計借鑒。