小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題探討

邢孔東

【摘 要】文章首先分析了小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的問(wèn)題，其次展開(kāi)了對(duì)小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施的論述，主要從土石壩的防滲加固技術(shù)、土石壩結(jié)構(gòu)加固技術(shù)和壩下涵管加固進(jìn)行探討，旨在保障小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的安全，希望為相關(guān)人士提供一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】小型水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；問(wèn)題；措施

我國(guó)現(xiàn)有87085座水庫(kù)，其中大型水庫(kù)510座，中型水庫(kù)3260座，小型水庫(kù)83315座（?。?）型16672座，?。?）型66643座），小型水庫(kù)占水庫(kù)數(shù)量的95.7%。小型水庫(kù)絕大多數(shù)建于上世紀(jì)50∽70年代，受時(shí)代背景及技術(shù)手段的限制，相當(dāng)數(shù)量水庫(kù)屬于邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊工程”；相當(dāng)數(shù)量小型水庫(kù)呈現(xiàn)無(wú)管理經(jīng)費(fèi)、無(wú)管理人員、無(wú)安全保障的“三無(wú)狀態(tài)”。經(jīng)多年運(yùn)行，工程普遍存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差等缺陷，加之長(zhǎng)期運(yùn)行管理不善，每到汛期，出險(xiǎn)、潰壩事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1954∽2006年，我國(guó)發(fā)生潰壩的各類(lèi)水庫(kù)3370座，占潰壩失事總數(shù)的96.3%。

一、小型水庫(kù)病害特點(diǎn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)小型水庫(kù)約95%的水庫(kù)大壩為土石壩。小型水庫(kù)建筑物通常包括土石壩、溢洪道和輸水涵管等建筑物，由于小型水庫(kù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，加之管理不善，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，普遍存在滲流、結(jié)構(gòu)、抗震、金屬結(jié)構(gòu)和安全管理等問(wèn)題、小型病險(xiǎn)水庫(kù)的主要病害特點(diǎn)如下：

（一）防洪能力不足

我國(guó)約35%的小型病險(xiǎn)水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，或泄洪設(shè)施不健全，部分水庫(kù)已出現(xiàn)潰壩險(xiǎn)情。防洪能力不足主要表現(xiàn)在：①水庫(kù)原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)規(guī)范要求；②壩頂高程不滿(mǎn)足正常擋水要求，洪水漫頂造成潰壩事故；③泄洪設(shè)施不完善，如溢洪道斷面尺寸不足、渠道淤積致使能力降低等。

（二）滲流不安全

小型病險(xiǎn)水庫(kù)通常存在大壩壩體與壩基滲漏問(wèn)題，體現(xiàn)在：①由于壩體單薄、壩體土料滲透系數(shù)偏高、下游壩腳排水棱體失效等，導(dǎo)致下游壩體浸潤(rùn)線(xiàn)偏高，壩體出現(xiàn)散漫；②壩體沉降變形，造成裂隙發(fā)育，滲水沿裂隙集中排出；③由于當(dāng)時(shí)勘探技術(shù)水平落后，對(duì)壩基和岸坡的地質(zhì)條件了解不夠，未采取有效的截流措施，庫(kù)水經(jīng)沖積巖及透水裂隙排出，導(dǎo)致壩基、壩肩滲漏；④下游壩坡發(fā)生流土，下游壩腳出現(xiàn)管涌，造成壩體、壩基滲透破壞。

（三）結(jié)構(gòu)不安全

1、土石壩結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題

小型水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，加之管理不善，通常存在以下結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題：①由于大壩壩坡太陡，下游壩體浸潤(rùn)偏高、壩基分布含水量較高的淤泥層，經(jīng)復(fù)核壩坡的抗滑穩(wěn)定性不滿(mǎn)足規(guī)范要求；②由于壩體填土固結(jié)沉降和地下水滲透作用，導(dǎo)致壩體變形，出現(xiàn)裂縫、滑坡、塌陷和護(hù)坡破壞等現(xiàn)象。

二、土石壩的防滲加固技術(shù)

（一）混凝土防滲墻

混凝土防滲墻主要采用鉆鑿、抓斗、鋸槽、液壓開(kāi)槽、射水等工法，在壩體或地基中建造槽型孔，以泥漿固壁，然后采用直升導(dǎo)管，向槽孔內(nèi)澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，以達(dá)到防滲目的。防滲墻施工可以適應(yīng)各種不同材料的壩體和各種復(fù)雜地基，墻的兩端能與岸坡防滲設(shè)施或岸邊基巖相連接，墻的底部可嵌入基巖內(nèi)一定深度，徹底截?cái)鄩误w及壩基的滲漏通道。防滲墻墻體材料根據(jù)其抗壓強(qiáng)度和彈性模數(shù)，可以分為剛性和柔性材料兩大類(lèi)。計(jì)算分析顯示，大壩在粘土心墻中心增加防滲墻加固后，大壩心墻的防滲能力和抗?jié)B能力得到提高，下游壩體浸潤(rùn)線(xiàn)降低，大壩下游壩坡抗滑穩(wěn)定性提高。

