農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫除險加固技術(shù)研究

□李愛紅（五華縣水利水電勘測設(shè)計室）

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農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫除險加固技術(shù)研究

□李愛紅（五華縣水利水電勘測設(shè)計室）

摘要：改革開放以來，我國水利事業(yè)發(fā)展迅速，水利資源開發(fā)與利用方面也取得了不少成就，各大水利工程項(xiàng)目遍布神州大地，據(jù)統(tǒng)計，到2015年底，五華縣已建成的水庫就達(dá)196座，其中，大、中型水庫4座，小型水庫192座，大多數(shù)小型水庫都位于農(nóng)村地區(qū)，由于受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，水庫管理手段落后，在運(yùn)行過程中經(jīng)常遇到各種問題，這就要求加強(qiáng)對病險水庫的管理和維護(hù)。文章針對農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫除險加固技術(shù)，以廣東省五華縣為例進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村地區(qū)；土石壩；病險水庫；除險加固技術(shù)；五華縣

0　引言

五華縣小型水庫總數(shù)已經(jīng)達(dá)到192座，這些水庫的建成一方面為五華縣社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了充足的水資源，并起到了防洪抗旱的作用，另一方面也存在著諸多問題，包括大壩結(jié)構(gòu)不安全、滲水嚴(yán)重、抗震能力弱等。這些問題對水庫的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅，尤其是在廣大農(nóng)村地區(qū)，小型土石壩病險水庫越來越多，相關(guān)人員必須意識到這一問題，并及時采取相應(yīng)的加固技術(shù)措施。

1　五華縣水庫工程概況

五華縣屬于廣東省梅州市，位于廣東省東北部，韓江上游，是世界客都梅州通往珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的門戶。地理坐標(biāo)在東經(jīng)115°18′～116°02′，北緯23°23′～24°30′之間，縣域面積3238.90 km2，總?cè)丝?55萬人。2013年被確認(rèn)為原中央蘇區(qū)縣，是國家級農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，全省21個扶貧開發(fā)重點(diǎn)縣之一。

五華縣現(xiàn)有小型水庫192座，其中?。?）型水庫31座，?。?）型水庫161座。小型水庫控制總集雨面積302.46 km2，總庫容1.14億m3。小型水庫設(shè)計灌溉面積7400 hm2，有效灌溉面積5400 hm2。分別占全縣水利工程灌溉面積的33%和28%。小型水庫已成為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活和發(fā)展“三高”農(nóng)業(yè)基地取水的重要水源。同時，在防洪方面，保護(hù)人口39萬多人，耕地17333.33 hm2，捍衛(wèi)16個圩鎮(zhèn)工商企業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值1.60億元。

廣東省五華縣小型水庫大部分建于20世紀(jì)五、六十年代，受當(dāng)時技術(shù)、資金、材料供應(yīng)等條件的限制，普遍存在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量欠佳、管理設(shè)施不配套等問題。特別是經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，工程老化，建筑物損毀嚴(yán)重，均存在著不同程度的安全隱患，嚴(yán)重威脅著下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全，直接影響水庫效益的發(fā)揮，制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)、生活條件的改善。

2　五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩水庫的病險分析

根據(jù)廣東五華縣水庫的概況分析可知，目前，廣東省五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫的病險類型主要可以分為兩類：第一類是滲漏型病險，這種病險主要是由于水庫壩體接合處的抗?jié)B性能弱而造成的。第二類是結(jié)構(gòu)性病險，這類病險主要表現(xiàn)在滑坡、裂縫等問題上，產(chǎn)生這類病險的原因在于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、構(gòu)造、穩(wěn)定性、剛度等因素。下面是具體的分析：

2.1滑坡

滑坡是五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫的常見問題，這類問題產(chǎn)生的原因有很多，其中主要包括壩體坡度大，壩基和壩體的抗剪強(qiáng)度偏低以及周邊因素的影響?；掠挚煞譃檎w滑坡和局部滑坡，整體滑坡往往是由局部滑坡發(fā)展而成的，因此，在發(fā)現(xiàn)滑坡征兆的時候應(yīng)當(dāng)引起重視并采取相應(yīng)的防治措施，這樣才能避免局部滑坡發(fā)展成為整體滑坡，對水庫運(yùn)行的安全性造成嚴(yán)重影響。

