關(guān)于小型水庫常見的除險加固技術(shù)淺析

尹茂想

摘 要：水庫是我國防汛抗旱重要的水利工程之一，這些小型水庫的建設(shè)和維護與國民的生活和工作密切相關(guān)。中國擁有大量的小型水庫，并且已經(jīng)建造了很長時間。他們中的大多數(shù)都存在建筑質(zhì)量差和設(shè)計標準低的問題。由于運行時間長，因此在許多方面存在危險，水庫的大部分功能喪失，水庫地區(qū)的人們的生命受到損失。對財產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴重威脅。鑒于中國小型水庫的普遍性，本文闡述了目前中國小型水庫的安全隱患，并結(jié)合自己多年在水利工程中的經(jīng)驗，著重分析小型水庫的加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞：水庫;除險;加固;技術(shù)

中圖分類號：TV697.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0109-02

0 引言

水庫是預防洪災和干旱氣候的最重要項目之一。高質(zhì)量的水庫建設(shè)和科學規(guī)范的水庫維護是水庫實現(xiàn)這些基本功能的前提。中國有大量的水庫，全國注冊的小型水庫有8萬多個。這些小型水庫在農(nóng)業(yè)灌溉和為城鄉(xiāng)提供生活用水方面發(fā)揮著重要作用，也是防洪的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。在中國目前的小型水庫中，由于后期項目建設(shè)管理和后期缺乏維修資金等諸多因素，存在一些質(zhì)量問題和安全隱患，嚴重威脅著水庫周邊居民的正常生產(chǎn)和生活。政府和水庫的監(jiān)管部門應充分注意分配資金，加大后期維護力度，以確保水庫的正常運行。

1 工程現(xiàn)狀

小型水庫的經(jīng)濟效益相對顯著，可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉用水，可為人們的生活用水和工業(yè)用水提供水源，在防御洪水災難中也發(fā)揮了一定的重要作用。但是由于各種原因，許多水庫都不同程度上存在一些危險的問題，因為一般在1950年代和1960年代建造小型水庫，而庫壩以土石壩為主，設(shè)計不合理，建設(shè)中質(zhì)量和標準是相對較低的問題，再加上損壞和老化，具有許多潛在的危險。在每年的洪水季節(jié)，有時會發(fā)生小型水庫大壩的破壞。一些具有嚴重風險的小型水庫甚至可以筑壩。這種水庫分布范圍廣，偏遠地區(qū)，大壩類型眾多，老化，施工不完備，病害種類多，防洪標準低，工程本身質(zhì)量差，滲漏程度也不同。排水系統(tǒng)不能正常關(guān)閉。大多數(shù)項目都是有問題的，并由村級進行管理。它們不符合相關(guān)法規(guī)的要求，達不到有關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，大多數(shù)位于深山和狹窄山谷的高溝壑中。不僅造成水庫無法正常運行，不能充分發(fā)揮其效益，而且還嚴重威脅到下游人民生命財產(chǎn)的安全，對其進行除險加固處理迫在眉睫。但是，因為我國地域遼闊，小型水庫在各個地點分散的比較開，相互之間距離較遠，而且對于不同的氣候條件、地質(zhì)條件也各不相同，不能采用同樣的方法進行除險加固，這樣一來，就給我國小型水庫的除險加固工作帶來了很多麻煩。因此，在進行加固之前，要對其過程進行設(shè)計，要保質(zhì)保量的完成除險加固工作。

2 存在問題

因為全縣的大多數(shù)水庫建于20世紀50年代后期至70年代初期，在此期間修建的中小型水庫多屬“三無”或“三邊”工程，所以中小型水庫存在很多的安全隱患。

2.1 工程質(zhì)量問題造成的安全隱患

由于我國的一些小型水庫建立初期的設(shè)計條件、施工技術(shù)水平以及復雜地質(zhì)地貌條件限制，機械化施工水平比較低，在建筑前期沒有系統(tǒng)化設(shè)計方案或者設(shè)計缺乏規(guī)范化，難以保證其穩(wěn)定性。因此，水庫存在嚴重的質(zhì)量和安全問題。另外，對于小型水庫，它們不等同于三峽和葛洲壩等大型水利和水電項目。在建設(shè)過程中，地方政府是最重要的項目驗收和監(jiān)督部門。這些部門處于小型水庫建設(shè)的初期。由于缺乏長期規(guī)劃，僅考慮和監(jiān)督水庫下面的任務(wù)，導致經(jīng)過長期的河道變化水庫建設(shè)，水量變大，水位增加，水庫水位上升。水庫的蓄水量保持不變。無法滿足當前的水利要求，再加上長期的洪水和雨水侵蝕，小型水庫的性能已大大降低，大壩發(fā)生了裂縫，滑坡，滲流和變形，嚴重損害了安全運行小水庫。這種威脅也給水庫的日常維護和加固帶來了嚴重困難。

