李伟 崔振雄
摘 要：水利是国民经济的基础设施和基础产业，影响着经济的生存发展以及农业、气候、发电和防洪问题。在其规划过程中，由于某些水利项目设计流量平均值和实际流量之间存在差距，水利工程的实际使用风险很大。此外，由于一些工作的紧迫性，维护风险没有得到充分考虑，建筑条件也没有得到充分考虑，因此后期补足及时除险加固非常重要。
关键词：水利工程；
除险加固；
防洪
一、概述
水利工程在全国各地发挥着重要作用，在维护人民生命财产安全和保障经济社会发展中发挥着重要作用。它除了灌溉、发电和可持续性之外，还有一系列其他潜在影响，如改善水的管理和当地环境的可持续性，这是社会比较关切的问题。但目前，我国经营的许多水利工程面临不同的问题，特别是年代久远，既没有技术也没有财政资源，防渗性能差。此外，随着时间的推移，建筑材料的腐蚀程度远高于其正确使用的程度，为了解决这些问题，必须及时加强除险加固风险防范措施，以降低风险，确保人员和资产的安全，促进经济发展。长期以来，相关部门一直非常关注除险加固技术，迄今为止，该技术已被用于获取更多经验，并建立一个更全面的系统。
二、水利工程除险加固的重要性
水利工程除对其进行除险加固外，良好的社会效益主要来自该项目技术、质量水平的提高以及该地区经济的发展和社会能源资源的改善。该地区经济的持续和谐发展，农业生产水平的不断改进和水利工程的作用充分发挥，无疑促进了当地社会秩序的有效运行。项目实施后，灌溉和排水能源极大地激励了农民扩大生产。为了整个国家的利益，水资源管理要实现可持续发展。通信联系渠系间的纽带改造和管理大大增加了灌溉、排水、环境和交通一体化领域的公共服务，促进水利改革。在水利工程中，大坝是一座共用常见建筑，对控制水源起着举足轻重的作用。防洪坝和水库的建设有助于雨季及时排水，保护水利项目的发展效果，调整降雨量的增加，在降雨量减少的情况下开闸排出水，以保证农业的发展。由于水利工程建设时间较长，输送水能力相对较小，通过增加除险加固，一些风险水利工程可以迅速改善和投入使用。
三、水利工程除险加固的特点
（一）水利工程的建设时间跨度较长
由于在20世纪末期，大部分的水利工程都已经开始建设。在那个时期，设计水平和启闭机机构的选择都受到了限制，导致了一些技术上的问题。随着时间的推移，这些工程中的设备逐渐老化，技术水平也在不断进步。使得一些设备机器零件变得过时、有故障，有时甚至无法控制。同时，这些设备几乎已经达到了或超过了使用寿命，进一步增加了工程的安全风险。
除了设备老化的问题外，水利工程还面临着其他挑战。在建设时期，由于原材料质量和技术水平较低，加上当时使用的建筑技术有限，导致工程的老化和功能下降逐渐严重。这些问题不仅影响了工程的使用寿命，还增加了安全风险。
为了解决这些问题，需要采取一系列措施。首先，应该加强设备的维护和更新，以确保其正常运行和使用寿命。其次，应该提高工程的设计水平和建筑技术水平，可以提高工程的质量和安全性。最后，应该加强工程的管理和监管，以确保其安全、可靠地运行。
（二）随着城市的发展，对工程水平的要求也在不断提高
特别是在防洪排涝方面，由于过去的一些工程设计标准较低，导致设施水平不足，难以应对大规模的降雨和洪水。这不仅给城市居民带来了安全隐患，也给城市的发展带来了很大的困扰。
为了解决这些问题，需要提高防洪排涝设施的水平。这需要从多个方面入手，包括提高设计标准、加强设施的维护和更新、加强工程管理等。同时，还需要考虑如何降低防洪工程恢复的复杂性和成本，以便更有效地应对洪水灾害。
为了满足城市发展的需要，还需要加强城市规划和管理。城市规划应该充分考虑防洪排涝的需求，合理布局排水系统，提高城市的排水能力。同时，还需要加强城市管理，确保各项防洪排涝措施得到有效执行。
四、水利工程除险加固的具体方法
（一）施工前的工程勘察是水利工程中不可或缺的一环
为了确保工程设计的合理性和准确性，需要对水利工程进行全面的地质勘察、测量等工作。这些工作的目的是获取工程所在地的地质构造、岩土性质、地下水情况等重要信息，为工程设计和施工提供科学依据。在实际施工中，坝体表面的处理是一个重要的环节。由于坝体外表面可能会发生变形，这会对受损部位的灌浆处理造成一定的影响。因此，在进行施工前，需要进行充分的勘察和评估，以确保施工的顺利进行。在进行水利工程勘察时，需要关注许多方面的问题。例如，坝体表面是否出现局部裂缝、集中渗漏或浸润线出逸点等问题。这些问题可能会对施工的紧迫性产生影响，因此需要及时处理。为了确保施工的顺利进行，还需要对施工人员进行技术培训和安全教育。通过这些措施，可以有效地提高施工效率和质量，降低工程风险。在水利工程勘察过程中，需要注意一些细节问题。例如，当坝体表面没有杂质和附着物时，需要特别记录塔的接触渗漏点。这些细节问题可能会对施工造成一定的影响，因此需要进行全面的勘察和评估。通过科学合理地勘察和评估，可以有效地降低水利工程施工中的风险，提高工程质量。
