浅析承德市小型水库除险加固勘察工作要点

【摘要】：小型水库除险加固的工程地质勘察，从查明工程地质条件调整为查明病险问题，是勘察思路的根本性转换；放弃全面防渗的习惯性工程处理措施，坚持“允许渗漏但不允许渗透破坏”的基本原则，是当前病险水库除险加固的务实选择。

【关键词】：小型水库；除险加固；工程地质勘察；渗透破坏

[Abstract]: small reservoir reinforcement engineering geological investigation, from the identification of engineering geological condition of adjustment in order to find out the dangerous problems, is a fundamental change of investigation thinking; give full cutoff habits measures to deal with the project, adhere to the "allowed leak but the basic principle does not allow the seepage failure", is a pragmatic choice of the current dangerous reservoir reinforcement the.

[keyword]: small reservoir; reinforcement; engineering geology survey; seepage failure

中图分类号：TV62+1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

我市大部分小型水库修建于上世纪七八十年代。这些工程一般都是在“三边”(边勘测、边设计、边施工)工作方式下建成的，许多资料“四不清”(来水量不清、流域面积不清、水库库容不清、基础地质情况不清)情况下就动工兴建，造成了很多虽完成但质量一般的工程。纵观近几年的工作情况，我市小⑵型病险水库除险加固工作主要反映出以下共性特征：

⑴原水库设计标准较低，主要建筑物不能满足结构、渗流、抗震稳定等方面的要求。

⑵许多水库基本没有监测设备，技术人员业务水平普遍较低，管理措施落后。

⑶原设计一般缺少地质勘测、设计、施工等资料，水库流域面积、来水量、现有库容不清或原分析存在较大误差，除险加固设计难度很大。

⑷中小型病险水库除险加固投资规模一般较小(与大型水库相比)，容易引起设计、施工、管理人员的忽视，从而造成的工程隐患或资金浪费严重，效益低下。

从2011年开始，我市开始着手小(2)型水库除险加固工作，由于小型病险水库数量大，勘测设计周期短，前期经费不足，全面勘察实际上是做不到的。因此需要勘测设计人员在勘察思路上作出调整。以《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL 55-2005）、水利部《全国重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》、《小(2)型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》为技术指导，将查明工程地质条件调整为查明工程地质问题作为勘察原则进行小(2)型病险水库除险加固工程勘察设计工作。

经过近一年多的勘察设计工作，针对小(2)型水库除险加固工程，得到以下经验及体会：

1 加强工程地质分析强调工程地质勘察的针对性

勘察为设计服务，满足除险加固工程设计的要求，工程地质勘察任务就基本完成了，因此 从以查明“条件”到以查明“问题”的转换，是目前小型病险水库除险加固工程地质勘察思路的根本转换，针对病险工程的病因分析，特别是与地质有关的病因要全面深入地分析之后，才可能有的放矢地去开展工程地质勘察工作，去布置并实施必要的地质勘探，实现明确的勘察目标，获得有意义的勘察资料。

我们强调针对性，是针对工程存在什么问题就重点勘察什么问题，没有问题的就不必全面勘察。关于“不查明工程地质条件怎么知道不存在问题”的说法，当然也是有道理的，因此我们可以变通地表述为：对已经出现了险情或可能存在隐患的部位（某一段坝基、存在质疑的建筑物地基、影响工程安全的岸坡等）实施重点勘察，这就包括查明这些部位的工程地质条件，界定主要工程地质问题，分析评价问题的性质和对工程安全的影响程度，提出地质建议参数和处理措施的建议等；其余未出现险情不存在隐患的部位不必全面勘察。工程险情和隐患的界定依据，一是安全鉴定报告，二是工程运行记实，三是工程地质分析结论。

