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摘要：在小型病险水库的前期勘察设计过程中，建设资金有限，设计方案要求具有较强的针对性，排除水库存在的病险问题，同时尽量节约投资。通过数个工程的设计，归纳总结出水库主要建筑物的加固方案设计的经验和建议，对未来类似工程的设计工作起到参考指导的作用。
关键词：小型；病险水库；加固设计
Analysis and Countermeasures of Common Problems in Reinforcement Design of Small Dangerous Reservoirs
In the preliminary survey and design process of small-sized dangerous reservoirs，the construction funds are limited，and the design scheme requires strong pertinence，eliminating the dangerous problems existing in reservoirs and saving investment as much as possible.Through the design of several projects，the experiences and suggestions of the reinforcement scheme design of the main buildings of the reservoir are summarized，which will play a reference role in the design of similar projects in the future.
KEY WORDS：small-sized；Dangerous reservoir；reinforcing design；
前言
自“十二五”规划以来，云南省做为水资源大省，对大批量的小型病险水库进行了除险加固工程的实施，本文提到的小型水库一般指小（2）型水库。在工程建设中的前期勘察设计过程中，因小型病险水库建设资金有限，设计方案往往要求具有较强的针对性，需要在投资可控的原则下，消除水库存在的病险问题。通过数十件工程的设计，归纳总结出针对不同情况下，对水库主要建筑物的加固处理方案设计的一些经验和建议，以对未来类似工程的设计工作起到参考指导的作用。
1小型病险水库一般存在的几类病险问题
小型病险水库一般存在的病险问题主要有以下几种：第一是挡水建筑物坝体、坝基及结合部的渗漏问题，小型病险水库的挡水建筑物常见的一般为土石坝、混凝土或浆砌石重力坝及拱坝。因建设年代久远，地质勘察工作不足、资金有限，往往未对坝基进行防渗处理，加之清基不彻底，从而导致坝基及结合部存在不同程度的渗漏情况；坝体则因建坝时工程技术和建筑材料相对落后，坝体填筑土料质量不满足要求、混凝土抗渗不达标、砌石坝坝体未进行有效的抗渗措施，从而导致坝体存在不同程度的渗漏。第二是挡水建筑物理论计算坝体不稳定。第三是泄洪建筑物防洪不满足要求，小型病险水库因建设年代久远，资金短缺，大部分小型水库的泄洪建筑物均未进行衬砌，对上游洪水的分析计算资料也不完善，施工中仅仅是开挖一定断面的土槽进行泄洪，因此大部分小型水库防洪均不满足规范要求。第四是输水建筑物结构及型式较为简单、断面较小、建筑物内部渗水及结构稳定性不满足要求，控制闸门型式简单落后、启闭困难等问题。以下主要对上诉几种问题的加固设计方案的选择进行阐述。
2加固设计方案的选择
针对以上提到的几种病险问题，通常的做法是对坝体、坝基及结合部进行防渗处理，按照防洪要求，综合考虑后对泄洪建筑物进行加宽、对坝体进行加高培厚，封堵原输水建筑物，新建输水建筑物。按照上诉方案实施，除险效果固然良好，但是往往工程投资较大，因此在实际设计过程中，需要对不同的水库主要存在的病害问题进行针对性的采取加固措施，下面按照不同建筑物分别对方案的选择进行阐述。
2.1挡水建筑物设计方案的选择
在实际设计工作中，发现砌石坝基础及结合部渗漏情况较少，存在的主要问题一般是坝体自身的渗水，设计方案宜采取上游侧设混凝土防渗面板的措施来处理，这里需要注意，设计的防渗面板必须完全覆盖原上游坝面，才能达到有效的防渗效果。土石坝存在较多的问题是结合部的渗漏，设计中考虑投资控制，可采取仅对结合部进行灌浆防渗的措施进行处理。如坝体存在渗漏，亦可根据实际情况，仅对主要的渗漏部位进行灌浆防渗处理，以便控制投资。
