淺談小型水庫除險加固設計工作中的幾點體會

王 鑫 張紹廣 蘇海松 陳潔茹

淺談小型水庫除險加固設計工作中的幾點體會

王 鑫 張紹廣 蘇海松 陳潔茹

一、工程概況

江蘇省淮安市共有小型水庫121座，分布在盱眙、金湖兩縣，其中盱眙縣118座，金湖縣3座。小（1）型水庫共39座（總庫容500萬m3以上6座，500萬m3以下33座），?。?）型水庫共82座。小型水庫總匯水面積282.85km2，占全市丘陵山區(qū)面積15%；設計灌溉面積19463公頃，占全市灌溉面積6%；水庫總庫容14008 萬m3，興利庫容7139萬m3，防洪庫容6475萬m3。

淮安市境內(nèi)小型水庫工程多數(shù)建于上世紀六七十年代，土方工程由當時的人民公社負責施工。受當時技術、經(jīng)濟條件的制約，許多工程防洪標準不足，質(zhì)量較差，工程簡陋，配套設施不全，工程先天不足，加之經(jīng)過幾十年運行，工程老化嚴重，病險水庫逐年增多。存在的危害主要有：（1）壩頂高程不滿足防洪標準，抗洪能力弱；（2）壩坡不穩(wěn)定，大壩出

現(xiàn)裂縫、滑坡，壩身、壩肩、壩基滲漏、管涌、塌坑；（3）塊石護坡無齒坎、格埂，塊石松動、位移、坍塌；（4）涵洞洞身斷裂、漏水嚴重；（5）溢洪道未護砌或護砌損毀嚴重；（6）排水設施差，堵塞不通；（7）白蟻危害嚴重。這些水庫長期帶病運行，不僅嚴重影響灌溉效益的發(fā)揮，還危及下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

二、工程加固措施

1.壩體工程

（1）壩體防洪標準不足，主要采取如下措施：大壩土方加固，壩頂戴帽加固或在背水坡填土培厚加高；溢洪道拓寬、加深或增建；大壩土方加固結(jié)合大壩迎水面增設擋浪墻。

（2）壩體或壩基防滲不滿足要求，主要采取“上堵”或“下排”的措施：大壩迎水面設水平防滲鋪蓋，鋪設PE復合土工膜；壩體采取多頭小直徑深層攪拌樁水泥土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿等截滲措施；壩后采取貼坡反濾結(jié)合壩腳導滲溝進行排滲。

（3）大壩有白蟻危害的，可采取“滅蟻靈”等藥物進行白蟻滅殺與防治。

2.輸水涵洞工程

年代久遠、損壞嚴重、滲漏水嚴重的險涵，應拆除重建。由于這些涵洞一般流量較小，如按流量計算洞徑太小，此時應考慮管理、維護等方面要求，可適當放大洞徑。

3.溢洪道（閘）工程

（1）溢洪道加固處理范圍應滿足設計洪水安全下泄。

（2）溢洪道結(jié)構以開敞式為主。溢洪道的規(guī)模通過調(diào)洪演算確定。如需設閘門的，其控制運用辦法應參照過去經(jīng)過批準或?qū)嶋H應用的辦法，如果要改變，需要進行論證和分析。

（3）已建溢洪道除險加固，以維修加固為主，應盡量維持原有水流方向，不要對原有流態(tài)作太大的改變。

（4）對現(xiàn)有閘控制的，為便于今后管理，應盡量改為開敞式。如來水面積較大，水資源特別缺乏，需設閘控制的，興利水位應考慮有一定的保證率。閘門頂一般平于興利水位。

4.填塘固基工程

填塘固基作為壩基加固的一項措施，對增加壩身、壩基的抗滑穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定作用顯著，同時壩外填塘還能有效地增加壩基覆蓋層厚度。對小型水庫，加固范圍一般為大壩壩腳外一倍壩高或壩腳外10m（取大值）。

三、設計體會

1.合理確定小型水庫的防洪標準

淮安市境內(nèi)的小型水庫共有121座，全部為土石壩，多數(shù)建于上世紀六七十年代。由于我國在60年代制定的水利水電防洪標準過低，給工程留下極大的隱患。除險加固時應嚴格按照《防洪標準》（GB50201-94）和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）的有關規(guī)定，結(jié)合水庫庫容、調(diào)節(jié)性能、效益指標和該區(qū)域水庫防洪水位運行等情況重新復核確定。

淮安市小型水庫多數(shù)位于丘陵山區(qū)，有些水庫規(guī)模較小，壩高不大，可根據(jù)《防洪標準》中有關規(guī)定，采用平原區(qū)的洪水標準，但在設計時應考慮平原區(qū)、濱海區(qū)與山區(qū)、丘陵區(qū)防洪標準的規(guī)定取值相比較低，結(jié)合水庫的運行情況，校核洪水標準應采用平原區(qū)、濱海區(qū)規(guī)定的防洪標準的上限值。

