淺析小型水庫(kù)除險(xiǎn)的加固設(shè)計(jì)分析

李 旭 李 軍

淺析小型水庫(kù)除險(xiǎn)的加固設(shè)計(jì)分析

李 旭 李 軍

（綿陽(yáng)市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 四川綿陽(yáng) 621000）

小型水庫(kù)對(duì)我國(guó)的農(nóng)田灌溉來(lái)說(shuō)是主要的水源支撐，滿足了大部分農(nóng)業(yè)區(qū)域?qū)Ψ€(wěn)定水源的需求。然而，我國(guó)的小型水庫(kù)建造時(shí)間都相對(duì)較早，受到當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、技術(shù)及施工條件的限制，目前很多小型水庫(kù)處于病險(xiǎn)狀態(tài)，亟待除險(xiǎn)加固。

小型水庫(kù)；設(shè)計(jì)；施工；除險(xiǎn)加固

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)水資源的依賴是眾所周知的，小型水庫(kù)的存在對(duì)整個(gè)國(guó)家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。我國(guó)大部分的小型水庫(kù)修建于上個(gè)世紀(jì)六七十年代，由于修建時(shí)間久遠(yuǎn)，又位于我國(guó)地震帶區(qū)域，受多次地震的影響，存在著很多的安全隱患[1]，經(jīng)過(guò)多次的除險(xiǎn)加固，如今才得以正常運(yùn)行。所以，對(duì)于小型病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)和加固工作刻不容緩。本文以根據(jù)綿陽(yáng)市梓潼縣相關(guān)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工作展開(kāi)分析，探討小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題及解決措施，希望有助于小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的順利進(jìn)行。

1 小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的原則及考慮因素

小型水庫(kù)在歷經(jīng)數(shù)年運(yùn)行工作后除險(xiǎn)加固過(guò)程中要考慮和注意的事項(xiàng)是必不可少的，需要遵循一定的原則和依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，以便達(dá)到最優(yōu)除險(xiǎn)效果。

在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作進(jìn)行時(shí)，需要根據(jù)國(guó)家水利工程建設(shè)管理部門的相關(guān)要求和規(guī)范，提前對(duì)水庫(kù)的安全性進(jìn)行鑒定，依照水庫(kù)安全鑒定結(jié)論進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。小型水庫(kù)的所在位置的不同的氣候和位置對(duì)水庫(kù)的運(yùn)行影響在除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮在內(nèi)[1]。此外，小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)要遵循施工安全方便、經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)、高效的原則。

2 小型水庫(kù)實(shí)際除險(xiǎn)加固案例情況

大安水庫(kù)位于梓潼縣自強(qiáng)鎮(zhèn)星光村境內(nèi)，距自強(qiáng)鎮(zhèn)6km，離梓潼縣城18km。大壩建在涪江二級(jí)支流“墳林嘴”口上，壩址以上流域面積1.78km2。大安水庫(kù)大壩于1976年冬動(dòng)工興建，1977年8月完工投入運(yùn)行。為一座高17.2m，壩頂寬4m，長(zhǎng)190m的均質(zhì)土壩?？値?kù)容112.2萬(wàn)m3，正常庫(kù)容88.5萬(wàn)m3，死庫(kù)容19.7萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積3630畝，實(shí)際灌溉面積1668畝，工程下游有302省道，6km處有自強(qiáng)場(chǎng)鎮(zhèn)，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖的?。ㄒ唬┬退畮?kù)。水庫(kù)樞紐由大壩、溢洪道、放水設(shè)備組成。在“5.12”地震中，大安水庫(kù)樞紐工程主要出現(xiàn)壩體裂縫，根據(jù)水利部綿陽(yáng)震損水庫(kù)核查統(tǒng)計(jì)表，大安水庫(kù)被核定為高危險(xiǎn)情的水庫(kù)。對(duì)壩體裂縫主要采取開(kāi)挖、回填、塑料薄膜覆蓋，對(duì)回填部位進(jìn)行夯實(shí)，采用一布一膜進(jìn)行覆蓋、封閉，膜上覆蓋20cm土并壓實(shí)。

隨后針對(duì)水庫(kù)樞紐進(jìn)行安全出險(xiǎn)加固，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)主要存在的問(wèn)題是防洪標(biāo)準(zhǔn)不夠、壩基、兩壩肩及岸坡滲漏等問(wèn)題。

