基于寧夏地區(qū)水庫除險加固設(shè)計的個案分析

謝堆才

(寧夏固原市水利勘測設(shè)計院 756000)

寧夏固原市水庫大多建設(shè)于20世紀六七十年代，由于年久失修，存在不少病險隱患。其病險水庫的特點主要是淤積嚴重、防洪標準不能滿足規(guī)范要求、大壩存在滲漏問題、抗震標準低、大壩穩(wěn)定的強度不能滿足要求等。

1 寧夏病險水庫的特點

水庫主要建筑物由三大件組成，即:土壩、泄水建筑物和輸水建筑物。土壩大多為碾壓式土壩。泄水建筑物多為獨立的溢洪道。輸水建筑物為水塔或臥管，壩下埋設(shè)輸水涵管;由于受當時建設(shè)條件的限制，加之半個多世紀的失修，以下隱患問題不能忽視:

a.庫容淤積嚴重，有效庫容與防洪庫容減少，使用功能降低。

b.因受當時的生產(chǎn)力技術(shù)水平和經(jīng)濟條件所限，工程質(zhì)量整體偏差。

c.水庫建設(shè)既是國家宏觀經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是民生所需。其正常的防洪和灌溉功能的發(fā)揮需要大量資金維持。但水利建設(shè)有水無錢已呈常態(tài)，水庫病險病害常因資金問題而帶患堅守。

d.不少水庫無泄洪設(shè)施，中小型水庫此類情況更多，設(shè)施簡單、功能不全，取水設(shè)施既灌溉又泄洪，標準低、功能有限。

2 基于工程視角的寧夏地區(qū)水庫病險問題的全位透析

2.1 標準問題

寧夏地區(qū)地處黃土高原區(qū)，植被差、地質(zhì)疏松，水土流失形成的庫容淤積嚴重;隨著氣候的變遷、極端天氣的反復(fù)，水文資料的更新相對延后。導(dǎo)致水庫設(shè)計的洪量、洪峰和洪水過程標準過低，不能滿足實際需要，加之部分水庫泄洪設(shè)施不完善、維護不及時，形成嚴重病險;從建設(shè)標準來看，普遍存在壩頂高程不夠、防洪能力不足、泄洪能力不夠現(xiàn)象。

2.2 施工問題

a.壩體問題。寧夏地區(qū)水利工程大都建于20世紀五六十年代。在早期的施工建設(shè)中，受限于當時的水文資料、地質(zhì)資料，受趕、超、快的政治形勢影響，施工勘察工作不細致，對水庫建設(shè)的壩基、岸坡等要害工程點設(shè)計標準低，壩體防滲施工存在隱患;具體施工過程中存在壩體填筑土料不均勻，壓實度或干容重偏低的問題，加之長期維護不夠，形成壩體裂縫、滲漏，導(dǎo)致滲漏通道并出現(xiàn)管涌、散浸、流土等，給周邊帶來一定范圍沼澤化濕域。

b.防泄問題。由于受當時設(shè)計標準的影響，在防洪和泄洪設(shè)施方面，建筑結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)脫落及裂縫，有的地方出現(xiàn)基礎(chǔ)沉陷;泄水和輸水渠道質(zhì)量差，沖蝕和塌陷多見;泄水口消能設(shè)施不見或不全，安全泄水是個問題。

c.輸水問題。早前水利工程建設(shè)的輸水涵洞多為預(yù)制混凝土管在壩下埋設(shè)，長久失修，最容易出現(xiàn)不均勻沉陷，導(dǎo)致涵管口錯位，形成重大安全隱患;在當時的條件下，輸水涵洞施工質(zhì)量不能保證，目前多見沖蝕、裂縫、滲水，部分混凝土面出現(xiàn)脫落、露筋。

2.3 抗震問題

人們對地震問題的認識有一個過程，鑒于當時的地理環(huán)境條件，設(shè)計初期往往疏于地震影響的考慮，或者考慮不夠充分，導(dǎo)致設(shè)計標準偏低，之后的現(xiàn)行規(guī)范對原設(shè)計地震烈度及參數(shù)進行了修改補充和完善，但由于維護跟不上，資金不到位，最終成為文件要求。

2.4 水庫硬件問題

早期的工程建設(shè)，閘門、啟閉機及附屬設(shè)備等硬件設(shè)備已嚴重老化，性能不全、功能受限，部分設(shè)備已無法使用。特別值得注意的是工程監(jiān)測設(shè)備，原始而且簡陋，預(yù)警功能不完善，部分中小水庫無檢測設(shè)備。

3 除險加固設(shè)計的特點

病險水庫加固工程是一項涉及面廣、政策性強、施工繁雜的綜合性事業(yè)。既要了解歷史，又要考慮現(xiàn)狀;既要符合政策，又要符合當前經(jīng)濟條件。因此，加固工程比新建工程風(fēng)險更大。

3.1 政策性

《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》(SL 258—2000)規(guī)定，水庫大壩安全評價以現(xiàn)行有效規(guī)范為準，工程質(zhì)量評價、洪水標準、結(jié)構(gòu)、滲流、抗震和金屬結(jié)構(gòu)安全均要符合現(xiàn)行規(guī)范要求。因此，除險加固設(shè)計標準要以現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范為準。

3.2 動態(tài)性

病險水庫的加固工程首先是一項科學(xué)事業(yè)，它必須依據(jù)地質(zhì)、水文、氣候、植被等多種資料進行綜合分析。受條件所限，資料的不準確導(dǎo)致風(fēng)險較大。為此，在實際施工過程中，必須有多套預(yù)案，優(yōu)化選擇。因此，加固工程必須因時而變，應(yīng)變性強，動態(tài)性大。