2 渗漏问题应服从“允许渗漏但不允许渗透破坏”的原则

许多病险水库工程的主要“病险”之一是渗漏，防渗就成为“除险”措施的首选，渗漏有一个发展过程，到了极端状态将产生渗透破坏，没有发展到这个极端状态之前，只能说存在隐患，但工程仍然是相对安全的！因此，我们说渗漏是产生渗透破坏的必要条件，不是充分条件。我们要做的是将渗漏控制在一个工程安全可以接受的范围之内，只要做到了这一点，工程就是安全的。“允许渗漏但不允许渗透破坏”应该成为除险加固工程处理的基本原则。一见渗漏就防渗的做法，其技术理由并不充分。

接受了这样的观点，防渗性除险加固的目标就不是防止渗漏，而是防止渗透破坏。任何一座水库大坝都不可能做到滴水不漏，既然做不到滴水不漏，那么漏到什么程度可以接受，超过什么程度就不能接受？研究清楚了这个问题，确定工程防渗措施的技术方案就有了依据。

地质上要回答的问题是，首先将渗漏范围分为坝基渗漏和坝体渗漏两大类。其次是确定渗漏的具体部位，并进行渗漏量的估算和渗漏定性。第三是提出处理措施的地质建议。

3 坝基渗漏的勘察与评价

坝基渗漏又称绕坝渗漏，包括主坝段（坝基段）和两岸斜坡坝段（即坝肩）,应分开评价。

根据查明工程问题的原则，坝基不存在渗漏问题就不必进行全面勘察，但应根据坝址区基本地质条件和大坝数十年的运行表现作出不存在渗漏问题的定性评价。

坝基渗漏问题的勘察，首先应对坝基按问题分段分类，分出有问题坝基段和没有问题坝基段；其次是针对有问题坝基段实施重点勘察，在垂直方向上还应分出覆盖层渗漏、基岩渗漏和接触带渗漏，查明渗漏区岩土体的透水性质和相对不透水边界，分析渗漏原因，估算渗漏量，评价产生渗透破坏的可能性；最后应根据渗漏性质提出处理措施的建议，不存在渗透破坏和渗漏量在允许范围之内的，可建议简化处理或不予处理。以承德县炮手沟水库为例，对拦河坝地质勘察及水库原始资料可知：水库右岸为一缓状坡台地，拦河坝修筑在台地上，当时筑坝时直接在黄土层以上起坝，没有开挖至基岩。对大坝进行钻孔发现，坝体填土下部为壤土层，土层厚度2m左右，土层以下为强风化花岗岩，经多年运行，在库区与花岗岩层之间形成渗漏通道，水库水位较高时，大坝下游会出现明显渗水点，大坝下游村庄内村民的菜窖内会出现渗水，因此在设计阶段，提出了对大坝右半段进行灌浆、坡脚设置排水棱体及排水沟的的处理方案，而大坝左半段无渗漏情况，因此不需灌浆处理。

坝肩渗漏问题的评价较为复杂。某些工程一见下游坝脚岸坡区漏水即判定为坝肩绕渗，实际上理由并不充分。因为坝肩下游区漏水可能是库水绕渗，也可能是岸坡山体地下水的出溢，也可能是这两部分水的组合，属于“疑似”绕坝渗漏问题。此类问题一般情况下应根据库水位、降雨量和渗漏量之间的观测资料，结合岸坡地形地质条件认真分析论证后才可以较为准确地得出结论；当这些资料并不充分仅为“疑似”时，应重点补充勘察予以论证，渗漏较轻微的也可按今后运行管理加强观测以观后效的原则考虑。坝肩渗漏还需要明确回答的问题是，渗漏对坝肩岩体稳定的影响。处理措施的建议可以是防渗，也可以是排水，也可以是二者的组合。

4,坝体质量检测

水利部《全国重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》、《小(2)型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》对坝体质量的检测有明确表述：宜分类进行，存在坝坡稳定问题的应针对“问题”区取原状样进行室内物理力学试验；存在渗漏问题的应针对渗漏区取原状样进行室内渗透系数测试。以上试验资料还应结合工程实际进行工程类比，提出坝体土物理力学建议参数和相应渗漏区坝体土的渗透系数建议值，供设计选用。不存在以上稳定问题和渗漏问题的坝体区不必全面取样试验。