其次，大部分小型水库在建坝时，为了节约投资，均为考虑坝脚排水设施的设置，加固设计中为了使坝体形成有效的排水体系，排水棱体是必不可少的，在设计中，贴坡式排水棱体是较为适合小型病险水库的方案，即减少了坝脚的开挖，也节约了投资，这里需要注意一个特殊问题，在排水棱体施工中，往往在开挖至设计基底高程后，基础仍较为软弱，继续开挖往往会导致开挖工作面扩大，投资大幅度增加，为避免棱体变形，加之贴坡式排水体对基础承载力要求较低，设计中应考虑采取使用抛石换填的方式对软基进行处理，在保证建筑物安全的情况下可有效的节约投资。
小型病险水库，坝体自建成至今，大部分均经历了数十年，但是根据理论计算结果，部分土石坝坝体存在抗滑不稳定的情况，设计中可根据最危险滑弧面垂直半径与坝坡交点的位置，对交点以下的坝体进行适当的培厚处理，并对培厚设计断面进行稳定复核，可最大程度的减少填筑量。
2.2泄水建筑物设计方案的选择
小型病险水库泄水建筑物一般为开敞式溢洪道，但是因建设年代早，受当时的资金、建筑材料及工程技术的影响，大部分小型水库仅设置了土槽进行泄洪，未对上游洪水进行系统的验算，故泄洪能力往往不满足要求。设计中首先要考虑的是需要对泄洪建筑物进行衬砌，以提高其流量系数，提高泄洪能力，需要注意的是，为了节约投资，泄洪建筑物的衬砌重点考虑控制堰部位和坝面范围以内的泄洪通道，超出坝面范围的，在保证不对坝体造成冲刷的前提下，可维持土槽泄洪，同时泄槽段应尽量将坡比调陡，以提高行洪能力。
其次，根据调洪验算结果，对泄洪建筑物控制堰断面进行不同扩宽方案的比较，对于扩宽程度不大的，可仅考虑扩宽控制堰；对于扩宽程度适中的，设计中可考虑适量的加高坝顶，加高的方式可采取带帽加高的方式，即仅对坝顶进行加高而不改变两侧岸坡的坡比，在两侧分别设置挡墙，此方法可保证尽量减少泄洪建筑物宽度的情况下满足防洪要求；对于扩宽程度较大的，泄洪建筑物底高程距离坝顶较近的情况下，往往单一的扩宽控制堰，已不能达到提高泄洪能力，设计中可以考虑降低控制堰底高程，在控制堰段设置流量系数较高的曲线堰，或者设置挡水闸门，在不改变水库原有规模的情况下，尽可能的提高泄洪能力。设计过程中，亦可根据实际情况，通过对以上几种方法的组合比较后，选择最适宜的方案。
需要注意的是，根据云南省相关文件的规定，对于部分坝高低于15米，上下游水头差小于10米的水库，其防洪标准可以按照设计洪水标准为10年一遇（P=10%），校核洪水标准为50年一遇（P=2%）来执行。同时可以考虑采用防浪墙代替超高的方式，在尽量减少对坝体干扰的情况下来提高水库防洪能力。
2.3输水建筑物设计方案的选择
小型病险水库常见的输水建筑物主要为坝下涵洞，衬砌型式主要以浆砌石为主，断面型式以城门洞型和矩型为主，且大部分断面较小，进口闸门常见的为钢绳绞架控制的转盘闸门。涵洞洞身因建设年代较早，往往存在衬砌结构损坏、洞内渗水、闸门型式简单落后、启闭困难等病害问题。设计中根据不同情况常见的处理措施有以下几种：
对于洞身断面小，且洞内存在衬砌损坏、渗水等情况的，可考虑采取在山体侧新建隧洞的方案，对于坝高较低的水库，亦可采取开挖坝体重新浇筑涵洞后再对坝体进行回填的方案，通过多个设计方案的比较，后者更为节约投资；对于洞身断面较大的，且衬砌结构基本完好的，可考虑在洞内打孔灌浆来解决渗漏问题，局部对洞内衬砌进行修复。经过数个工程方案的实践，对进口闸门采取修建启闭塔架，配套启闭机和平板闸门的方案较为成熟，且效果较好，需要注意的是，启闭塔架是刚性结构，其基础必须置于坚硬的岩石基础至少，因此在塔架基础开挖中，往往存在超深的情况，设计中可考虑采取浆砌石或埋石混凝土对基础进行回填至设计基底高程后再修建塔架，以便节省投资。
3结论
综上分析，在小型病险水库加固设计工作中，面对的问题尚且频多，根据实际情况，采取多种方案的组合比较后，选择适宜的方案，在排除水库病险问题的同时，尽可能的减少工程投资，使工程设计方案达到最优化。
参考文献：
[1]《云南省水利厅关于转发水利部关于印发重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见文件的通知》（云水农[2008]59号文.
[2]潘家铮主编.土石坝 水工建筑物设计丛书 水利电力出版社 1992.
[3]潘家铮主编.工程地质计算和基础处理 水工建筑物设计丛书 水利电力出版社 1985.
[4]SL252—2017 水利水电工程等级划分及洪水标准.
[5]SL274—2001 碾压式土石坝设计规范.
[6]SL253—2018 溢洪道设计规范.
[7]SL279—2016 水工隧洞设计规范.