随着国民经济水平的不断提升，我国工农业的发展对于水库的需求量越来越大。与此同时，出现病害的水库数量也在不断地增加。根据相关统计资料，我国当前的病险水库占总水库的38％左右，其数量大约在3．5万座左右，而其中发生溃坝事件的水库也大约在4000多座。病险水库的存在给国家的经济发展带来了很大的负面影响，因此，加强病险水库的除险加固措施的研究和实践就显得非常重要。
1 水库及其功能概述
在社会的发展过程中，水库发挥了重要的作用，不仅发电、灌溉、防洪等工程离不开水库，就是人们的日常生活如饮水等也都离不开水库，因此，水库的数量及其质量对于社会的正常运行以及人民生活水平的提高都具有重要的影响。然而，由于许多水库在设计施工的时候就没有严格按照规范的标准进行操作，而且水库使用的过程中，也没有定期及时地对水库进行安全检测和维修，从而使得许多水库出现老化的现象，有的水库甚至存在安全隐患，而且水库存在病险的数量之大，已经成为一个不争的事实。因此，水库除险加固工作已经成为相关部门和工作人员必须要面对和解决的一个问题。
2 水库大坝病险实例
某水库的主要功能是灌溉，同时也会用于防洪和养殖。水库的总库容在2300万m ，其灌溉的面积达到1．5万亩。根据该地方水利大坝管理中心的相关检测结果，可以发现，该大坝为三类坝。为了确保该水库能够安全地运行，积极发挥其在经济以及民生方面的效益，需要对水库进行一定的除险加固措施。水库大坝的剖面图如图1所示。
3 水库大坝存在的一些问题
3.1 水库防洪能力存在问题
防洪是很多水库最主要的功能之一，然而，在实际的设计过程中，由于设计人员对水库区实际的洪水流量缺乏必要的统计和计算，因此，防洪能力达不到相应的标准。此外，一些地区的水库由于使用时间较长，其存在很多渗水、漏水的地方，严重影响了水库的实际防洪能力。根据相关的调查可以发现，该水库不能够满足千年一遇的洪水，而只能够抵御五百年一遇的洪水，不能够满足当前水库大坝的安全使用相关标准。
3.2 引水涵存在的问题
引水涵也是经常出现问题的部位，主要由两个方面导致：① 引水涵的设计施工使用的材料达不到既定的标准；②在使用的过程中没有对引水涵进行定期的检查，从而使得引水涵存在的小渗小漏问题逐渐扩大，最后到了不得不处理的程度。在该水库中，涵洞放水孔漏水十分严重，大坝下部的混凝土盖板也存在严重的漏水现象。在水库的引水涵设计施工过程中，其主要采用的结构是浆砌石结构，由于其长期受到水压力的作用，使得漏水的部位也在不断地增加，从而也在很大程度上危机到了大坝以及涵洞的安全。
3.3 溢洪道存在的问题
溢洪道除了自身的施工材料不符合相关标准之外，其最主要的问题就是泄洪能力设计不达标，这也是导致溢洪道不能够发挥应有功能的主要原因。在该水库的设计过程中，引水渠开挖时，由于没有按照设计的标准进行开挖，从而使得溢洪道的泄流能力受到了很大的影响，不符合标准的工程要求。在溢洪道的设计施工过程中，其使用的制动装置不是电力制动，而是采取人工操作，其在很大程度上影响了溢洪道的正常运行状况。此外，闸门两侧的混凝土保护墙受到的冲击也比较严重，需要进行一定的修缮。
3.4 水库大坝存在的问题
水库大坝是主要的构筑物，其质量决定了该水利建筑物主要功能的发挥情况。在实际的使用过程中，主坝、基坝以及副坝都可能出现问题，此外，在排水系统等部位也可能存在设计缺陷或者是使用中出现问题。根据细致的检测，该水库大坝的多处都存在病险，主要表现为：大坝的下游部位缺少相应的排水系统，使得在下雨天气，这个部位被冲刷得相当严重。用于排水的通道不能够正常泄水，使得河道的流水能力受到很大的影响，其中大坝后部的水位被抬高了lm左右。在副坝的后面部位存在很大的滑坡以及塌岸的现象，而且形成了很多个缺口，其长度甚至达到了200m。在大坝的左岸存在15处渗水点，而且渗水面积竟然达到了350m 。
4 水库大坝的除险加固设计
4.1 溢洪道泄流水平的计算
溢洪道泄流能力计算公式为：
Q=MLH
式中：M为系数，值为1．48；L为侧堰长度，值为53．7m；H为包括行进流速的水头，是第二流速系数。
由于该水库溢洪道在两年前已经进行加固，故只需对水库溢洪道泄流能力进行复核即可。泄洪能力计算结果表明，5％频率洪水最大流量为261，25m3／s，l％频率洪水最大流量为398．68m3／s。其他时期溢洪道泄流能力均能满足泄流要求，故水库溢洪道基本满足泄流能力指标。
4.2 拦河坝施工设计分析
