小型水庫病險特點(diǎn)及除險加固技術(shù)分析

袁小軍

(甘肅省酒泉市肅州區(qū)清水河灌區(qū)水利管理所，甘肅酒泉 735000)

三農(nóng)論壇

小型水庫病險特點(diǎn)及除險加固技術(shù)分析

袁小軍

(甘肅省酒泉市肅州區(qū)清水河灌區(qū)水利管理所，甘肅酒泉 735000)

我國小型水庫無論是在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還是后期管理，都遠(yuǎn)不如大中型的水庫。導(dǎo)致這類小型水庫在使用中出現(xiàn)諸多病險。如何加固并解決小型水庫的病險已經(jīng)成為繼續(xù)使用該類水庫的關(guān)鍵所在。本文將以魏家灣小型水庫為例，詳細(xì)傳輸水庫病險的特點(diǎn)與加固技術(shù)的應(yīng)用。

小型水庫；病險特點(diǎn)；除險加固技術(shù)

我國大多數(shù)小型水庫是修建于20世紀(jì)50～70年代，由于時代背景與施工技術(shù)的限制，導(dǎo)致大多數(shù)小型水庫的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)都比較低。加之后期的使用及管理不善，使得許多小型水庫均出現(xiàn)壩體滲漏嚴(yán)重，斜臥管砼老化，泄流不暢等問題，不僅沒有發(fā)揮水庫應(yīng)用的作用，還埋下一系列的安全隱患，嚴(yán)重影響水庫下游人民生活、生產(chǎn)的安全及相關(guān)公共設(shè)施的正常運(yùn)行[1]。

一、基本情況

魏家灣水庫是一座蓄水灌溉的V等小Ⅱ型水庫。該庫建于1956年，1976年對壩面采用混凝土預(yù)制板護(hù)砌，2001年由水管單位出資和群眾自籌再次進(jìn)行混凝土預(yù)制板護(hù)砌。目前水庫的總庫容68萬m3，無死庫容，興利庫容68萬m3，控制灌溉面積為2.1萬畝。魏家灣水庫的大壩呈南北走向，長度為917.5m，屬于砂黏土均質(zhì)壩。大壩主要分為左副壩、主壩和左副壩三部分。左副壩的壩段長為106.9m，壩頂高程1 448.8m，最高處壩高4.2m，壩頂寬度為4.0～5.0m。主壩段的壩段長為257.4m，壩頂高程在1 449.0m，最高處壩高為6.8m，壩頂寬度為5.0～6.0m。右副壩的壩段長為553.2m，壩頂高程在1 449.2m左右，最高處壩高為3.5m，壩頂寬度4.5～5.0m。水庫輸水洞位于水庫大壩樁號251.7m處，洞身全長為21m。輸水洞的橫斷面為矩形方涵，洞身為現(xiàn)澆鋼筋砼，洞寬1.2m，洞高1.2m，縱坡1/100，輸水洞進(jìn)口底高程1 442.33m，出口高程1 442.12m。輸水洞最大輸水能力3.5m3/s，進(jìn)水口建筑物結(jié)構(gòu)為排架式。

二、小型水庫病險特點(diǎn)

（一）防洪能力不足

魏家灣水庫始建于1956年，盡管之后經(jīng)歷過兩次修繕，但并沒有改變該小型水庫的主體結(jié)構(gòu)。魏家灣水庫的原設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)行的水庫修建標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范。壩頂高程不能滿足正常的擋水需求，一旦發(fā)生洪災(zāi)必然會導(dǎo)致潰壩。泄洪設(shè)施及相關(guān)設(shè)備不完善，溢洪道端面尺寸不足，渠道淤積嚴(yán)重。由于魏家灣水庫在修建之初就存在施工技術(shù)有限，修建圖紙不完善等問題，進(jìn)而導(dǎo)致其整體的防洪能力不足，

（二）滲流情況嚴(yán)重

由于小型水庫的壩體普遍較為淡薄，壩體的土料滲透系數(shù)較高，很容易導(dǎo)致下游壩體浸潤線偏高，出現(xiàn)壩坡散浸的情況[2]。此外，小型水庫還存在壩體沉降變形嚴(yán)重，壩體出現(xiàn)嚴(yán)重的裂隙，使得滲水能夠沿著裂隙集中排除，對壩體造成更為嚴(yán)重的破壞。受到修建當(dāng)時的技術(shù)限制，人們對水庫周圍的水文情況及地質(zhì)條件并沒有非常了解，因此沒有采取應(yīng)有截滲措施。而庫水在經(jīng)過沖擊層、風(fēng)化巖層及透水縫隙排除后，會加劇壩基和壩肩的滲漏。