3 小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程存在的問(wèn)題

3.1 樞紐除險(xiǎn)加固項(xiàng)目多

梓潼縣小型水庫(kù)主要為均質(zhì)土壩，修建于上世紀(jì)六七十年代，屬于“三邊”工程，工程無(wú)設(shè)計(jì)，施工質(zhì)量參差不齊、防洪設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低；溢洪道泄流能力不足結(jié)構(gòu)未襯砌；放水設(shè)施運(yùn)年年代久遠(yuǎn)，滲漏破壞嚴(yán)重；壩基礎(chǔ)和壩肩基礎(chǔ)清理較差、壩體填筑不密實(shí)，導(dǎo)致基礎(chǔ)和壩體出線集中滲漏、散浸現(xiàn)象。因此小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固主要對(duì)壩體、溢洪道、放水設(shè)施等工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

3.2 施工困難

小型水庫(kù)建設(shè)多在農(nóng)村地區(qū)，水庫(kù)管理人員相對(duì)缺乏，水庫(kù)基礎(chǔ)資料缺乏、對(duì)外交通不便，加大了除險(xiǎn)加固工程的難度。

3.3 時(shí)間緊迫

小型水庫(kù)作為當(dāng)?shù)胤€(wěn)定的灌溉來(lái)源，也承擔(dān)著一些地區(qū)的防汛任務(wù)，要盡量避免水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程影響水庫(kù)的正常灌溉用水要求，也就意味著要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成除險(xiǎn)加固工作，加之水庫(kù)建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，水庫(kù)病險(xiǎn)程度較重，且目前受地震周期活動(dòng)平凡，極端天氣的影響，急切需要對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行加固，解除安全隱患。

4 小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固方法

4.1 解決資金

在“5.12”地震后，綿陽(yáng)地區(qū)的水庫(kù)震后除險(xiǎn)加固主要是利用各級(jí)財(cái)政資金，有利于水庫(kù)加快除險(xiǎn)加固的快速實(shí)施；其他地區(qū)根據(jù)目前中央的相關(guān)政策，水庫(kù)除險(xiǎn)加固主要是利用各級(jí)財(cái)政資金，確保了小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的順利進(jìn)行，解決了資金籌措的問(wèn)題。

4.2 勘測(cè)分析

小型水庫(kù)建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，在除險(xiǎn)加固工程進(jìn)行之前，需要對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)所處地的地形、地質(zhì)條件、水文條件、周圍環(huán)境及安全隱患問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)勘察，結(jié)合水庫(kù)的安全鑒定報(bào)告參考后，再進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，需要對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)的洪水調(diào)節(jié)能力、原有水文資料以及除險(xiǎn)加固后人文活動(dòng)進(jìn)行結(jié)合及參考，以便為除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持[1]，使除險(xiǎn)加固達(dá)到預(yù)期質(zhì)量和效果。

4.3 加固設(shè)計(jì)、施工

小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程根據(jù)水庫(kù)的實(shí)際情況不同而設(shè)計(jì)、施工不同，具體包含以下幾方面的加固措施：

4.3.1 壩體加固

均質(zhì)土壩壩體加固主要以壩體灌注黏土漿加固為主要措施，運(yùn)用較為廣泛，其工藝分為充填式及劈裂式兩種，前者是指自重灌漿，后者則是劈開(kāi)壩體后利用灌漿壓力進(jìn)行操作。這兩種灌漿工藝效果顯著，是我國(guó)土石壩建筑除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容[2]。

4.3.2壩體護(hù)坡加固

壩坡滑動(dòng)是土石壩建筑的小型水庫(kù)的常見(jiàn)病險(xiǎn)，由于原施工壩體坡度陡峭、迎水面壩體長(zhǎng)期受到風(fēng)浪淘蝕、動(dòng)物的破壞以及其他作用力的不良影響，壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求，上游壩面出現(xiàn)滑坡等現(xiàn)象。

壩坡加固主要有以下幾方面內(nèi)容：①采用上游面拋石固腳的方法加固壩體上游壩坡②上游面設(shè)置防浪護(hù)面材料，處理好自然環(huán)境等造成的坡體裂縫③采用“上削下培”方法，放緩坡度，提高壩體抗滑能力，防止壩體滑坡[2]。