（二）施工中具体灌浆设计
在设计过程中，设计师通常需要设计浆液和孔的位置，只要它们符合标准要求，并且相对简单粗糙。依据大坝结构特点、内容，灌浆结构可分为以下几个组成部分：
（1）灌浆类型的选择。劈裂灌浆法并不适用于所有工程的除险加固，基于这个原因，需依据前期的调查结果选择合适的灌浆方法。通过对我们现阶段防洪工程设计的研究分析，会出现两种不同的情况：第一，如果坝顶有完整的沥青路面，劈裂灌浆法不能劈裂坝体，形成帷幕，这需要充填灌浆。第二，如果出现渗漏，我们必须首先研究地面情况，需确定好准确的渗透情况，再施以充填灌浆法就可以解决。
（2）钻孔位置调整。对于灌浆口的配置应根据坝体中隐藏的位置、应力和危险特征来进行确定，依据特征可分为岸坡和河槽段。河槽段可以在大坝轴线上方用一条线钻孔。钻孔实施中，岸坡段则应首先布孔先进行灌浆，在后期设计施工中布设钻孔可沿坝轴线钻孔，并与帷幕连接。单孔灌浆之间的距离通常至少应为五天，但根据近年来颁布的成文规定，距离主要由灌浆进入裂缝形成固结状决定。
（3）灌浆压力计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。首先，我们需要计算钻孔起裂的最小主应力值。它决定了土壤在受到压力时是否会发生破裂。最小主应力值可以通过实验或经验公式来获得。
我们要考虑大主应力，也就是处于三相约束状态的第二个主应力。这个应力与土壤的强度和应力状态有关，对于确定土壤的稳定性非常重要。
有了最小主应力和大主应力，我们就可以进一步计算灌浆压力了。灌浆压力需要根据土壤的轴抗拉强度进行计算，这是土壤抵抗拉伸破坏的能力。最后，我们需要考虑圆孔的应力集中系数。这个系数是一个介于2.25和2.5之间的数值，用于修正由于孔洞形状引起的应力集中效应。
（4）浆液选用。在灌浆实施过程中，灌浆液的选择至关重要，为确保灌浆质量，可以通过选择适当的泥浆来进行灌注。因不同的泥浆质量直接影响防渗透效果、固结速度和形成帷幕。因此，灌浆前，必须依据土质黏性选择不同的泥浆，并在泥浆中加入适合的添加剂，检查物理指标，从而保证泥浆的稳定性和灌溉能力，得以形成渗透浆体。
（三）灌浆过程的精确控制
灌浆过程的准确控制如下：（1）钻孔位置根据实际计算数据，按照相关标准确定，钻孔位置一经确定不得任意改变。钻孔位置一旦改变会破坏整个裂纹效应，就难以形成有效的劈裂。（2）钻孔深度确定时，一般按高于隐患深度3m的标准确定，所以要在合理范围内加以钻孔。而一些防洪工程坝体含有石块，这反过来可能会影响钻孔。在这种情况下，为了保证深度，必须针对问题产生的原因进行分析和研究。另外，如果大坝是岩石的话，则要及时与初始的设计人员沟通至关重要。（3）工作人员应通过现代电子手段精准确定浆液的稠度和数量，以避免因大量灌浆而使劈裂宽度和长度不能闭合从而产生加固不良的风险。（4）灌浆压力是直接影响坝体劈裂和安全的重要因素。工程师应计算大坝的最大冲击压力，并使用精确的仪器控制冲击压力。同时，通过有效手段，压力逐渐加大，大坝劈裂，但要控制好内部是劈裂还是不劈裂的原则。
（四）完善水利工程的监测设施
依据现阶段水利工程高质量的发展要求，可以统筹推进除险加固工程工作。此外，需结合病险工程除险加固项目的实施、建设、完善雨水情况测量报送及监测预警，防汛道路及通信设施、管理用房等相关的配套设施，增强极端气候下的信息报送和预警发布等。
五、水利工程除险加固中存在的问题
防洪坝数据不足：技术和环境限制导致原始数据记录不充分，增加了除险加固的难度和风险。这样可能导致不适当的除险加固，加上缺乏水下和地下结构数据，使得安全评估困难，影响加固程度。
施工人员技术不足：许多施工人员缺乏专业知识，影响了工程设计的质量和效果。目前，我国病险水利工程除险加固的工程设计人员存在欠缺，许多外聘人员技能不足。
大坝渗漏问题：坝基、坝体和绕坝渗漏是常见问题，影响工程效益，增加扬压力。
