1、大坝设计与安全问题的探讨摘要：水利工程中的大坝施工是一项复杂的工作，技术要求较高，工作量较大，而在大坝工程中，安全问题一直都放在重中之重的位置，本文通过分析大坝的设计，进而探讨了大坝的安全问题并且对大坝混凝土施工要点进行了论述。 关键词：水利工程；大坝设计；安全问题；施工要点 中图分类号：TV 文献标识码：A 一、大坝的设计 1） 大坝的结构尺寸设计。大坝的结构尺寸包括坝顶高程、坝顶宽度、坝面坡度及坝底宽度。 a.大坝坝顶高程设计。坝顶高程的计算公式有两种：一种是按设计洪水位进行计算的公式，即坝顶高程= 设计洪水位+h 设，另外一种是按校核洪水位进行计算的公式，即坝顶高程= 校核洪水位+h 校
2、。在进行坝顶高程的设计计算时，两种公式一起进行计算，计算结果取两者之间的较大值。 b.大坝坝顶宽度的确定。为了满足实际运用和交通方面的需求，大坝坝顶必须要具有一定的宽度，在没有特殊要求的情况下，坝顶的宽度一般取坝高的 810，但必须不小于 2 米。 c.坝面坡度的设计。不管是哪种大坝，都设计成上窄下宽，形成一定的坡度，其主要作用是防水压、防渗漏和防滑动。无论是上游坝坡还是下游坝坡均采用折线面，起坡点的计算公式是（1/3- 2/3） H1，H1 是坝前设计水深。坡度的大小视具体工程的要求而定。 d.坝底宽度的设计。坝底宽度是在稳定性的基础上通过受力分析计算的，根据已建工程的经验，用坡度求出底宽，
3、坝底宽度必须符合要求。2） 大坝的防渗加固设计。大坝的防渗加固设计可分为水平防渗和垂直防渗。在设计时应当遵循上堵下排原则，并根据施工环境采用适合的技术，使其渗透坡降不超过允许坡降，以保证土体的渗透稳定。 a.混凝土防渗墙。其适用性广及实用性强，施工条件要求不高，而且耐久性好，防渗性能高，有很好的防渗效果，因此现在的大坝防渗加固设计，有相当一部份都采用了混凝土防渗墙来达到防渗加固的目的。但是，在混凝土防渗墙施工中，相邻墙段之间或桩柱之间的连接质量必须严格保证，连接不良则会使坝基存在安全隐患，因此在施工中要严格保证质量。 b.高喷灌浆技术。高喷灌浆是一种高工效、低成本、技术先进可靠的防渗工艺，适用
4、于砂性土、黄土和淤泥质土，它解决了小颗粒熟土不易注浆加固的难题，再加上对施工场地要求不高，因此，在我国大坝的防渗加固设计中得到广泛应用。 c.劈裂灌浆技术。主要应用于软弱土层的防渗加固，既可应用于渗透性较好的砂层，也可应用于渗透性差的粘性土层。它是指土坝先沿坝轴线布置竖向钻孔，再采取一定压力灌浆将坝体沿坝轴线方向劈开，然后通过灌注适当压力的泥浆，形成竖直连续的浆体防渗墙，达到防渗加固的目的。缺点是有局限性，通常只适用于坝高在 50 米以下的宽心墙坝及均质坝，而且只能在低水位下进行施工，在灌浆过程中如果控制不好，坝体容易出现失稳、滑坡等现象。优点是机理明确、高效、成本低、施工简单，因此在一些大坝
5、防渗加固中有所应用。 3） 大坝的抗震设计。由于砂土填筑的大坝，在遇到地震时，容易产生液化破坏，因此必须对大坝进行抗震加固设计。水库大坝的抗震加固设计通常有以下几种方法： a.抛石压重，即在砂土表面进行加压，来达到增强砂土的有效应力。b.置换，就是将液化区的砂土挖除，然后填筑抗液化性能好的块石石渣。 c.人工加密，就是通过对大坝土层进行振冲、强夯等，来提高砂土的密实度，从而提高其搞液化能力。 d.通过设置排水减压井，提高砂土抗液化的能力。 二、大坝的安全 大坝必须满足不同时间、不同地区人们的生活用水、航运、农业灌溉、水力发电等需求，它的安全关系着大坝下游人民群众的生命财产安全和地区经济社会的发
6、展，因此，大坝工程必须要精心设计与施工，确保工程质量，并提高对已建大坝的安全管理水平，建立健全工程安全保障体系。 1） 大坝风险评估对安全的影响及应对措施。在各种规模的大坝中，中小型的大坝更易发生事故。导致事故的因素有很多，如质量、管理方面的失误，因此在设计时要重点做好风险评估工作。大坝枢纽工程首先要掌握准确的相关资料，对输泄水设施及机电设施等进行风险识别，找出最主要的风险，对症下药，采取合适的措施。通过科学、合理、认真的评估其中可能出现的风险因素，并针对风险，从技术层面开展分析活动，选择最有成效的办法来降低风险，控制风险带来的影响规模，并强化管理，以此来抑制或转移风险。 a.若某工程水文、洪
7、水复杂，对其可能是关键时，就应在设计中补充阐述，必要时进行 PMF 或其他有效分析并采取相应的工程措施。 b.若地震是主要的，就要认真地分析其中的危险性，来确定相关的信息数据。如有必要可对其中的风险开展相关分析，事先得知潜在的危险，防患于未燃。 c.若发现具体的危险来自于闸门，如闸门启闭不及时等，这时应强化电源的可靠性特点。 d.若是地基有问题，会影响运行，必须找出合理的措施进行加固。 2） 大坝的设计对安全的影响及应对措施。由于一部份勘测设计院对大型水库大坝，特别是中小型大坝及低坝勘测设计工作投入的力量不足，导致勘测设计深度不够，设计采用的相关基础资料及参数不当，致使设计标准偏低，给大坝工程