4.3.3提高壩體與壩基密實(shí)度

壩體建筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者壩基處理不當(dāng)，都可能導(dǎo)致壩體與壩基的密實(shí)度降低，致使小型水庫(kù)工程質(zhì)量偏低，造成安全隱患。提高壩體和壩基密實(shí)度成為小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的重要手段之一?？梢圆扇∩顚訑嚢璺ǖ仍黾訅误w與壩基密實(shí)度 [1]。

4.3.4 溢洪道、輸水涵道加固

溢洪道、輸水涵道加固有利于改善小型水庫(kù)的輸水能力、泄洪能力，提高運(yùn)行效率，避免病險(xiǎn)災(zāi)害。在對(duì)輸水涵道加固的工程中，包含壩下涵管以及水庫(kù)輸水涵洞[3]，以確保小型水庫(kù)安全隱患的消除，提高運(yùn)行安全性。

5 小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題和避免措施

5.1 泄洪道泄洪能力的計(jì)算

由于常年的運(yùn)行使用，水流對(duì)泄洪道的沖擊作用等早已使得泄洪道不再是標(biāo)準(zhǔn)的幾何形狀，我們按照標(biāo)準(zhǔn)的幾何形狀計(jì)算出來(lái)的泄洪能力往往是不夠準(zhǔn)確的，這就需要對(duì)泄洪道的水流情況進(jìn)行分析，是否滿足規(guī)范要求，計(jì)算溢洪道泄流能力、溢洪道水面線和消能設(shè)施的計(jì)算，對(duì)溢洪道進(jìn)行全面除險(xiǎn)加固 [4]。

5.2 防滲漏和滲透破壞的疏忽

一些在小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程的防滲透設(shè)計(jì)中，往往忽略了壩體與兩端山體之間接觸部分的防滲透功能，所以很多水庫(kù)出現(xiàn)壩體無(wú)恙，接觸部分滲透問(wèn)題頻繁的情況。對(duì)壩體和建筑物銜接部位和壩肩等重要部位需要進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，如在溢洪道砼邊墻和土壩銜接部位設(shè)置刺墻等。對(duì)壩肩滲漏進(jìn)行灌漿處理等方法解決滲漏問(wèn)題。

5.3 灌漿加固忽視鉆孔

不同結(jié)構(gòu)及建筑材質(zhì)的水庫(kù)除險(xiǎn)加固灌漿工藝也不盡相同，要結(jié)合實(shí)際情況安全灌漿。在整個(gè)灌漿工藝中，鉆孔是一個(gè)看似簡(jiǎn)單卻影響重大的技術(shù)手段。鉆孔前應(yīng)對(duì)鉆孔位置、鉆孔沖洗、數(shù)據(jù)等進(jìn)行詳細(xì)的記錄和分析，并由施工監(jiān)理部門進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)和工藝復(fù)查[3]，避免因小的失誤造成整個(gè)除險(xiǎn)加固工程的失敗。

5.4設(shè)計(jì)方案的合理性復(fù)查

目前很多小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的方案設(shè)計(jì)完畢后缺少對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性理論認(rèn)證[4]，從而出現(xiàn)在施工過(guò)程中問(wèn)題不斷的現(xiàn)象，影響除險(xiǎn)加固工程的進(jìn)行，甚至導(dǎo)致除險(xiǎn)加固工程失敗。因此，在除險(xiǎn)加固工程施工之前，對(duì)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案的復(fù)查、相關(guān)參數(shù)認(rèn)真校核也是十分必要的。

6 結(jié)語(yǔ)

小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)對(duì)除險(xiǎn)加固工程起著主導(dǎo)作用，不可忽視。針對(duì)目前小型水庫(kù)的病險(xiǎn)狀態(tài)，應(yīng)深度結(jié)合小型水庫(kù)的實(shí)際情況，利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念和思路，尋求現(xiàn)代化的工業(yè)技術(shù)輔助，有效的提高小型水庫(kù)的安全性及運(yùn)行效率，使其更好地服務(wù)于我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，更好地推動(dòng)我國(guó)水利建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。

[1] 陳建,楊祖欣,鄭英.小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的若干問(wèn)題[J].中國(guó)水運(yùn),2009,(10).

[2] 楊靜,王寧,王黎明.淄博市百座小水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].中國(guó)水利,2012(10).

[3] 王工濤.關(guān)于小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的探討[J].科技展望,2015,07:81.

[4] 程守金,徐勤學(xué).小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察幾點(diǎn)探討[J].中國(guó)水運(yùn),2011(2).

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