库溢洪道施工问题：设计师为节省成本使用砂浆接头，这样很难达到溢洪道的建设标准。此外，溢洪道的泄洪能力系数理论性太强，与实际有偏差。
六、水库除险加固的对策
（一）搜集主数据
基本信息的收集是水利工程除险加固的基本措施，需要对水利工程进行更多的控制，在没有未经处理的信息和管理数据的情况下需要更多的地质勘查活动，并根据水利工程的实际位置和发展计划对水利工程状况进行全面的验证。水利工程除险加固需要更好的科学方法，更好地了解水利工程，更好地理解新技术和新材料，更好地理解除险加固设计建设的必要性，并加强与主管部门的沟通，以避免不必要的工作。
（二）提高设计施工人员的专业水平
若要水利工程项目科学、合理、符合要求，设计符合防洪要求。设计人员须具备较高的专业能力，工程施工人员须具备较强操作能力。为了提高设计人员的专业水平，可以定期举办水利工程设计能力研讨会，并邀请所有设计人员参加，以得到解决设计问题的具体措施。迅速提高设计人员水平，熟悉设计内容，使工作得以圆满完成。
（三）提高水利工程的工程质量
水利工程建设易出现的质量问题主要是渗漏、裂缝或者是滑坡，其中有些问题也会与渗漏有关。因此，防范水利工程质量问题，首要任务是防止渗透，可采用一般程序的防渗原则，即上堵下排。具体来讲，比如垂直防渗主要使用防渗墙、帷幕灌浆法提供防渗。水平防渗主要是通过黏土铺盖来保护堤防不受侵蚀。
（四）溢洪道设置正确
为避免水利工程溢洪道设计中出现问题，有必要比较建设方案，从改善水利工程溢洪道的径流能力中进行选择。设计底板和侧墙时，建议同时使用混凝土来加固板和侧壁。如果原始排水沟底板和侧壁由混凝土组成，则可以在加固设计过程中使用混凝土材质进行加厚和加宽。此外，在计算水流量时，必须仔细分析实际情况，因为实际流域无法平坦化，以有效避免溢水。
（五）灾后水毁情况调查
洪水中防洪工程体系发挥了重要的作用，但也遭受了不同程度的损毁，同时暴露出不少短板弱项，进行灾后复盘检视，找准弱项，有的放矢地补齐短板完善流域防洪工程体系，筑牢防洪安全屏障。
七、水利工程除险加固施工注意事项
（一）准确计算小型水库泄洪能力
在计算小型水库的泄洪能力时，现长期使用的泄洪道堵塞或变形段可能导致计算中出现误差。为此，必须正常进行除险加固，使泄洪道变形系数正常，以免增加风险。此外，还要考虑实时流量测量，以便更准确地进行计算，并科学合理除险加固设计。
（二）复查除险加固技术方案
在设计过程中，实际因素考虑较少，设计师通常利用自身在加固水利工程和水利工程施工方面的经验，实地调查和记录有关数据比较少。这将导致设计与实际情况之间出现偏差，故操作中要对各项计算数据、相关参数、执行成本等复查，复查过程中若出现问题，及时对施工现场进行审核，以确保工程施工的效率和整体质量。
考虑到我国水利工程维护工作的规模、复杂性和普遍难度，水利工程中的疾病风险、安全风险较高，工程的安全受到威胁。因此，加强除险加固处理并保持水利工程项目的安全稳定运行至关重要，迫切需要具体的研究措施。
参考文献：
［1］姚泽阳，姚文泉.水利工程除险加固改造项目风险识别方法研讨［J］.江苏水利，2014（04）：2930.
［2］张赟.浅论水利工程除险加固的重要性及方法［J］.工程建设与设计，2019（08）：126127.
［3］江波.中小型水库大坝除险加固防渗设计的处理措施［J］.工程技术研究，2021，6（14）：239240.
［4］潘杰.浅析小型水库大坝除险加固防渗设计处理［J］.江西建材，2021（06）：86+88.
［5］索然.小型水库除险加固工程质量管理因素分析［J］.水与水技术，2022（00）156158.
［6］谢明强.论水库大坝除险加固工程中的设计洪水复核［J］.科技促进发展，2010（S1）：195196.
［7］陈波.浅论水利工程除险加固重要性及除险加固方法［J］.科技与企业，2014（04）：155.
［8］李智.水利工程除险加固项目成本分析方法［J］.水利技术监督，2020（04）：117120+224.
［9］刘志宏.水利工程水闸除险加固的施工方法研究［J］.地下水，2021，43（04）：291292.
作者简介：李伟（1979— ），女，汉族，河北唐山人，本科，工程师，研究方向：水利工程技术与工程管理；
崔振雄（1986— ），男，汉族，河北唐山人，本科，助理工程师，研究方向：水利工程技术与工程管理。