小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

漆 蘭，楊再松

貴州省東方世紀(jì)科技有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng) 550002

1 工程現(xiàn)狀

受地形地質(zhì)條件的限制，貴州省中小型水庫(kù)多、分布廣，共有病險(xiǎn)水庫(kù)930座，全省已累計(jì)下達(dá)投資計(jì)劃440座，投入治理資金12.36億元。大多病險(xiǎn)水庫(kù)都有以下共同特點(diǎn)：水庫(kù)多修建于上世紀(jì)七八十年代，受當(dāng)時(shí)人力、財(cái)力、物力及技術(shù)水平的限制，多為“三邊”工程，一般由當(dāng)?shù)卮迕裢豆ね秳谛藿ǘ?，建設(shè)程序大多不規(guī)范，施工質(zhì)量也較差，建成后都存在一些問(wèn)題。受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件及資金的影響，大壩一般都存在清基不徹底、基礎(chǔ)處理措施不到位、壩體填筑質(zhì)量差等問(wèn)題。因此，這些水庫(kù)多年來(lái)一直帶病運(yùn)行，加上管理不善，水庫(kù)效益一直都無(wú)法正常發(fā)揮，大壩存在諸多安全隱患，也造成了水資源不同程度的浪費(fèi)。

2 水庫(kù)存在的問(wèn)題

由于水庫(kù)使用年限長(zhǎng)，受諸多因素的影響，大多病險(xiǎn)庫(kù)基本都有以下問(wèn)題：1）由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，壩頂高程不滿足防洪要求，且壩頂未設(shè)防浪墻，壩頂?shù)臋跅U有部分損毀、垮塌；2）溢洪道一般采用壩頂開(kāi)敞溢流的方式，溢洪道表面混凝土不同程度的破損、剝蝕，堰面不平整，溢洪道泄流能力不滿足要求；3）由于當(dāng)時(shí)大壩清基不徹底，帷幕灌漿效果不理想，有的壩基都未作固結(jié)灌漿，水庫(kù)大壩多存在壩體浸潤(rùn)、壩基滲漏及繞壩滲漏的現(xiàn)象；4）水庫(kù)取水口一般采用壩體埋管式，出口設(shè)閘閥室，一般情況下閘閥室都比較簡(jiǎn)陋，放水閘閥都已經(jīng)嚴(yán)重銹蝕，有的閘閥漏水嚴(yán)重，有的甚至無(wú)法開(kāi)啟，閘閥出口一般都未設(shè)消力設(shè)施或者只設(shè)簡(jiǎn)單消力池；灌溉渠道渠堤一般都是采用漿砌石砌筑，過(guò)水?dāng)嗝娌捎蒙皾{抹面，由于渠道運(yùn)行年代久，過(guò)水面砂漿基本脫落，渠道內(nèi)雜草叢生且淤積嚴(yán)重，渠道糙率比原設(shè)計(jì)增大很多，實(shí)際過(guò)水流量比原設(shè)計(jì)小很多，有的渠段常年出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。由于灌溉用水的需求，渠道在小范圍內(nèi)曾進(jìn)行過(guò)改造或修葺，但規(guī)模都較?。?）水庫(kù)大壩多年來(lái)未進(jìn)行系統(tǒng)的維修和加固，其余樞紐建筑由管理單位或者受益村民集資維護(hù)，但都未從根本上解決問(wèn)題；6）工程基本未設(shè)置大壩安全監(jiān)測(cè)及水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，水庫(kù)的防洪調(diào)度多靠人工目測(cè)預(yù)報(bào)，其精度和可靠性較低，大壩多在山區(qū)，上壩公路較窄、坡度陡、路面質(zhì)量較差，水庫(kù)的防洪調(diào)度難度很大。

這樣的病險(xiǎn)水庫(kù)在我省就有九百多座。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口的發(fā)展，水資源越來(lái)越緊缺，合理開(kāi)發(fā)和利用水資源已成為近年來(lái)水利工作的重點(diǎn)。貴州省小型病險(xiǎn)水庫(kù)多，水庫(kù)調(diào)節(jié)能力低，大多都存在滲漏問(wèn)題，除了影響大壩自身安全以外，水資源浪費(fèi)也比較嚴(yán)重，灌溉渠道水量利用率低，其有效灌溉面積一般都達(dá)不到設(shè)計(jì)灌溉面積。一旦遇到干旱，用水緊缺，水庫(kù)的供水能力嚴(yán)重不足。水庫(kù)大壩存在的安全隱患，直接威脅下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。間接影響了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳a(chǎn)、生活水平，制約著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。加之近年來(lái)洪澇災(zāi)害頻繁，超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)常出現(xiàn)。使得病險(xiǎn)水庫(kù)的安全問(wèn)題更加突出。病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固非常必要和迫切。