水利部两个指导意见强调的是“有病即查无病不乱查”的原则，宣扬的是无病推论的工程理念，即只要大坝运行数十年来未发现位移、裂缝、塌陷等损伤现象，大坝就是安全的，起码也是基本安全的。

对均质土坝坝体填筑质量检测一般是通过注水试验方式进行，以测定填筑土体的渗透系数。但这种方法实际上并不适合于小型水库均质土坝坝体渗透系数的测试。不适用的最基本理由是边界条件相差太大，《规程》中的边界条件是半无限空间地质体和水平地下水位，而坝体是一孤立的人工填筑体且浸润线（面）是倾斜的。因此在实际勘察过程中一般采取坝体取原状样进行室内渗透系数的测试，并根据工程实际提出地质建议参数，以此作为除险加固工程设计依据。

坝坡稳定和坝体渗漏还可以结合坝址区实际出露的岩性去分析填筑土料的性质。一般来说，泥岩、页岩风化料具有较高的力学强度和较好的防渗性能，但由于数十年前建坝时无重型施工碾压机械，人工填筑夯实效果不好；花岗岩风化残积土含有较多的砂粒，粘泥含量较低，渗透系数较大，类似于砂性土。此类均质土坝有均质“透水坝”之嫌疑。某些土坝的筑坝材料具有多样性或存在“渗漏”夹层、较强渗漏区（例如部分填筑质量很差）等问题，实际上属于“非均质土坝”。此类土坝坝坡稳定和坝体防渗措施的地质建议应按实际情况区别考虑。坝体中具有随机性和再生性的生物洞穴（鼠洞、蚁洞等），已经发现的要追踪探测追踪处理，运行管理中加强巡视，制定处理预案，发现后立即按既定方针坚决执行。

5 其他问题

泄洪建筑物主要是冲刷水流导致冲刷区岩土体失稳问题。地质上一是要作出溢洪道边坡稳定问题的地质评价；二是要预测泄洪水流对周围地质环境的改变所带来的次生环境地质问题；三是应建议防冲刷护坡工程措施。

小型水库工程的放水建筑物多为小尺寸下卧式涵管，多数埋置于坝体中。这种建筑物一旦受损漏水，可能会导致建筑物与坝体之间的接触冲刷破坏，需要具体分析判定。此类问题的定性不是地质工程师的强项，属于水工建筑物漏水，设计师更有发言权，应予以尊重，但地质工程师应对放水洞的基础稳定条件提出地质方面的意见和建议。

多数均质土坝或堆石坝经多年运行，上游护坡破坏严重，甚至部分地段无护坡，坝坡受浪蚀作用形成塌坑或陡坎，继续下去将导致坝坡失稳，因此上游护坡措施是必需的，至少也应该在水位变动范围区实施护坡措施，以有效地保护坝坡稳定性。

6 结语

小型病险水库除险加固工程地质勘察，我们应抛弃以查“条件”为主的常规工程勘察思路，树立以查“问题”为主的求实思想；对于渗漏问题的评价和处理，需要结合具体工程实际，坚持“允许渗漏但不允许渗透破坏”的基本原则；对于规程规范，应注意原则性与灵活性的准确把握。

参考文献：

[1] 中华人民共和国水利部2005-04-18.《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL 55-2005）.北京：中国水利水电出版社，2005，6

[2] 韦港，小型病险水库除险加固工程地质勘察的若干问题.，2001,3

[3] 中华人民共和国水利部2007-11-26.《水利水电工程注水试验规程》（SL 345-2007）.北京：中国水利水电出版社，2008，2

[4] 中华人民共和国水利部《全国重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》

[5] 中华人民共和国水利部《小(2)型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》 2011