2.2裂縫

在五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫中，裂縫是比較常見的問題之一。這些裂縫不僅包括表面裂縫，還包括壩體內(nèi)部的裂縫，不同裂縫的長短寬窄都不一樣，有些是與壩軸線垂直的橫向裂縫，有些是與壩軸線平行的縱向裂縫，還有些是形狀不規(guī)則的傾斜裂縫，這些裂縫雖然形狀各異，但是對水庫正常運(yùn)行都會造成不良影響。其中，影響最為顯著的是貫穿于壩體的縱向裂縫、橫向裂縫和滑坡裂縫。這些裂縫對壩體的穩(wěn)定性和安全性具有直接影響，在對五華縣病險水庫進(jìn)行治理的時候，應(yīng)當(dāng)首先對裂縫的長度、位置、數(shù)量、深度等進(jìn)行詳細(xì)測量并記錄，這樣才能提高治理措施的科學(xué)性。

2.3滲漏

五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫存在的重大危害之一便是滲漏，滲漏的類型多種多樣，根據(jù)滲漏的性質(zhì)主要可分為異常滲漏和正常滲漏；根據(jù)滲漏的部位主要可以分為接觸滲漏、壩體滲漏、繞壩滲漏；根據(jù)滲漏的現(xiàn)象主要可分為集中滲漏和分散滲漏。異常滲漏主要表現(xiàn)為滲漏量過大而造成水庫土石壩整體的穩(wěn)定性下降，在對壩體的病險程度進(jìn)行考核的時候，應(yīng)將異常滲漏作為重要指標(biāo)之一。如果出現(xiàn)地面塌陷、凸起的現(xiàn)象，則說明水庫滲漏現(xiàn)象已經(jīng)十分嚴(yán)重，必須及時進(jìn)行處理。

2.4護(hù)坡?lián)p壞

一般來說，五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩水庫都有護(hù)坡，作為水庫的關(guān)鍵組成部分之一，由于設(shè)計不當(dāng)，再加上平常使用過程中，動物、暴雨等的破壞，護(hù)坡主體都會受到不同程度的損壞，最終對護(hù)坡的整體功能造成嚴(yán)重影響。護(hù)坡?lián)p壞的原因有很多，其中主要包括壩體施工不合格、碾壓不實(shí)、砌筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、壩體不均勻沉降、設(shè)計不科學(xué)、塊石尺寸不合格等原因。所以，在五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩水庫運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對護(hù)坡的維護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)有風(fēng)險隱患，必須及時采取必要的加固措施。

3　五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫除險加固技術(shù)

3.1土工膜防滲技術(shù)

農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫除險加固技術(shù)中常用的一種技術(shù)是土工膜防滲技術(shù)，該技術(shù)的主要優(yōu)勢在于施工周期短、工藝簡單、材料占用量少、運(yùn)輸方便、防滲性能好以及適應(yīng)性強(qiáng)等，最近幾年，土工膜防滲技術(shù)在五華縣小型土石壩病險水庫除險加固中的應(yīng)用越來越廣泛，土壩防滲加固已經(jīng)逐漸從低壩向著高壩發(fā)展，但是，土工膜防滲技術(shù)的主要缺陷在于受紫外線影響嚴(yán)重，很容易出現(xiàn)老化，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，將土工膜埋在地下可以避免其受到紫外線的影響，我國出臺的相關(guān)規(guī)范條例要求土工膜防滲技術(shù)只能在高度＜50 m的水庫大壩使用。由于土工膜防滲技術(shù)不能從根本上解決壩體滲漏問題，再加上防滲墻的施工難度大，所以，很多工程設(shè)計師往往采取在壩坡下部砌筑混凝土防滲墻與在上部鋪設(shè)土工膜斜墻相結(jié)合的防滲方案，這就避免了土工膜防滲技術(shù)存在的缺陷，尤其是在小型土石壩病險水庫中采用該防滲方案效果顯著，將土工膜應(yīng)用于五華縣水利防滲工程中，具有造價低、施工周期短、結(jié)構(gòu)科學(xué)、防滲時間長等優(yōu)勢，但是將土工膜防滲技術(shù)與黏土、混凝土防滲技術(shù)相比，其抗腐蝕能力、抗老化能力等相對較弱。

