小型水庫除險加固設(shè)計中應(yīng)注意的問題

張 莉，郝豐玉，劉洪杰

（棲霞市水務(wù)局，山東 棲霞 265300）

棲霞市地處膠東半島中部，屬于低山丘陵區(qū)，境內(nèi)建有 211座小型水庫，其中小(1)型水庫 28座，小(2)型水庫183座，總庫容1.13億m3。小型水庫的建成，對解決當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)和生活用水，改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用。但是，由于受當(dāng)時技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件限制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，工程老化嚴(yán)重，致使水庫普遍存在著防洪標(biāo)準(zhǔn)低，大壩穩(wěn)定性差，壩體壩基滲漏等一系列問題。經(jīng)安全鑒定，棲霞市共有92座病險水庫，占全市小型水庫總數(shù)的58%。目前已加固完成了59座，剩余33座小型險庫將于2010年底完成加固任務(wù)。面對如此之多的小型病險水庫的除險加固工程，做好除險加固前期工作尤為重要，特別是設(shè)計質(zhì)量的好壞和設(shè)計方案的優(yōu)化是工程質(zhì)量好壞和工程投資額度的關(guān)鍵。為了促進(jìn)該項工作的實(shí)施，在棲霞市已完成小型病險水庫除險加固工程的基礎(chǔ)上，對該工程在設(shè)計環(huán)節(jié)上應(yīng)注意的問題進(jìn)行了梳理總結(jié)，以期為今后的工作提供借鑒。

1 小型病險水庫存在的主要問題

1.1 大壩主體

大壩壩坡坡比偏陡、壩體透水性較強(qiáng)，浸潤線較高，導(dǎo)致壩坡不穩(wěn)；填土質(zhì)量較差，碾壓不實(shí)，或存在軟弱層等。上游壩坡沉陷變形大，凹凸不平；護(hù)坡石風(fēng)化破碎嚴(yán)重，或無護(hù)坡石，或厚度薄，塊徑小，重量輕等不滿足規(guī)范要求等。下游壩坡陡，沉陷變形大，凹凸不平；無排水設(shè)施，壩坡水流侵蝕較重；壩腳無排水體，或排水體不滿足規(guī)范要求等。

壩頂高程達(dá)不到設(shè)計要求；壩頂寬度狹窄，無排水設(shè)施，沖溝較多等；防浪墻墻底未與防滲體緊密結(jié)合；防浪墻高度不足，墻身裂縫、斷裂或變形；結(jié)構(gòu)老化不符合規(guī)范要求等。

1.2 大壩的滲漏

大壩壩基滲漏:由于施工時大壩清基不徹底，壩基坐落在裂隙發(fā)育、透水性較大、未進(jìn)行防滲處理或處理不完善的基巖上造成的。壩體及防滲體滲漏:由于施工時壩體或防滲體填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度及滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求，或防滲體設(shè)計的厚度不足等原因。

1.3 放水洞與溢洪道

放水洞洞身裂縫、剝蝕、漏水嚴(yán)重；洞身周邊產(chǎn)生接觸沖刷破壞，形成滲漏通道；進(jìn)口、洞身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求；閘門及啟閉機(jī)老化、銹蝕、變形、磨損嚴(yán)重，需淘汰更新設(shè)備；啟閉機(jī)房破損、漏水，不能正常使用等。

溢洪道普遍標(biāo)準(zhǔn)低，出口泄流沒有通道；溢洪道的泄量不足；溢洪道控制段不規(guī)則，基巖風(fēng)化，沖刷嚴(yán)重，無襯砌；無消能防沖設(shè)施；溢洪道無岸墻或標(biāo)準(zhǔn)低，砌石質(zhì)量差，強(qiáng)度低，不滿足抗沖耐磨要求。

2 優(yōu)化工程設(shè)計的建議與對策

2.1 基本資料的收集及分析整理

基本資料的收集及分析整理，是小型病險水庫除險加固的基本依據(jù)。小型水庫由于受當(dāng)時各方面條件的限制，大多屬“三邊”(邊設(shè)計、邊勘探、邊施工)工程，無基本資料。這次小型病險水庫加固設(shè)計數(shù)量多，工作量大，勘測設(shè)計人員少，前期工作經(jīng)費(fèi)不足，給水庫的加固設(shè)計帶來很大困難?；A(chǔ)資料質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著設(shè)計質(zhì)量的高低。因此應(yīng)高度重視設(shè)計資料的收集、整理工作。

2.2 壩頂工程加固設(shè)計

壩頂寬度一般情況下小(1)型水庫可取5m，小（2）型水庫可取3～4m。壩頂路面應(yīng)充分考慮壩頂排水，下游側(cè)設(shè)置路緣石，并設(shè)置排水口與壩坡橫向排水溝相連接，壩頂路面可向下游傾斜2%～3%。根據(jù)壩頂高程的實(shí)測結(jié)果，若現(xiàn)狀壩頂高程高于設(shè)計壩頂高程，而寬度不滿足規(guī)范要求，可通過削低壩頂，滿足壩頂高程和寬度的要求。

2.3 壩坡工程加固設(shè)計

大壩邊坡比的確定要根據(jù)壩型和壩高、壩體和壩基的物理力學(xué)特性、壩體所承受的荷載來進(jìn)行壩坡滲流及抗滑穩(wěn)定計算，確定壩坡是否滿足穩(wěn)定要求。上下游壩坡可根據(jù)需要確定是否設(shè)置戧臺，小型水庫下游一般只設(shè)一個戧臺。