3.3 綜合性

除險加固涉及到地質(zhì)、水文、氣候、植被等多種資料及所屬管理部門，也涉及到設(shè)計、建筑、監(jiān)理等部門。涉及部門多，專業(yè)性要求高，這就需要各部門協(xié)調(diào)配合、專業(yè)協(xié)作，對管理人員和科技人員要求素質(zhì)較高。

3.4 行政性

水利事業(yè)既是一項社會性事業(yè)，更是一項行政性行為。加固工程的資金來源依靠政府支持，立項、審批、資金調(diào)撥都離不開政府。因此病險加固往往體現(xiàn)為一個行政行為的實施過程，并因為當前的行政特點而表現(xiàn)為審批程序多、周期長。

4 除險加固設(shè)計應(yīng)注意的主要問題

4.1 標準問題

目前，國家已經(jīng)對水利水電工程制定了新標準，除險加固工程自然要按照現(xiàn)行標準執(zhí)行，并適當調(diào)整。調(diào)整原則如下:

a.原設(shè)計洪水標準低于或高于現(xiàn)行標準，應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范對洪水標準進行適當調(diào)整。調(diào)整的標準以接近于現(xiàn)行標準的上、下限標準值為宜;低于現(xiàn)行標準的，要往上靠近現(xiàn)行標準的下限值。高于的，應(yīng)盡量選用規(guī)范規(guī)定的洪水標準上限值。

b.原設(shè)計標準偏低，但又能滿足現(xiàn)行要求的，除險加固一般情況下可不作調(diào)整。

c.對原水庫標準高、增設(shè)了非常溢洪道等、超過現(xiàn)行規(guī)范要求的，加固設(shè)計時應(yīng)從實際出發(fā)，研究是否保留非常溢洪道;在投資增加許可的前提下，可考慮通過設(shè)置擋水子壩的措施滿足設(shè)計洪水標準，保留超標準洪水時的泄洪作用。

4.2 工程規(guī)模問題

a.延伸產(chǎn)業(yè)問題。水庫的存在往往會發(fā)揮城鎮(zhèn)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖及旅游等綜合作用。但加固設(shè)計原則上不考慮延伸產(chǎn)業(yè)。

b.移民問題。除險加固工程投資費用不得用于解決移民遺留問題。如當?shù)卣兄Z在一定時期解決移民問題，可按原批準規(guī)模標準進行設(shè)計;若不能解決移民問題，應(yīng)調(diào)整水庫規(guī)模，適當降低水庫正常蓄水位和防洪限制水位。

c.受益部門問題。水庫的加固工程或涉及到相關(guān)部門的利益，如果能考慮相關(guān)部門的綜合效益并因此而增加投資，增加的工程投資應(yīng)由受益方分攤，實施誰受益誰分擔原則，多渠道籌集資金。

4.3 方案優(yōu)選和設(shè)計問題

水利建設(shè)事業(yè)是一項科學(xué)的綜合性事業(yè)，因此，水利加固方案的設(shè)計首先要具有實際性、務(wù)實性，符合當?shù)氐膶嶋H條件。超出了可行性的方案無益而有害。在方案的初步設(shè)計階段，關(guān)鍵工程項目設(shè)計，應(yīng)進行多方案優(yōu)選，推薦方案和比較方案應(yīng)達到同等深度。對不同方案的選擇，要通盤考慮，如經(jīng)濟的、技術(shù)的、當前的、未來的等。要基于實際條件，科學(xué)選擇。

4.4 施工技術(shù)

a.土壩防滲漏技術(shù)。病險水庫加固的一項基礎(chǔ)性工程就是防滲漏問題。病險滲漏主要表現(xiàn)在下游壩坡和壩坡腳一定范圍存在散浸、管涌、流土等現(xiàn)象。

對于土壩的異常滲流現(xiàn)象采取哪種方法和處理措施是土壩除險加固設(shè)計的難點。根據(jù)土壩的滲流特點，通常有兩類處理方式:?采用灌漿、鋪設(shè)防滲體等方法，恢復(fù)或增強壩體防滲性能;?在滲流出口布設(shè)反濾排水體。具體采用哪一種方式需要根據(jù)滲流異常的部位、滲流量和浸潤線(滲壓力)的觀測資料綜合分析確定。

b.結(jié)構(gòu)復(fù)核時的強度參數(shù)取值。加固設(shè)計首先需要對建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強度進行必要的復(fù)核計算。計算所選參數(shù)應(yīng)是實際測定的參數(shù)，要真實可靠，計算方法要符合現(xiàn)行規(guī)范標準要求。

5 除險項目的申請

水庫除險資金來源于政府撥款。政府資金的投入，目的是完善水庫功能，使水庫功能得到最大發(fā)揮，不僅要帶來經(jīng)濟效益，還要帶來社會效益，更主要的是確保安全。為此，水庫加固項目的設(shè)計，應(yīng)合理把握除險加固設(shè)計項目。

6 結(jié)語

病險水庫的加固工程是一項科學(xué)的綜合性事業(yè)，它涉及到政治、經(jīng)濟、社會、地質(zhì)、水文等各行各業(yè)，同時也是一項千秋萬代的事業(yè)，關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。為此，水利工程技術(shù)人員必須有高度責任心、使命感，既要講奉獻，更要講科學(xué)，使水利加固事業(yè)更加完善，造福當代，蔭及后世?！?/p>