3.2黏土墻防滲技術(shù)

黏土墻防滲技術(shù)在小型土石壩病險水庫除險加固中運(yùn)用得比較多，該技術(shù)主要適用于均質(zhì)土石壩，即黏土含量較高的區(qū)域，采用黏土墻防滲技術(shù)來對五華縣農(nóng)村地區(qū)的均質(zhì)土石壩進(jìn)行除險加固能有效減少滲漏現(xiàn)象發(fā)生的頻率，從而起到較好的防滲效果。黏土墻防滲技術(shù)與其它防滲技術(shù)相比，具有施工簡單、方便、用時短等主要優(yōu)勢，但是該技術(shù)方法的缺陷主要在于材料用量大、運(yùn)輸難度大。

3.3混凝土防滲墻技術(shù)

混凝土防滲墻技術(shù)主要通過在水庫壩體中建造槽型孔，用泥漿固定內(nèi)壁，然后利用直升導(dǎo)管在槽孔內(nèi)澆筑混凝土，從而形成穩(wěn)定連續(xù)的混凝土墻來達(dá)到防滲的目的。混凝土防滲墻技術(shù)主要涉及到液壓開槽機(jī)、鉆鑿、射水、鋸槽等工法，該技術(shù)的適用范圍廣，可以對各種復(fù)雜地基及不同材料的壩體起到防滲作用，防滲墻的兩端能與岸邊的基石相連，墻的底部可嵌入風(fēng)化程度較低基巖深處，從而截斷壩基和壩體之間滲透的水流。最近幾年，振動沉模防滲板墻技術(shù)應(yīng)用的范圍逐漸擴(kuò)大，該技術(shù)主要利用振動原理將空腹模板沉入土中，并將漿液灌滿空腹內(nèi)，一邊振動，一邊拔模，最終漿液會在槽孔內(nèi)形成單塊板墻，相鄰單板互相連接，從而形成連續(xù)的防滲板墻，這項(xiàng)技術(shù)是一種混凝土防滲墻新技術(shù)，在造墻過程中需要用到砂性土、砂土、淤泥質(zhì)土、砂礫石等主要材料，施工過程中應(yīng)注意防滲墻的厚度必須保持在8～25 cm之間，最厚的地方可達(dá)到30 cm，該技術(shù)的主要缺陷在于不能深入卵石含量較高的地層。

3.4劈裂灌漿防滲技術(shù)

劈裂灌漿防滲技術(shù)是在重力壩灌漿的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的一種新技術(shù)，它主要利用土石壩中最小主應(yīng)力面和壩軸線方向相同的基本規(guī)律，在土壩中沿軸線方向分布小孔，并施加一定的壓力，使之形成10～50 cm厚的泥墻，保證泥墻的密實(shí)度、連續(xù)性達(dá)標(biāo)，從而達(dá)到防滲的目的。在劈裂灌漿防滲技術(shù)施工的過程中應(yīng)注意將連接處的孔隙、裂縫等填充密實(shí)，這樣才能增強(qiáng)壩體的整體強(qiáng)度。該項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于加固效果顯著、施工簡單、操作方便、工期短、節(jié)約成本等。

4　結(jié)語

綜上所述，廣東五華縣農(nóng)村地區(qū)小型土石壩病險水庫數(shù)量較多，病險危害主要表現(xiàn)為滑坡、裂縫、滲漏、護(hù)坡?lián)p壞等，造成這些病害的原因多種多樣，既有自然因素，也有人為因素，要保證水庫運(yùn)行的安全性、可靠性，首先必須解決五華縣土石壩水庫中存在的各種病險問題，結(jié)合水庫的實(shí)際情況，采取恰當(dāng)?shù)某U加固技術(shù)，包括土工膜防滲技術(shù)、黏土墻防滲技術(shù)、混凝土防滲墻技術(shù)等，這樣才能進(jìn)一步提高五華縣小型土石壩水庫的運(yùn)行質(zhì)量和效率，促進(jìn)我國水利事業(yè)的長久健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：韋詩佳）

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：李愛紅（1980-），女，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計和管理工作。

中圖分類號：TV679. 3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）03-0050-02