大壩上游坡護(hù)坡加固設(shè)計應(yīng)按照就地取材、節(jié)約投資、安全可靠、方便施工的原則，可采用干砌石、預(yù)制砼塊等護(hù)坡形式；下游壩坡采用草皮護(hù)坡。上游護(hù)坡和反濾層的厚度應(yīng)根據(jù)抵御風(fēng)浪沖擊和反濾要求來確定。預(yù)制砼塊護(hù)坡應(yīng)設(shè)置縱橫縫和足夠的排水孔，上游壩坡護(hù)坡坡腳應(yīng)設(shè)置基座。

2.4 壩基和壩體截滲加固設(shè)計

壩基截滲一般可采用在上游壩腳處做截水槽，也可采用砼截滲板墻、高壓旋噴砼墻等方法處理。巖基采用帷幕灌漿處理。壩基截滲處理方法要與壩體截滲相結(jié)合考慮，經(jīng)方案比較后擇優(yōu)確定。

壩體（防滲體）應(yīng)滿足將滲流量控制在允許范圍以內(nèi)，并滿足滲流穩(wěn)定要求。防滲體與壩基、岸坡或砼建筑物的連接應(yīng)滿足抗?jié)B要求。

2.5 壩體反濾與排水體加固設(shè)計

在壩下埋管末端周邊等滲流出逸處，宜設(shè)置反濾層或過渡層。反濾層厚度應(yīng)根據(jù)材料的用途及施工方法等情況確定。

在滲流出逸的范圍，均需設(shè)置排水體。排水體可采用貼坡排水，貼坡排水的頂部應(yīng)高出浸潤線出逸點(diǎn)，超出高度應(yīng)使壩體浸潤線在凍土深度以下，且不小于0.50m。坡腳處應(yīng)設(shè)置集滲溝、排水溝。

2.6 壩面排水設(shè)計

下游壩坡常用草皮護(hù)坡；除干砌石或堆石護(hù)坡外，均必須設(shè)壩面排水。應(yīng)包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。除堆石壩與基巖交坡處外，壩坡與岸坡連接處均必須設(shè)排水溝，其集水面積應(yīng)包括岸坡集水面積在內(nèi)。排水溝結(jié)構(gòu)可采用漿砌石、預(yù)制砼等，但應(yīng)注意防滲及不透水性。

2.7 放水洞加固設(shè)計

放水洞加固方案的選取，應(yīng)結(jié)合工程現(xiàn)狀存在的問題，按照經(jīng)濟(jì)、安全、實(shí)用、可靠的原則，同時還要考慮到易施工，質(zhì)量易控制、易保障要求，綜合選定加固方案。

1）洞身拆除重建方案：洞身宜按無壓明流設(shè)計，可常用砼矩形涵、圓涵等型式。斷面尺寸除滿足用水要求，還應(yīng)考慮到檢修維護(hù)方便。洞身應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定、變形、抗裂或裂縫寬度等要求。

2）砼矩形涵洞身加固方案：一是洞身補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)漏方案，常對隱患部位進(jìn)行剔鑿，補(bǔ)摸高強(qiáng)砂漿、環(huán)氧砂漿、樹脂、各種防水涂料，或貼高強(qiáng)布等；二是洞內(nèi)內(nèi)襯鋼管、玻璃鋼管、PE管等，對內(nèi)襯管與原放水洞間的空隙，利用砼填筑。

3）洞身周圍滲漏處理方案：常用回填灌漿，放水洞進(jìn)口處壩體挖除重新用粘性土回填，壩后做反濾護(hù)坡等方案。

4）進(jìn)口控制段，可采用加固、拆除重建或砂漿回填等方法。

2.8 溢洪道加固設(shè)計

1）溢洪道宜優(yōu)先采用開敞式，且不宜設(shè)置閘門，堰頂高程宜與正常蓄水位齊平。溢洪道宜選擇在巖石地基上，建筑物的護(hù)砌長度取決于地形、地質(zhì)條件、水流條件和防沖要求。軟基溢洪道應(yīng)修建在密實(shí)土層上，做好進(jìn)出口、泄槽的防護(hù)和消能設(shè)施，以及建筑物的防滲排水。

2）溢洪道軸線宜取直線，如需轉(zhuǎn)彎，宜在進(jìn)水渠或出水渠段內(nèi)設(shè)置彎道；在土石壩樞紐中，當(dāng)溢洪道靠近壩肩時，與大壩連接的接頭、導(dǎo)墻、泄槽邊墻等必須安全可靠。

3 結(jié) 語

針對小型水庫除險加固面臨著數(shù)量多、安全隱患多、原始資料少、設(shè)計力量不足及前期工作經(jīng)費(fèi)不足的諸多問題，在實(shí)施除險加固設(shè)計時應(yīng)依據(jù)設(shè)計工作大綱，明確指導(dǎo)思想、目標(biāo)、任務(wù)、設(shè)計內(nèi)容、深度以及采用的規(guī)范、規(guī)程等，參照編制小型病險水庫加固技術(shù)指南選擇常用的加固方案、計算方法、主要的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，要配備設(shè)備、規(guī)范、資料及專業(yè)設(shè)計軟件等以搞好小型水庫除險加固設(shè)計，確保小型水庫加固工程的安全實(shí)施。