2.重視水文資料和地勘資料的收集、整理與分析

對現(xiàn)有水庫實測水文資料的整理、分析和對大壩進行鉆孔取樣、鉆孔注水（滲水）等地質(zhì)勘探工作，是論證大壩性態(tài)的重要手段，也是土石壩安全評價、加固或擴建的依據(jù)。水庫大壩實測水文資料的整理和分析以及地勘工作要達到規(guī)程規(guī)范要求的深度，設計部門和地勘部門要相互協(xié)作、印證；對取得的成果要認真分析和統(tǒng)計，尤其是土工試驗成果和一些滲流監(jiān)測成果，對出現(xiàn)的反常現(xiàn)象應認真研究，提出符合實際的設計參數(shù)，以確定合理、經(jīng)濟、可靠的除險加固方案。

3.優(yōu)選提高水庫防洪標準的方案

水庫防洪不足，一般可采取以下兩種方案進行處理：一是加高大壩或在大壩迎水面新建擋浪墻，增加水庫調(diào)蓄洪水能力；二是擴建或增建溢洪道，加大泄洪量。單獨采用加高大壩措施的水庫，最大泄流量一般為最大入庫洪峰流量的40%以下，相應削減洪峰60%以上，對削減洪峰的作用較大，對下游淹沒影響也較小。單獨采用擴建或增建溢洪道措施的水庫，最大泄流量一般為最大入庫洪峰流量的70%以上，相應削減洪峰30%以下，對削減洪峰的作用不是太大，對下游淹沒影響卻較大。因此，對下游防洪有重要要求的水庫應盡可能采取以增加壩高為主，必要時再結(jié)合擴建泄洪設施的辦法進行。

4.優(yōu)選經(jīng)濟、實用、可靠的防滲方案

小型水庫存在的安全隱患往往是由于大壩存在滲漏、滑坡和裂縫等問題，其中滑坡和裂縫的產(chǎn)生，有的也與滲漏有關，所以病險水庫除險加固的關鍵是防滲。一般處理防滲的原則是“上堵下排”。上堵的措施有水平防滲與垂直防滲。水平防滲有黏土鋪蓋結(jié)合下排開挖導滲溝、減壓井和水平蓋重壓滲等；垂直防滲有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲、沖抓套井回填黏土防滲及土工合成材料防滲等。在設計中，要認真分析滲漏的原因，分清是壩體滲漏、接觸滲漏、壩基滲漏還是繞壩滲漏及其具體部位，只有查清了大壩隱患產(chǎn)生的原因，才能有的放矢，合理采用“上堵”和“下排”措施中的各種方法，處理方案才合理、經(jīng)濟、有效。

在病險水庫防滲加固中，有的是壩基需要防滲加固，有的是壩基和壩體都需要防滲加固。在采取工程措施時，多采取垂直防滲措施。這是因為采取這一措施，一般不需要放空水庫。反之，如果采取水平防滲措施，則必須放空水庫，才能徹底進行。而水庫長期蓄水后，總會有些淤積，給水平防滲處理帶來一定的困難；

在保持壩基滲透穩(wěn)定和截滲方面，水平防滲也不如垂直防滲徹底。同時，在我國北方地區(qū)，水資源緊缺，放空水庫一般要慎重。

另外在比較大壩防滲處理方案時既要采用新技術，又要體現(xiàn)經(jīng)濟合理可靠的原則。不要盲目過于追求安全度，“上堵”和“下排”方案一起上。尤其對一些低壩，不要盲目崇拜新技術，在設計時不管方案的可操作性和壩基的可灌性，只要是防滲就采用多頭小直徑防滲墻加帷幕灌漿等先進技術方案，卻忽視簡單明了的貼坡排水防滲等便于施工和質(zhì)量檢查的處理方法，造成不必要的浪費。

5.建立健全大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)

大壩安全監(jiān)測在水庫除險加固工程中占有重要的地位，可評價施工質(zhì)量、驗證設計并指導工程的安全運行。但大部分小型水庫原有監(jiān)測設施比較缺乏，除水庫水位觀測設施外，幾乎沒有其他觀測設施，不能及時準確地為大壩安全運行提供依據(jù)。

水庫除險加固時，應結(jié)合水庫的防洪調(diào)度，統(tǒng)一設置大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，充分利用原有設施，在需要監(jiān)測的部位增設觀測斷面，以滲流觀測為主，配齊必要的觀測設施，推行自動化實時監(jiān)測，以人工監(jiān)測復核，建立可靠安全的自動化大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，為提高水庫防洪應變能力提供準確及時的水文數(shù)據(jù)■

（作者單位：淮安市水利勘測設計研究院有限公司 223005）