浅论小型病险水库现状与除险加固技术措施

摘要：水库工程是保障人们生命财产安全和社会经济发展的重要设施，也是农田水利灌溉、城镇居民生活用水以及改善水环境等方面不可缺少的基础设施。对病险水库通过除险加固和工程设施配套，强化水库安全运行管理，建立起“工程安全，设施齐全，功能完备，管理高效，环境优美”的水库安全管理体系，充分发挥水利工程的社会和经济效益。

关键词：病险水库；除险加固；施工技术；应用

兰溪市位于浙江省中西部，金衢盆地北部，区域面积1310km2 。从50至70年代，兴建了一大批小型水库。其中：小（一）型水库15座，小（二）型水库106座。由于当时各地经济发展水平较低，各个水库工程的施工条件也不尽相同，一些水库建造时没有经过专业设计，施工设施落后，施工质量得不到保证。经过多年运行，普遍存在带病运行和安全隐患。制约了水库应有效益的发挥，并严重威胁下游人民生命财产的安全。

一、小型水库存在的问题

通过对小型水库巡查和近几年除险加固工作开展，小型水库普遍存在以下几点问题：

1.防洪标准不能满足原有设计标准，或者没有经过设计计算的水库不能满足现行水工程规范的要求。

2.通过小型水库的“三查，三定”安全鉴定，及除险加固工程中的地质勘察，结合水库日常养护巡查工作，基本查明坝体填筑土的物理力学指标，坝体填筑质量、防渗性能。由于水库建设受设计、地质条件，管理水平和施工等影响，坝体土填筑质量不一，土质均匀性较差，压实度基本在85%～90%左右，由于施工条件的原因，坝体与心墙土渗透系数相差不大，渗透指标不能满足现行土石坝规范要求。

3.由于大坝缺少日常养护和维修，迎水面风浪冲刷严重，造成坝体变薄。大坝上下游干砌石护坡局部风化且破损塌陷严重；护砌块石较小，表面不平整，树根杂草丛生。

4.由于施工条件和管理水平的限制，土坝在坝基或坝头与山体交接处存在不同程度的渗漏，或者没有明显的渗漏，但局部渗透系数不能满足现行规范的要求，存在一定的渗漏隐患。

5.水库建造年代久远，缺少渗漏观测设施，或原有观测设施布置和精度不满足现行规范。日常观测没有详细记录，或观测设施已报废。

6.水库溢洪道多为依山体上开挖，溢洪道泄槽内块石杂草较多，下泄河槽多数不配套或未设置必要的消能设施。

7.水库输水设施启闭设备多为螺杆式启闭机，由于建造年代久远，螺杆多已弯曲且锈蚀，闸门及相关设施均已老化。

8.地处丘陵山区，受土栖白蚁危害较为严重，而且修建多为土坝，安全巡查中查出很多土坝均已有白蚁危害，或大坝附近有白蚁活动迹象。

9.输放水及泄水建筑物老化坏较为严重，不能满足水库输水、放水及泄水安全运行要求。

二、小型水除险库加固技术

1. 提高水库土石坝防洪标准的工程措施

（1）.加高大坝增加水库调蓄洪水的能力；（2）.扩建或增建泄洪设施，加大泄洪量；（3）.加高大坝与泄洪设施扩建或增建相结合。实践经验表明：采用加高大坝措施的水库最大泄流量一般为最大入库洪峰流量的40%以下；采用扩建或增建泄洪设施的水库最大泄流量一般为最大入库洪峰的60%以上。因此，对下游防洪有重要作用的水库，应通过技术经济综合比较，尽可能采用加高大坝与扩建或增建泄洪设施相结合的设计方案。

2.土石坝的坝体与坝基以及绕坝渗漏问题

（1）.大坝产生管涌、流土、大面积散浸及接触冲刷等形成的渗透破坏；（2）.渗透压力降低坝坡和坝基的稳定性。因此，要对坝基及坝体与坝基接触面采取防渗处理措施。一般采取的加固处理原则是“上堵下排”。“上堵”的措施主要是采取水平防渗与垂直防渗。水平防渗有粘土铺盖结合下排开挖导渗沟、减压井和水平盖重压渗等；垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填粘土防渗，及土工合成材料防渗；坝基防渗采用水泥固结和帷幕灌浆等。

3.土石坝坝体有害变形主要是水平变形和不均匀沉降。这两种变形可导致坝体产生有害裂缝。这些裂缝一般分布在坝顶和大坝的上、下游坝面，也有的分布于坝体内部。对非滑坡及滑坡性的裂缝采取翻松、夯实、开挖回填及充填灌浆等措施进行处理。滑坡及滑坡性裂缝非常复杂时需查明其原因，对症下药，一般可以采取开挖回填、放缓坝坡、抛石压脚、砌石固脚、镇压台增设防渗体等措施进行处理。

4.土石坝的加高措施一般采取“戴帽”加高和在大坝下游坝坡培厚加高两种措施。当大坝加高小于2m时，可以采用“戴帽”加高，上游坝坡可以利用防浪墙直立加高，下游坝坡上部坡度可以放陡一些与原坝坡面相接。若大坝需要加高2～5m时，可以采取在下游坝坡培厚加高的措施。

三、土石坝加固新技术的应用

1.劈裂灌浆技术

劈裂灌浆技术是用一定的压力，使坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，形成10～15cm厚的连续泥墙，达到防渗的目的，同时泥浆使坝体湿化，产生沉陷，增加坝体密实度，加固坝体。利用坝基应力场分布规律，也可进行劈裂灌浆，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。

2.高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆技术，是在高压旋喷灌浆技术的基础上发展形成的，施工时采用冲击钻带管钻孔，高压射流切割地层，同时灌入泥浆，形成按设计方向、深度、厚度和结构形式与地基紧密结合，形成帷幕防渗体。目前，已广泛应用于土、沙、细颗粒砂砾石层以及透水性较强的卵砾石、砂卵漂石和堆石渣层地基的防渗处理，其深度可达30多米。

3.土工合成材料防渗排水技术

土工合成材料在土石坝加固中已得到应用，利用土工膜或复合土工膜代替防渗体，利用土工织物代替反滤料，效果好。灵洞茶山水库坝高21m，坝型为土石坝，渗透系数偏大，在大坝上游面铺设复合土工膜后，经运行观察防渗效果显著。

四、结束语

随着社会经济的发展，国家对水利工程设施资金投入的加大，各地应结合病险小型水库的实际情况，做好日常养护和岁修、大修工作，以维持水库正常运行和应用功能。对工程设施老化、病险严重的水库，因地制宜地采用个种除险加固新技术、新工艺，进行除险加固、更新改造。使之成为达到安全标准的正常水库，发挥工程的应有功能效益。

参考文献：

[1].《水利水电工程土工和合成材料应用技术规范》（SL/T225 ―1998）

[2].《水利水电工程施工通用安全技术规程》（SL398―2007）