关于病险水库加固设计初探

摘要：水库经过长期运行，会出现各种病害，况且我国相当多的水库修建于上世纪50～70年代，受当时条件所限，这些水库在建造设计上存在许多不足，安全隐患较多。对病险水库进行除险加固不仅可以消除安全隐患，而且可以让这些水库更好地服务于社会经济，缓解防洪抗旱减灾严峻形势。本文针对病险水库存在的问题，探讨了加固设计的一些措施。

关键词：病险水库；除险加固；设计措施

我国水库数量众多，总数量超过8.5万座。水库在防洪、灌溉、供水、发电以及促进农村经济发展方面起到了重要作用。然而总数超过1/3的水库存在病险特征，其中90%以上为小型病险水库。病险水库普遍存在以下问题[1]：水库防洪设计能力不足；大坝渗漏严重，其渗流稳定与边坡稳定不符合要求；大坝坝体质量较差，泄洪设施很不完善；水库管理存在问题，既没有专门的管理人员，也缺乏相应的监测设施；缺乏水库基础资料，如原始建设资料、水文资料，等等。水库有病险，如同人生病一样，必须得到“治疗”――通过除险加固提高水库的防洪标准并消除安全隐患。本文针对病险水库存在的问题，探讨了除险加固设计的一些措施。

1 病险水库加固设计问题分析

1.1 查清“病根”

对病险水库进行除险加固，首先必须弄清“病根”，如果水库病险的根本原因没查清楚，就不可能彻底解决问题。在国内病险水库治理工程中多次出现“加固不除险”乃至“加固再出险”的问题，其中一个重要原因就是“病根”没找准。由于历史的原因，许多水库的建设资料和运行管理资料不完善，有些是资料少、不全，而另一些原本没有资料后来通过回忆补充整理了部分资料。如果采用不准确、不完善的资料进行设计，必然难以保证设计质量，所以必须加强设计前期的勘察工作[2]。为了保证勘察质量，应委托具有资质的勘察单位进行全面的勘察，即使小型水库工程可能由于资金、交通等方面的原因，勘察设备不便进场，也应通过人工钻取的方法探明现场地质情况，如土坝坝体和基础的土质等。

病险水库需要通过安全评价和安全鉴定以判别是否需要加固，但要做出完整准确的评价和鉴定，必须收集齐所有需要的基本资料，补充必要的勘察、岩土试验、水文等数据。评价依据是SL258-2000《水库大坝安全评价导则》和《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号）。安全评价从防洪安全性、结构安全性、渗流安全性、结构抗震安全性、金属结构安全性、工程质量、运行管理等方面进行综合评价，评级为三类坝的为病险水库大坝，应进行除险加固[3]。

1.2 “对症下药”

找到了病险水库存在的各种隐患，就需采取有针对性处理措施。由于各地水库情况千差万别，需要找到最佳方案――既能在技术上解决问题，经济上又最合理，常常不是轻而易举就能实现的，可采用“专家会审”――委托具备相应资质的专业机构做专题研究，分析隐患产生的原因，提出具体的处理措施，然后对病险水库进行除险加固设计。设计分为前期设计和施工详图设计两个阶段。前期设计包括可行性研究设计和初步设计两个阶段。前期设计决定了设计方案是否有效、加固规模是否适当、资金投入是否合理，所以前期设计是病险水库加固设计的关键环节，设计尺度和口径的把握很重要。施工详图设计是前期设计方案的深化与细化，除非设计条件发生重大变化，一般都应与初步设计保持一致。在进行施工详图设计时，必须结合现场地质和水库实际情况进行设计完善。

2 病险水库除险加固设计措施

2.1 针对防洪标准低的加固设计措施

水库抗洪标准低的表现及原因见表1。

提高病险水库的防洪标准，应遵循由易到难、综合治理的原则，如可以通过增设防浪墙或加高防浪墙解决问题的，就不宜先考虑加高大坝。而且，防洪标准低不仅与挡水有关，还必须考虑泄水能力是否足够，如通过增大溢洪道断面来提高泄水能力，也可以采取适当降低讯限水位的方法增加泄洪量。大坝防渗体（心墙）高度不够则应增加其高度。在以上措施都不能彻底解决防洪能力的情况下，再考虑加高大坝。

2.2 针对渗流问题的加固设计措施

水库大坝95%以上是土石坝，影响土石坝安全问题有渗透变形、滑坡及裂缝，其中危害最大的是渗透变形，所以渗流问题必须引起高度重视。渗流问题的现象及原因见表2。

由表2可见，渗流问题发生的部位和原因是非常多样的，防渗处理的原则是“上堵下排”。“上堵”即采用水平防渗和垂直防渗措施，“下排”是在坝体下游坡脚利用减压井、导渗沟和水平盖重压渗等设施排水，以降低坝体浸润线。水平防渗是采用上游铺筑粘土铺盖结合下游减压排水设施，优点是就地取材、造价较低、施工比较简单，但须放空水库，对于除险加固期间仍需满足供水和灌溉要求的水库较难操作，所以多采用垂直防渗措施。垂直防渗的方法有多种，如粘土截水墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙、土工膜防渗和冲抓套井回填粘土防渗墙等。采用何种防渗措施，应根据防渗条件、要求，并结合病险水库实际情况，按照技术经济原则，通过比较论证，选择适宜的方案。如某水库大坝采用当地花岗岩残积土填筑，蓄水后渗漏严重，经勘查坝体到坝基中存有冲积成因的粗砂层，渗透等级为强透水。参照类似加固工程经验，可从劈裂灌浆、塑性混凝土防渗墙和高压旋喷灌浆三种防渗方法中选出一种。经过技术经济的综合比较，最终选用塑性混凝土防渗墙这种施工简单、经济、质量易控制的方法。如图1所示。

2.3 针对大坝护坡的加固设计措施

护坡的加固应验算上、下游的坡度是否满足坝坡稳定性要求。上游坝坡一般采用干砌石、预制混凝土块或现浇混凝土，下游坝坡多采用植草护坡。上游坝坡厚度应以《碾压式土石坝设计规范》计算浮力稳定下的厚度。下游坝坡应设置排水系统和排水沟。

2.4 针对溢洪道的加固设计措施

溢洪道加固设计应复核泄流能力和消力池、海漫段等消能防冲能力。泄流能力不满足要求，一般应拓宽、加深溢洪道，并最好增设闸门。条件允许，也可通过增加溢洪道提高泄洪能力。

2.5 针对输水洞的加固设计措施

输水洞破坏后加固方法常采用内衬钢管、钢筋混凝土管或钢丝网喷浆等方法处理，若修补困难，一般封堵旧管另装新管。

2.6 监测设计

对无监测设施的病险水库，为保证加固后大坝的安全，应设置观测点及必要的观测设施。

3 结语

水库既可造福于人民，促进社会经济发展，也会因病险而威胁人民群众生命财产的安全，因此病险水库一定要进行除险加固处理。病险水库的加固设计必须坚持技术上可靠、经济上合理的原则，同时还要结合当地实际情况因地制宜开展设计。设计方案要经过优化比较，最终才能形成可行、可靠的方案。通过完善设计工作，达到应有的除险加固效果。

参考文献：

[1]许战青，靳翠红. 小型水库除险加固设计总结[J]. 河北水利，2012（9）：18.

[2]黄志良. 病险水库的除险加固设计[J]. 现代农业科技，2012（5）：283，285.

[3]陈朝旭，彭琦，位敏. 病险水库加固设计中的主要问题及对策[J]. 人民长江，2011，42（12）：81-84.