3 水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

因水庫(kù)多為“三邊”工程，且年代久遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)、竣工資料缺乏，對(duì)大壩的安全復(fù)核工作帶來(lái)一定的難度。為了能準(zhǔn)確把握工程的實(shí)際情況，需要盡可能收集有關(guān)水文、設(shè)計(jì)、施工、管理等資料，實(shí)地調(diào)查水庫(kù)的運(yùn)行情況，詳細(xì)了解水庫(kù)的歷史洪水?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘過(guò)程中，應(yīng)注意檢查庫(kù)區(qū)、大壩及附屬設(shè)施現(xiàn)狀情況，庫(kù)區(qū)檢查主要是觀察庫(kù)岸有無(wú)巖體崩坍垮塌的痕跡及趨勢(shì)，大壩檢查要注意其壩基、壩肩巖體風(fēng)化程度，對(duì)于壩體滲水及河床有水流、水塘的，應(yīng)注意觀察其滲水通道，測(cè)量滲水流量，初步判斷滲漏原因并在后續(xù)工作中進(jìn)一步采取工程勘探手段查明。對(duì)于壩體結(jié)構(gòu)及填筑質(zhì)量，最有效的手段就是對(duì)壩體及壩基進(jìn)行鉆孔取樣，并對(duì)鉆孔及芯樣進(jìn)行試驗(yàn)。鉆孔應(yīng)在布置在壩頂，一般在河床及兩岸分別布孔，鉆孔深度宜到建基面以下一定深度，試驗(yàn)方法一般為鉆孔壓水試驗(yàn)及巖石常規(guī)試驗(yàn)，通過(guò)鉆孔壓水試驗(yàn)，可以初步了解壩體及壩基透水率、大壩填筑材料、填筑質(zhì)量、建基面高程、清基情況、巖體結(jié)構(gòu)、巖石風(fēng)化分帶等情況。通過(guò)取樣試驗(yàn)可以得出壩體及壩基材料的密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度、彈性模量等參數(shù)，為大壩的應(yīng)力及穩(wěn)定計(jì)算提供依據(jù)，并有助于進(jìn)一步查明大壩滲漏的原因。因工程資料缺乏，水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)工作中對(duì)鉆孔及試驗(yàn)資料的分析和總結(jié)相當(dāng)重要，因?yàn)檫@是了解大壩現(xiàn)狀、壩體材料、施工質(zhì)量、滲漏原因等最有效和最可靠的方法。大部分工程壩體透水率都大于規(guī)范允許值，但對(duì)于壩體上游面設(shè)有防滲體的，壩體透水率可不作為灌漿控制因素。試驗(yàn)分析中應(yīng)注意試驗(yàn)結(jié)果與工程資料之間存在的差異，并根據(jù)結(jié)果找出差異存在的原因。若試驗(yàn)資料與設(shè)計(jì)資料不符，則以試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。

4 除險(xiǎn)加固措施

大壩壩體滲漏一般采取壩體補(bǔ)強(qiáng)灌漿的方法，灌漿施工中應(yīng)進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，選擇合適的灌漿壓力，對(duì)于壩體、壩基及繞壩滲漏的情況，可采取帷幕灌漿的方法。帷幕下限一般按防滲標(biāo)準(zhǔn)q≤5Lu控制。在滲水通道部位應(yīng)適當(dāng)增加灌漿孔。溢洪道泄流能力不足可以采取加寬溢洪道等工程措施解決，對(duì)于已經(jīng)沖刷剝蝕的混凝土，應(yīng)表面拆除并重新澆筑混凝土。對(duì)于壩體應(yīng)力或穩(wěn)定不滿足要求的重力壩、拱壩，可采取加厚壩體的工程措施，因水庫(kù)已蓄水使用多年，采用壩體加厚的方式一般在壩體下游面進(jìn)行，壩體加厚要注意使得新舊兩部分壩體能夠很好的結(jié)合，保持壩體的整體性。對(duì)于大壩附屬建筑物能夠正常使用的只須進(jìn)行維修，不能使用的可更換或拆除重建。根據(jù)水庫(kù)防汛調(diào)度指揮和科學(xué)管理的要求，水庫(kù)均需設(shè)置大壩安全監(jiān)測(cè)和水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，原來(lái)的病險(xiǎn)水庫(kù)基本未設(shè)置，新建水庫(kù)一般都要求設(shè)置。近年來(lái)水情自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)比較完善，增加這部分的投入也是必要的。

總之，病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固是一項(xiàng)緊迫且必要的工程，除險(xiǎn)加固技術(shù)根據(jù)工程的實(shí)際情況、規(guī)模大小、資金要求及所存在問(wèn)題的不同，所采用的方法也有所差異，有待進(jìn)一步研究和使用新方法和新技術(shù)。