水库大坝病害分析及整治设计

摘要：本文依据中小型水库土石坝病害整治设计的经验，主要介绍了碾压式土石坝在除险加固设计时的坝坡抗滑稳定计算、坝坡加固设计、大坝渗漏整治设计的几点体会，并对遇到的问题和处理方法进行了探讨。

关键词：水库大坝；病害分析；整治设计

1坝坡抗滑稳定计算

在进行病险水库整治设计时，必须进行坝坡抗滑稳定计算，作为设计依据。

1.1原坝坡的稳定复核对大坝的稳定性，除根据安全鉴定报告结论和现场察勘以及运行资料来判断外，还应进行稳定计算。其目的是：①对安全鉴定结论进行复核；②检验试验数据的合理性。由于可能受时间、天气、经费等条件的影响，使所取土样与实际运行条件有差异，或土样偏少，无法完全反映土体的运行状况，这就需要利用计算对试验数据进行检验。

1.2整治后坝坡抗滑稳定计算计算工况按《碾压式土石坝设计规范》（SL274―2001）的要求选择可能出现的工况。在初步计算时，只需计算对坝坡稳定最不利的情况。对于上游坝坡，在稳定渗流期，上游水位越高对坝坡稳定越有利，所以一般只要库空（水位在1/3坝高处）或死水位时上游坝坡稳定，其它水位时上游坝坡就会稳定；在水位降落期，水位降幅越大，持续时间越短，坝坡越不稳定。计算中根据水库运行时可能出现的运行状况，先选择最危险的情况进行计算。对于下游坝坡，只计算稳定渗流期的坝坡稳定情况，一般上游水位越高对下游坝坡稳定越不利，对开敞式溢洪道的大坝，由于在设计和校核洪水时，洪水历时很短，没有形成稳定渗流就降到正常水位，因此可以先计算上游正常水位时下游坝坡稳定性；对有闸溢洪道的大坝，可先计算最高洪水时的情况。

2病害原因

主要从以下几个方面分析：①坝基、坝肩的水文地质情况，基础的岩性、裂隙分布、吸水率，工程修建时的处理措施等；②大坝修建时的填筑情况，是否存在不利填筑面；③查清防渗体是否满足要求，有无排水棱体及排水棱体是否失效；④查清白蚁分布情况；⑤坝体断面尺寸是否满足规范要求。当原资料缺失或无资料时，应补充土工实验和地质勘探，认真分析导致大坝出现病害的原因，然后才能“对症下药”，对大坝进行科学合理的设计。

3坝坡加固设计

3.1上游削坡减载与抛石压脚相结合，下游培厚加固设计时，根据坝坡稳定计算结果，选择适当的抛石位置，增大阻滑力，并将上部坝坡削为稳定边坡。选择合理的抛石位置尤其重要，靠坝轴线不能超过原坝体最危险滑弧最底处所对应的位置，否则会增大滑动力，但也不能过于靠前，错过滑弧的出露点而起不到抗滑作用。

上游削坡后，坝轴线相应下移，根据规范确定坝顶宽度和高程是否满足要求，然后对坝顶、下游坝坡培厚加固，设计时根据料场情况，选择经济合理的填筑料和坝坡。一般情况下，下游坝坡较上游坝坡陡一些，坡度选择与填筑料密切相关，对于风化石渣料，初拟可选1：2一l：2.5，同时下游坝脚设排水棱体，其顶部设便于施工和检查观测的马道。初拟后对上下游坝坡的最不利运行工况进行稳定计算，判断是否满足规范要求，不满足的需适当调整再进行计算，直到满足规范要求为止，使设计坝体既安全又经济。

3.2上下游坝坡的培厚加固设计对于有放空底洞的水库，在放干水后对灌溉等影响不大。这样可避免因上游削坡造成坝轴线下移而增加工程量；对于原大坝下游不存在稳定问题的坝体整治，这种方案也更经济合理，同时它可以和上游坝面的防渗设计相结合。

4大坝渗漏整治设计

4.1渗漏原因分析大坝渗漏一般有以下几个方面的原因：①坝基、坝肩存在渗漏裂隙、软弱夹层、风化破碎带等渗漏通道；②坝体和坝基接触带之间渗漏；③坝体渗漏或防渗体破坏，但下游排水棱体有效。这三种渗漏情况，一般从大坝外观上看，坝脚有漏水存在，下游坝坡看不到明显的散浸点和水草特别茂盛的现象；④坝体渗漏或防渗体破坏，下游排水棱体失效。

4.2防渗设计

4.2.1坝基、坝肩及接触带渗漏处理对坝基、坝肩渗漏，一般采用沿坝轴线（均质坝）或防渗体底部位置及坝肩进行帷幕灌浆，其深度控制在相对不透水层（5～1OLU）以下3m一5m，灌入纯水泥浆或水泥砂浆。帷幕灌浆宜采用一排灌浆孔，孔距1.5m一2.Om，基岩破碎带采用两排或多排。基岩与坝体接触带渗漏处理，可以在帷幕灌浆结束时，在接触带灌入水泥粘土浆，浆液由稀到浓逐渐改变，粘土含量可适当加大，同时注意控制灌浆压力，在接触带形成水泥粘土塞，使帷幕与坝身形成统一封闭的整体。坝肩帷幕顶部灌至水库正常蓄水位，两边延伸至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处，使坝基、坝体和坝肩形成一个完整封闭的防渗体系。

4.2.2坝体防渗设计（1）防渗墙。当坝体孔隙率较大，其它防渗方式不易满足防渗要求时，可沿坝轴线设一道混凝土防渗墙，底部深入基岩lm～2m，并与基础帷幕灌浆连接，墙厚一般取60cm～80cm。（2）充填灌浆。（3）上游坝面铺设复合土工膜防渗。它适合于各种原因引起的坝体渗漏，设计时必须注意：土工膜与上游坝脚（水下部分）防渗体的结合以及与坝基、大坝周围与岸坡接触处的连接，不能出现防渗“空档”。例如，坝体采用土工膜，而基岩帷幕却设在坝轴线处，这样坝体与基岩接触面就形成渗漏通道。

5小结

总之，大坝除险加固设计要本着“综合治理，因地制宜，就地取材，经济科学”的原则进行