8、留下安全隐患，甚至造成大坝失事。因此，在大坝工程设计中，勘察设计单位应按国家相关勘测设计规范规程要求，开展大量勘测、设计和科学试验研究工作，精心设计，以此确保大坝勘测设计的深度和精度。使大坝的设计逐渐走向成熟，安全性能得到更大的改善，最终朝着可靠、安全的方向发展。 3） 大坝的运行管理对安全的影响及应对措施。虽然我国大型大坝有专门的管理机构，其运行管理规章制度较为完善和规范，但是其中一些中型大坝，特别是一些小型大坝没有专门的管理机构，没有健全的运行管理机制，使得这些大坝一方面因设施不足或是设施遭到损坏，不能对大坝的安全进行有效监测，另一方面设备老化，锈蚀严重，再加上大坝筑坝材料老化、劣化，从而
9、增加大坝失事风险。为了提高大坝安全水平，应改变“重建轻管”的现象，落实管理经费，定期进行安全检查，精心管理，并同时强化小型大坝和低坝的安全运行管理是保障其安全的重要措施。 三、大坝混凝土施工要点 1）施工用混凝土配合比例 混凝土的配合比例是保证施工用混凝土质量及其形成构件强度的关键因素，实际施工中应当根据不同的施工部位和构件的强度等选择相应的灰水比例，从而获得不同的坍落度和强度。因此水库大坝中混凝土施工时应当严格的控制灰水比例。不论是实验室的混凝土混合比例还是设计中建议采纳的配合比，都必须在工程开始之前进行现场的实验性复核，以保证混凝土的配合比适应工程的实际需求。配合比例的控制应是监理工程师在
10、混凝土施工前进行现场原材料的取样，和取样单一同交付实验室进行混凝土的配合比设计，并进行实验性配比。完成后实验室应形成具体的配合单和性能说明，确保各个性能指标满足工程需求后方可以此指导现场进行混凝土的配合和浇筑。尤其是第一次适应的配合比应当进行实际浇筑的试验和检定，对其性能进行实地的检验。混凝土拌制前应进行砂石含水量的测定，根据结果进行原材料的调整和配合比确定。含水率测试结果和施工配合比通知单应做到每个班次都进行检查。 2）混凝土的混合 水库大坝混凝土都是用自动拌合。因此在施工的时候应对自动拌合设备进行检查，保证其运行良好。对拌合过程进行控制的要求是自动拌合工作站的计时系统正常工作，以此控制混凝
11、土的搅拌时间。水工混凝土相关的规定是：定期对混凝土的搅拌站进行仪器的检查，保证计量仪器准确，检查时间间隔不能超过一个月；随时检测的是混凝土拌合过程中各种原材料的配合比和工作记录情况，其检查的间隔为 4h。 3）混凝土的施工浇筑 水库大坝的混凝土施工通常都是分段和项目进行施工，即对闸室和闸墩有所区分。因此施工中应控制混凝土的铺料，做到两个要点：来料时应当进行均匀的铺平，厚度应控制在 3050cm；平仓的时候应进行分散处理，这样是为了防止大骨料的过度集中而影响构件的强度。另外，在进行浇筑的时候，应当注意的是对混凝土的振捣工序，这个工序将直接影响混凝土浇筑的质量，振捣时应控制质量直至混凝土不再继续下
12、沉，表面不出现大的气泡为止，拔出振捣棒的时候应当缓慢进行，工作中应注意操作的顺序和振捣点的布置均匀，避免漏振或者振捣不足。每仓浇筑完毕后应及时冲洗表面浮浆为下仓浇筑准备。 4）混凝土的后期养护 混凝土的养护也是大坝混凝土施工的重要工序，其目的是从分发生水化反应，使得混凝土硬化速度增快；一方面是防止外界影响对混凝土的硬化产生不良的影响，出现收缩过度、裂缝、损坏等情况。混凝土的养护方式应根据浇注构件的不同情况进行，主要是保证各个侧面的养护均匀。刚刚浇筑完成的混凝土主要是利用洒水的方式进行，在完成初凝后混凝土的顶面进行养护，措施是通过向需要养护的部位洒水，以保持整个混凝土块地湿润。特别是在夏季进行施
13、工的时候，外部气温较高，因此在养护中增加洒水的频率，对混凝土拆模后对侧面进行养护。在 28d 的养护阶段，需要全程保证混凝土的湿度和温度，使得水泥的水化反应顺利完成，避免出现干缩而导致裂缝。 四、结束语 大坝安全关系到人民群众的生命财产安全和地区经济社会的可持续发展，并已成为社会关注的问题。水利工程项目业主、设计、施工、监理单位要本着负责的态度，做好组织、设计、施工，防渗，并严格监理，以保障水利工程质量，建设优质大坝土程。同时建立健全大坝相关规章制度，来提高大坝设计与安全管理水平，以此保证大坝的安全。 参考文献： 1丛真,赵占富.水利工程中设计风险对大坝安全的影响分析J.科技创新与应用,2013. 2吕建辉,吕建宾.大坝施工设计探讨J.水利专论,2012.