在大坝的抗滑计算过程中，需要计算的系数主要有四个，分别是水位降落期的上下游坝坡计算工况、260m稳定渗流期时上下游坝坡的计算工况、265m稳定渗流期时的上下游坝坡计算工况以及施工期的上下游坝坡稳定计算工况。在获得相应的安全系数之后，如果允许的安全系数小于计算的安全系数，则说明大坝是符合安全标准的，如果允许的安全系数大于计算的安全系数，则说明大坝是不安全的，需要进行加固处理。其中，拦河水坝的等级指标如表1所示。
4.3 坝基及大坝的渗流分析
为了进一步了解大坝的渗流情况，需要对大坝的坝壳、心墙以及基坝等的渗流系数进行分析和计算，主要的设计工况包括三处，分别是正常水位、洪水位以及校核洪水位等。根据正确的计算可以发现，心墙是满足渗透稳定性相关要求的。如果心墙的部位是不连续的，则可以计算出相关的土质坝基的稳定性情况，结果表明心墙的渗透比在允许的范围内，这就说明大坝的渗透比较稳定，处于稳定的状态。
5 水库大坝的安全监测设计
在当前工程项目的设计施工以及后期运行的过程中，经常会用到安全监测系统，对于提高工程的安全运行水平具有重要的影响。在水利工程项目中，也应该积极引进先进的监测系统，以提高水库的防风险水平。在实际的操作过程中，要能够根据水库大坝的实际情况设计出针对性的安全监测系统，能够对水库重点部位如溢洪道、拦水坝、检查孔以及坝基的实际运行状况进行准确的监测，从而及时发现问题，为相关工作人员的检修加固提供准确的数据。
6 水库大坝的除险加固措施
6.1 坝体培厚施工
坝体培厚施工包括基础开挖、堆石料填筑、风化料填筑和坝体反滤过滤料填筑等。①基础开挖。采用挖掘机进行基础开挖，必要时辅以人工清理，采用流水作业，开挖自上而下一次性完成。通常施工工序是撒开挖线、清理场地、开挖、推土机集中、装运和弃土平整。开挖时应当采用挖一段回填一段的方法，防止坝体产生新的滑动。②堆石料填筑。堆石料的填筑呈现为堆石料解小、石料运输、洒水、铺料、推平、碾压、质检与验收。堆石料铺筑一般采用进占法，先使用推土机推平，然后人工找平。为了保证碾压施工的质量，在碾压前应当适量洒水，进行振动平碾碾压，当空隙率和压实干容重满足施工要求后再进行下一层填筑施工，施工时要严格控制铺筑厚度、压实质量。③风化料填筑。分化料的一股填筑程序为风化料开挖、运输、洒水、铺料、推平、质检、下一层填筑。④ 坝体反滤过渡料填筑。反滤料填筑一般采用砂、碎石的混合料。为了确保反滤料能够和坝壳料平起填筑，在施工时应当先填反滤料。铺筑施工时应当注意：反滤过渡料的含泥量、材质级配、有效宽度厚度、铺筑位置等均要符合设计要求，在施工过程中避免混入其他料物和杂物，反滤层内不得设置纵缝，反滤料的填筑层次不得发生错位，有效宽度不可以随意减小。
6.2 大坝帷幕灌浆施工
水库大坝除险加固工程的灌浆施工首先进行施工现场布置。施工现场布置包括了供水系统布置、供电系统布置与灌浆系统布置。为满足灌浆施工的用水需求，可以再修建一个高位水池，用潜水泵从库内抽水输送到水池中，从而由水池向浆站和钻机供水，此外，在地形允许的情况下也可以利用沟渠向浆站和钻机供水。照明、灌浆泵和搅拌机用电可架设变压器架线引入，必要时需配备柴油发电机以避免停电造成施工受阻。综合性浆站可以设置在坝肩的内坝坡处，浆站应当配有灌浆泵、立式双层搅拌机、储备原浆储浆池、水泥库房和土料堆聚场等。
灌浆施工应当严格按照施工工序和设计要求进行。通常先灌主帷幕灌浆，再灌副帷幕灌浆，并按照依次加密的原则施工。进行相邻孔灌浆时，先次序孔的深度应当始终比后次序孔大15m以上。坝土部分可采用纯压式填充灌浆，自上而下分段跟管钻灌，基岩部分采用孔内循环灌浆。在灌浆施工过程中注意合理选用灌浆工艺、确定灌浆压力以及设计的孔距等以保证灌浆质量。
6.3 检查孔施工和岩心鉴定
在灌浆施工结束之后，根据设计要求与相关规范，待凝一段时间后在灌浆的异常部位布置一定数量的检查孔。利用检查孔进行压注水试验，对帷幕体的防渗性能进行监测，检查是否能够达到工程要求。检查孔的基岩地段采用压水试验，坝土本分采用注水试验。可以采用3段3点式的压水方法，压水的压力应当大于灌浆压力的80％。检查孔施工全部取芯，通过对岩心的编录和观察对除险加固工程的施工质量进行监测。灌浆结石和岩石、坝土的牢固结合能够表明灌浆施工取得了良好的效果，坝体小主应力的状况得到了改善，铅锤状的连续防渗幕体形成了。
7 结束语
随着科技水平的不断提高，我国的水库大坝的设计施工技术也在不断地提高。然而，在实际的操作过程，水库的大坝以及坝基、溢洪道、拦水坝等经常会出现病险情况，严重影响了水库的使用安全，同时也会给经济社会的发展以及人们的生活质量带来很大的负面影响。因此，相关工作人员应该加强对水库大坝的病险检测以及加固处理，从而能够确保水库功能能够充分地发挥出来。