（二）深層攪拌連續(xù)墻

深層攪拌法防滲技術(shù)是在深層攪拌樁原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新方法，它是利用水泥作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械，在壩基（身）內(nèi)部疳軟土強(qiáng)制攪拌后，由水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土改性硬化成具有整體性、低滲透性和一定強(qiáng)度的水泥土攪拌樁。由水泥土攪拌樁多樁搭接而成連續(xù)密實(shí)的墻體，稱(chēng)為水泥土攪拌連續(xù)墻體。按照固化劑狀態(tài)的不同，主要分為噴水泥漿深層攪拌法和粉體噴射攪拌法。深層攪拌水泥土連續(xù)墻，實(shí)際上都是由單個(gè)的水泥土攪拌樁互相交割連接而成，其在土石壩防滲加固中的應(yīng)用，與混凝土防滲墻基本相同。

（三）土工膜防滲

土工膜是一種優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、可靠的土工合成防滲材料，它施工方便快捷，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，有很好的不透水性，是一種比較理想的防滲材料，其結(jié)構(gòu)型式常有“一布一膜”、“一布二膜”和“二布二膜”等。土工膜以其防滲性能好及適應(yīng)壩體變形等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于土壩防滲加固，已從低壩向高壩發(fā)展。

（四）基礎(chǔ)防滲帷幕灌漿

防滲帷幕灌漿主要利用灌漿泵或漿液自重，通過(guò)鉆孔、埋管或其它方法把水泥漿液、粘土漿液、水泥粘土漿液或化學(xué)漿液壓送到巖體的裂隙、土體的孔隙或混凝土裂隙中，漿液凝固后形成阻水幕體，從而減少滲流量或降低揚(yáng)壓力的灌漿。按大壩基礎(chǔ)類(lèi)型的構(gòu)成分為巖石灌漿和砂礫石層灌漿。按灌注材料分為水泥灌漿、水泥粘土灌漿、水泥砂漿灌漿和化學(xué)灌漿。

三、土石壩結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

（一）壩坡穩(wěn)定加固方法

土石壩結(jié)構(gòu)安全主要控制要素是壩坡在重力和滲壓力作用下存在向下和坡外滑動(dòng)的受力特點(diǎn)。土石壩壩坡穩(wěn)定加固前，應(yīng)根據(jù)壩坡不穩(wěn)定的原因，針對(duì)不同情況，采用相應(yīng)措施，其原則是設(shè)法減少滑動(dòng)力和增加阻滑力。主要措施有：削坡培厚法、坡腳壓重阻滑法和防滲加固法等。

（二）壩體填土性能提高

當(dāng)原壩填筑材料性能較差，造成壩坡抗滑穩(wěn)定不滿(mǎn)足要求或壩坡排水性能較差時(shí)，可挖除原壩坡筑壩材料加固法，重新填筑性能較好，透水性大的筑壩材料，從而提高壩坡穩(wěn)定性或排水性能。

（三）壩體裂縫處理

根據(jù)裂縫觀測(cè)資料，針對(duì)不同以性質(zhì)的裂縫采用不同的加固處理措施，縱向裂縫寬度小于1cm，深度小于1m的較短縱縫，只要不與橫縫聯(lián)通，在防滲上無(wú)問(wèn)題，同時(shí)對(duì)壩體整體性和橫斷面?zhèn)髁τ绊懖淮?，可以不必全面處理，只作表面封閉處理，防止雨水浸入；對(duì)裂縫寬度大于1cm，縫深大于1m的縱縫，對(duì)壩體整體性影響較大，且縫內(nèi)浸入雨水，對(duì)壩坡穩(wěn)定不利，應(yīng)進(jìn)行全面處理。橫向裂縫在滲漏上危害很大，對(duì)壩體整體性也有較大影響，因此無(wú)論裂縫大小，均應(yīng)進(jìn)行加固處理。主要的處理方法有挖除回填、灌漿處理和挖除回填與灌漿處理相結(jié)合。

四、壩下涵管加固

小型水庫(kù)壩下涵管往往構(gòu)成土壩安全隱患，過(guò)去涵管結(jié)構(gòu)差異很大，漿砌石管、鋼筋混凝土預(yù)制管等型式不一，壩體、壩基埋設(shè)方式各異、且一般管徑小、進(jìn)人困難。根據(jù)壩下涵管的破壞情況、危害程度，以及工程的實(shí)際地形地質(zhì)條件，壩下涵管加固方案一般采取三種方案。

（一）將壩下涵管移出壩外。這是優(yōu)先考慮的方案，可在杜絕以后由于壩下涵管損壞可能帶來(lái)的隱患。一般在壩肩合適位置新打隧洞，以滿(mǎn)足原有的灌溉、發(fā)電、泄洪、放空等功能，同時(shí)將原壩下涵管封堵。需要提醒的是，要重視原壩下涵管的封堵，以免再次出現(xiàn)漏水而危及大壩安全。要求封堵體與壩體防滲體有效銜接，進(jìn)出口也予以封堵。

（二）對(duì)壩下涵管進(jìn)行加固。一般適用于涵管結(jié)構(gòu)破壞不嚴(yán)重、具備加固施工條件的情況。

（三）拆除重建。如果兩壩肩沒(méi)有合適的地理位置和地質(zhì)條件，或原壩下涵管又破壞嚴(yán)重難以加固安全，或管徑小、進(jìn)人困難，就不得不拆除重建。需要說(shuō)明的是，新建涵管一般要求坐落在基巖上，特別要重視管身分縫及其止水等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與施工，截流環(huán)的設(shè)置等內(nèi)容。

五、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)存在非常多的病險(xiǎn)水庫(kù)，這就會(huì)影響到人們對(duì)水資源的正常使用。因此分析了小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題以及相應(yīng)的除險(xiǎn)加固措施，從而保障小型水庫(kù)的正常運(yùn)行，更好地服務(wù)于人民。

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