2.2 管理工作薄弱

根據(jù)調(diào)查，該縣的小型水庫均有不同程度的安全隱患。常見的安全問題：防洪標準低，大壩滲漏，裂縫和壩坡塌陷，溢洪道泄洪標準不足以及在排水建筑物中無法正常運行。缺乏大壩安全觀察，水狀況報告和防洪設(shè)施，項目盲目運行，極易發(fā)生故障。特別是對于由村民管理的小型水庫，日常的管理和維護工作不負責任，安全管理的責任也無法履行。

3 除險加固技術(shù)

3.1 土石壩壩坡穩(wěn)定加固技術(shù)

在土石壩邊坡加固工作之前，有必要通過觀察，滑坡勘探和巖土試驗確定滑坡的性質(zhì)和具體原因，以設(shè)計大壩邊坡穩(wěn)定加固的技術(shù)方案。需要根據(jù)《碾壓土壩施工技術(shù)規(guī)范》（SDJZ13+83）來提高壩體加固標準。土石壩壩坡穩(wěn)定加固技術(shù)包括兩種方法：培土放緩壩坡坡度和削坡放緩壩坡坡度兩種方法。對于大壩上部陡峭的壩坡，為提高抗滑能力，經(jīng)常采用格構(gòu)保護的方法。為了增強上游水壩的坡度，土壤要比原始的水壩材料（如礫石，礫石和沙子）慢，以便在水位降低時便于水庫排水。在某些水庫中，由于在加固過程中無法排空水庫中的水，因此無法在水下壓實土壤的壓實部分。通常，使用拋石放緩壩坡來減緩大壩坡度的方法。例如，如安徽盧村水庫的壩坡穩(wěn)定加固，就是采用上游壩坡水下部分拋填塊石料，水上部分碾壓填筑中、粗砂培厚的技術(shù)方案;而下游壩坡上部采用帶腳槽的格構(gòu)加固方案，取得了較好的效果，水庫運行多年，穩(wěn)定性較好。

為了加強邊坡防護，上部主要采用石塊，預制混凝土和現(xiàn)澆混凝土進行邊坡防護。低于正常水位的高程通常采用現(xiàn)澆混凝土邊坡進行處理，并且在邊坡保護下鋪設(shè)粗砂和礫石?；炷磷o坡被分成幾塊，各縫之間用20毫米厚的瀝青板隔開。在正常水位以上，空心預制塊通常用于保護壩坡，還可以美化壩坡。下游經(jīng)常使用石頭，草皮，草皮和混凝土坡度?？紤]到斜坡的排水需求，可以在馬道內(nèi)布置幾個垂直和水平排水通道，以利于斜坡上的排水。

3.2 土石壩壩體抗震液化加固技術(shù)

方便、簡單的施工是土石壩的優(yōu)勢，它還會引起施工質(zhì)量問題，這些問題往往達不到設(shè)計標準，并留下許多隱患。發(fā)生地震時，密實性差的沙土就會被液化破壞。提高大壩抗震能力的加固技術(shù)主要是加密法，置放法和壓重法。三種方法的加固方法不同。加密方法使用振動加密方法來增加沙子的致密性并提高沙子的地震液化能力。置放法是將液化區(qū)的沙子排空，然后用抗液化性更好的材料（例如礫渣）重新填充，從而提高大壩的地震液化能力。壓重法是在液化區(qū)的砂子表面施加較大的壓力，以提高砂子的有效應力，使砂子具有抗地震液化的能力。密云水庫白河土壩在1997年地震加固后，在壩上游側(cè)放置了可液化的礫石層。1998年，由于未排空水庫，對水庫進行了抗震加固，水下部分采用拋石和邊坡技術(shù)，水部分也由石渣料填筑，取得了預期的效果。

3.3 土石壩防滲加固技術(shù)