（三）主要結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量問題

小型水庫經(jīng)過多年的使用，其主體結(jié)構(gòu)往往會出現(xiàn)諸多問題。其中以大壩壩坡太陡，下游壩體浸潤線高，和壩體填土固結(jié)沉降及地下水滲透的情況較為常見。壩基通常分布在含水量非常高的淤泥層，如此壩坡的抗滑穩(wěn)定性就無法滿足現(xiàn)代水壩的規(guī)范要求。進(jìn)而導(dǎo)致大壩壩坡的坡度過陡，下游壩體浸潤線過高的情況。小型水庫在多年使用后，常常會出現(xiàn)壩體變形、裂縫、滑坡、塌陷等情況，這些都是引發(fā)壩體填土固結(jié)沉降及地下水滲透的因素。

魏家灣小型水庫的溢洪道所采用的是開敞式，這樣的溢洪道會出現(xiàn)以下病害[3]：一是無法滿足水庫排水的正常需求；二是結(jié)構(gòu)布置不合理，無法充分發(fā)揮泄水作用；三是溢洪道的進(jìn)水口淤積嚴(yán)重，過流斷面偏小，不能滿足水庫泄洪的需求；四是渠道內(nèi)部為襯砌，導(dǎo)致溢洪道內(nèi)部雜草叢生，降低了過流能力；五是溢洪道由于年久失修，相關(guān)的消能設(shè)施都受到嚴(yán)重的損壞；六是周片的岸坡坍塌情況嚴(yán)重。

輸水涵管作為小型水庫中的重要結(jié)構(gòu)，主要為了滿足下游的農(nóng)業(yè)灌溉而設(shè)計的。但由于當(dāng)時的輸水涵管質(zhì)量較差，在使用多年后基礎(chǔ)沉降變形嚴(yán)重，涵管常常會出現(xiàn)洞壁裂縫分布較大，洞身漏水，取水設(shè)施陳舊落后不能使用等情況。

（四）使用管理制度落后

由于魏家灣水庫并不處于水道要點(diǎn)，因此對于其使用管理等方面也存在諸多不足：第一，管理人員的素質(zhì)較低，缺乏必要的管理知識與專業(yè)技能。或者是由鄉(xiāng)鎮(zhèn)人員分散管理，有時竟會出現(xiàn)無人管理的狀態(tài)。第二，水庫的建設(shè)目的是為了更好地服務(wù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但由于缺乏日常的養(yǎng)護(hù)與管理，使得水庫出現(xiàn)問題無法及時解決，并且不得不繼續(xù)使用。第三，由于缺乏必要有效的管理，導(dǎo)致水庫沒有監(jiān)測、交通及通信等設(shè)施，為防汛工作留下嚴(yán)重的安全隱患；第四，小型水庫的修建與管理資料較少，這給后期的管理維護(hù)造成極大的不便。

三、小型水庫加固技術(shù)應(yīng)用

（一）防洪加固技術(shù)應(yīng)用

防洪加固技術(shù)是為了增加小型水庫的排洪能力，從而達(dá)到提升水庫抗洪的性能。首先應(yīng)加高壩頂，其實(shí)際高度應(yīng)稍稍低于計算時的高程。同時可以綜合壩頂路面改造的需求，將上游側(cè)增設(shè)1.2m以下的混凝土防浪墻。如果大壩本身的高度與實(shí)際需求相差并不大，并且經(jīng)過壩體的安全監(jiān)測，可以在壩頂戴帽加高，加高的高度控制在2～3m內(nèi)即可。為了提升水庫溢洪道扼排洪能力，可根據(jù)水庫的實(shí)際情況適當(dāng)?shù)募哟罅鲾嗝?，或者重新修建溢洪道。注意在修建時要綜合考慮大壩加高對溢洪道的影響和需求。