土石壩使用最廣泛的防滲加固是土工膜防滲加固技術(shù)。土工膜是一種高分子合成材料，屬于合成纖維土工建材。它具有優(yōu)越的防滲性能，并且比人造絲更能適應壩體。變形能力強，施工速度快，節(jié)省了成本，因此在土壩防滲加固中受到青睞。土工膜防滲技術(shù)主要用于土石壩的防滲加固。主要用于透水地基上的大壩的水平防滲路面和豎向的防滲墻，豎向的大壩的防滲坡墻或豎向的防滲墻，以及防止水平滲水的涵洞閘門。在隧道和大壩地下管道的防滲中，使用最廣泛的是垂直鋪裝防滲技術(shù)。該技術(shù)的基本思想是：首先用水孔打孔或雙鋸機在需要抗?jié)B加固的土壩上垂直打開縫隙，用泥漿墻保護溝墻，然后放置帶有槽口深度的整卷土工膜。進入插槽，然后旋轉(zhuǎn)軸卷，展開土工膜，最后將土工膜兩側(cè)的土壤填滿，形成防滲帷幕。此技術(shù)需要注意以下事實：回填土壤時，應在水箱底部填充一米以上的粘土，以密封水箱底部并防止水從水箱底部滲出。填充后要壓實。國內(nèi)外許多大，中，小型水庫都采用了該技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟效益和加固效果。

3.4 壩下涵管及隧洞加固技術(shù)

早年建造的許多小型水庫，發(fā)電，灌溉和供水通常用于在大壩涵洞下輸送水。由于涵洞的質(zhì)量問題和涵洞的不合理結(jié)構(gòu)或壩體的變形，會導致涵洞的漏水，面臨嚴重的危險。因此，需要對涵管進行加固加強。對于那些有安全問題，直徑小，有一定困難的涵洞，如果大壩不高，采用大壩改造安裝新涵洞可以有效地保證和增加涵洞的輸水量，但開挖存在大量問題。因此，也可以將其作為套管的形式進行處理，即將鋼管放置在原始損壞的涵洞中，并在新套管和舊涵洞之間進行灌漿，但是這種方法會減小管道直徑并影響水的輸送。對于大直徑的涵洞，直接采用鋼筋混凝土管的方法，并對新舊管進行灌漿。如果鋼筋加固后壩體變形引起新的滲漏，則只有涵洞被堵塞并丟棄，隧道將被重建以代替涵洞的功能。

對于危險的隧道，為了達到結(jié)構(gòu)安全和防滲漏的要求，可以在隧道中添加鋼襯，并將水泥砂漿倒入鋼襯和墻之間的縫隙中，以與原始隧道壁形成鋼襯。這一種技術(shù)不能減少涵洞輸送的水量，但是涵洞的內(nèi)徑必須大于一米，否則無法建造。同時，應注意，鋼襯由于外部水的壓力而不穩(wěn)定。也可以在隧道中添加鋼筋混凝土襯砌。這種加固方法將減少隧道部分，從而減少水的輸送。同時，加固隧道的直徑需要大于兩米和五米，方便施工人員操作。優(yōu)越性不及在隧洞內(nèi)加鋼內(nèi)襯。另一種技術(shù)是在隧道中粘貼高強度碳纖維布襯里。碳纖維布具有良好的柔韌性和高拉伸強度。厚度是0.111mm和0.167mm。拉伸強度極限為3790～4825MPa，延伸率>1.4%，彈性模量高達220～235GPa。在要加固的隧道壁上粘貼1～3層高強度碳纖維布的襯砌，可以達到隧道混凝土襯砌的強度和防滲加固的目的。

4 結(jié)語

小型病險水庫的數(shù)量很多，醫(yī)療保險的程度也很嚴重。做好小水庫加固工作，對促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，確保社會穩(wěn)定具有重要意義。為做好加固設(shè)計，有必要調(diào)查危險水庫加固工作的場所，為加固設(shè)計方案提供工程依據(jù)，以達到加固危險水庫的目的。中國大多數(shù)小型水庫已經(jīng)存在很長時間了，各個環(huán)節(jié)都存在著隱患。無論是重大危險還是隱患，水利建設(shè)技術(shù)人員都應高度重視。加固前，應根據(jù)水庫自身的實際情況，充分說明施工情況，認真選擇施工措施，嚴格執(zhí)行施工技術(shù)操作，以確保水庫發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 趙穎，申永康，陳海.陜西省小型土壩除險加固的問題及對策[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學院學報，2013，12（01）：31-33.

[2] 陳書明.芻議小型水庫除險加固[J].黑龍江水利科技，2012，40（09）：251-252.

[3] 孫海燕.關(guān)于小型水庫除險加固設(shè)計問題的探討[J].科技風，2012（03）：118.

[4] 付磊.潮河土壩抗震加固設(shè)計[J].水利學報，2000（08）：16-20.