（二）滲流加固技術(shù)應(yīng)用

小型水庫的滲流加固技術(shù)主要采取“上堵下排”的原則。在壩體沿軸線的方向布置高壓噴射灌漿、劈裂灌漿或采用沖抓套井回填黏土防滲墻等方式，并在墻體下接基巖處使用帷幕灌漿。在上游壩坡采取填筑黏土鋪設(shè)工程。然后對下游的排水設(shè)施進(jìn)行改造，可重修或增加下游的反慮管道。需要注意，由于小型水庫的壩體不高，所以并不見使用混凝土防滲墻施工。

（三）水庫結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用

水庫結(jié)果加固技術(shù)主要分為壩體結(jié)構(gòu)加固、溢洪道結(jié)構(gòu)加固和輸水涵管結(jié)構(gòu)加固。

壩體結(jié)構(gòu)加固時應(yīng)先了解壩體裂縫及沉降的情況，然后進(jìn)行有針對性的黏土填充灌漿。隨后根據(jù)壩坡抗滑穩(wěn)定性不足的問題，實(shí)施幫坡和干砌固腳等措施。然后對上下游的護(hù)坡進(jìn)行改造或重新修建。這是一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)。上游面可使用混凝土的預(yù)制塊護(hù)坡，也可以使用先將混凝土護(hù)坡。下游則應(yīng)該選擇草皮護(hù)坡或塊石護(hù)坡。當(dāng)然具體的護(hù)坡還是要根據(jù)修建工程的需求選擇。最后是對壩頂?shù)募訉捁ぷ?。壩頂?shù)穆访婵梢赃x用混凝土路面，厚度控制在10～15cm即可。

溢洪道要根據(jù)過流量的需求適當(dāng)拓寬，并對過流面裸露的部分進(jìn)行清淤襯砌保護(hù)。盡量避免在陡槽段和消能段出現(xiàn)萬端，同時要注意溢洪道坐落的位置的地質(zhì)條件，如果地質(zhì)條件較差最好另選地方。結(jié)合水谷運(yùn)行的實(shí)際需求，重新布置溢洪道的走向并完善相關(guān)設(shè)施。而輸水涵管只要存在質(zhì)量問題就一律需求重建改造。

（四）土工膜的施工技術(shù)應(yīng)用

首先開始鋪設(shè)庫底：從下游向上游的方向，平行于壩軸線清除庫底的淤泥，橫斷面在50～100之間即可；注意整平、碾壓、鋪設(shè)好壤土的保護(hù)層，然后在鋪設(shè)防滲塑膜。隨后開始進(jìn)行主副壩的施工：先拆除掉原先的干砌石，清除干凈礫石墊層，隨后開始修正壩坡；在坡面開挖防滑槽，然后開始鋪設(shè)壤土保護(hù)層，隨后是塑膜、筑反濾料和干砌石護(hù)坡；注意壩坡腳開挖時其結(jié)合槽要與庫底相連接。隨后開始對庫岸施工：將庫岸不規(guī)則的端面修正，或裁彎取直，或?qū)彀缎拚梢?guī)則的坡面，坡度保持1：4的比例即可，隨后依次鋪設(shè)壤土保護(hù)層、塑膜、筑修反濾料和干砌卵石護(hù)坡。需要注意的是，新建主壩背水破擋土墻應(yīng)為320 m，加寬的主副壩壩頂應(yīng)在3m左右即可。

綜上，小型水庫由于受到建設(shè)當(dāng)時的環(huán)境、背景及技術(shù)等因素的局限，加上后期缺乏必要有效的管理，因此存在諸多病險。這些病險大多數(shù)是由于當(dāng)初設(shè)計不合理，材料質(zhì)量不佳以及年久失修所造成的，因此針對其病險應(yīng)用合理的加固技術(shù)，并加強(qiáng)后期的運(yùn)行管理，才能有效提升小型水庫運(yùn)行質(zhì)量。

[1]程紹光.淺談小型病險水庫病害特點(diǎn)及除險加固技術(shù)[J].低碳世界,2016,（18）：67-68.

[2]譚界雄,任翔.我國小型病險水庫病害特點(diǎn)及除險加固技術(shù)[J].中國水利,2011,（14）：31-33.

[3]王院生,吳培軍.小(Ⅱ)型病險水庫特點(diǎn)及除險加固技術(shù)探討[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2013,（5）：102-104.

（編輯：魏翔）

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1673-9019（2017）04-0056-02

2016-11-7

袁小軍（1968-），男，甘肅酒泉人，工程師，主要從事水利工程管理與水利工程設(shè)計工作。