小型水庫病險問題及除險加固的施工技術(shù)分析

栗 劍

（河北省秦皇島市盧龍縣引青灌區(qū)管理處，河北 盧龍 066400）

我國小型水庫建設(shè)量較多，且分布極為廣泛，壩型豐富，由于各地建設(shè)狀況不同，其受到的影響亦有所不同。為保障小型水庫的長久使用，很多行業(yè)研究者開始研討與分析水庫中存在的病險問題，并以此為基礎(chǔ)制定個性化的除險加固技術(shù)，在解決相應(yīng)病險問題的基礎(chǔ)上，促進(jìn)小型水庫利用程度的再次加深。

1.小型水庫病險問題

小型水庫建筑主要涵蓋為輸水涵管、溢洪道、土石壩等，由于其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，且大多后期缺乏必要的維護(hù)管理，使得其在經(jīng)過多年的運(yùn)行之后，普遍存在安全管理、金屬結(jié)構(gòu)、滲流等方面的病險問題，以下進(jìn)行細(xì)致論述：

1.1 水庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，不具備標(biāo)準(zhǔn)化的防洪能力

小型水庫泄洪設(shè)施不完善以及防洪標(biāo)準(zhǔn)低，主要表現(xiàn)在以下三點(diǎn)：其一，很多小型水庫建于上世紀(jì)六七十年代甚至更早，當(dāng)時的防洪標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前有著較大的差異，雖然其在一定程度上滿足了當(dāng)時的防洪需求，但是對于當(dāng)前規(guī)范要求來說仍不達(dá)標(biāo)；其二，壩頂高程達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求；其三，泄洪設(shè)施仍處于不斷完善階段，出現(xiàn)了諸如泄洪設(shè)施不足、泄洪道寬度達(dá)不到使用要求、底高程超過正常狀態(tài)的蓄水位，以及雜草叢生與淤泥等問題，使得水庫的泄洪能力難以達(dá)到要求[1]。

1.2 水庫大壩壩基、壩體滲漏，滲流措施不到位

水庫大壩壩基、壩體滲漏，滲流措施不到位主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：其一，水庫壩體略顯單薄，壩體內(nèi)部填筑的建設(shè)材料難以滿足使用要求，土壩滲透系數(shù)相對過高，施工質(zhì)量低，壓實(shí)過程未按要求進(jìn)行造成壓實(shí)度不足，下游壩腳未裝設(shè)排水棱體或者其在長久的使用過程中已失效，以上問題都會造成水庫出現(xiàn)較大的病險問題；其二，水庫建設(shè)年代較為久遠(yuǎn)，當(dāng)時未進(jìn)行勘探或者勘探技術(shù)不過關(guān)，對岸坡與壩基的地質(zhì)條件未能完全的把握。為徹底清基，也未進(jìn)行一定的截滲措施。這造成在蓄水后庫水通過透水裂隙、風(fēng)化巖層、壩基沖積層等排出，造成壩肩、壩基滲漏；其三，水庫下游壩坡出現(xiàn)流圖，壩腳發(fā)生管涌，使得壩基、壩體滲透破壞。

1.3 大壩穩(wěn)定性差以及結(jié)構(gòu)未達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)

小型水庫大壩相比于大型大壩來說穩(wěn)定性較差，結(jié)構(gòu)不太安全，主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：其一，受限于建筑規(guī)模，壩體淡薄且壩坡較陡；施工質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致壩腳未裝設(shè)排水棱體或排水棱體在長久的使用過程中失效，清理壩基時未徹底、完全，導(dǎo)致壩基有淤泥存在；此外還包括壩坡抗滑穩(wěn)定性能難以滿足要求，使得壩體出現(xiàn)塌陷、滑坡與裂縫；其二，上游壩坡為裝設(shè)防護(hù)裝置或者出現(xiàn)損壞、破損，導(dǎo)致壩坡受到雨水與庫水風(fēng)浪沖刷，造成壩坡出現(xiàn)護(hù)坡破壞、塌滑、水土流失等問題[2]。

1.4 溢洪道結(jié)構(gòu)、滲流、泄流不安全

小型水庫多應(yīng)用的是敞開式溢洪道，在堰型方面多選擇寬頂堰，受到當(dāng)時經(jīng)濟(jì)因素的限制，在建設(shè)溢洪道時多會選擇漿砌石結(jié)構(gòu)襯砌保護(hù)，更甚未進(jìn)行襯砌。其病害表現(xiàn)在以下六點(diǎn)：其一，部分水庫未裝設(shè)泄洪設(shè)施，使得水庫難以滿足泄洪需求；其二，泄洪道未進(jìn)行襯砌導(dǎo)致雜草叢生，使得過流能力降低難以達(dá)到需求；其三，岸坡進(jìn)口淤積、坍塌堵塞、過流斷面偏小，難以滿足泄洪需求；其四，泄洪道處于不斷完善階段，進(jìn)口高程布置不合理或者其在正常水位之上，難以正常使用；其五，溢洪道未裝設(shè)具體的防護(hù)措施，導(dǎo)致滲流不安全且滲漏嚴(yán)重；其六，襯砌結(jié)構(gòu)在使用過程中遭到破壞，消能設(shè)施不健全，結(jié)構(gòu)未達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 輸水建筑物結(jié)構(gòu)不安全以及滲流

大部分小型水庫輸水建筑物多是壩下涵管，而這種涵管很多都是砼預(yù)制與漿砌石涵管結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟昃美匣?、基礎(chǔ)沉降變形、施工質(zhì)量差等原因，導(dǎo)致涵管出現(xiàn)斷裂、老化開裂、洞身洞壁漏水等問題，對大壩本身的安全造成較大影響。小型水路本身的防水設(shè)施極為簡陋，多見的是斜拉閘、梯級放水等，其特征為無維修條件、維修條件差、規(guī)模小等。就涵管閘門的水庫，多年運(yùn)行中缺乏必要的維護(hù)，其啟閉設(shè)備、埋件、閘門已嚴(yán)重銹蝕老化，出現(xiàn)了漏水嚴(yán)重、止水失效、啟閉困難等諸多問題，難以發(fā)揮出其具體的功能。

2.小型水庫除險加固施工技術(shù)

2.1 針對防洪能力不足的加固措施

該項(xiàng)加固措施的原則是提升水庫的泄洪能力，需把握以下四點(diǎn)：其一，提升溢洪道泄洪能力。在地形、地質(zhì)、下游等各方面的條件滿足的狀況下，應(yīng)按照水庫的實(shí)施狀況采取改擴(kuò)建原泄洪設(shè)施方案，增加過流斷面并建設(shè)與完善溢洪道；其二，增高大壩，壩頂高程不高于計(jì)算高程時，應(yīng)綜合考慮壩頂路面并進(jìn)行改建，上游可裝置防浪墻，控制其高度在1.2 m之內(nèi)。而大壩欠高不大并對其經(jīng)過安全論證之后，可在壩頂位置戴帽加高，控制其高度不超過2 m，而壩頂高程實(shí)際值低于計(jì)算值時，可選擇加高壩坡；其三，實(shí)現(xiàn)溢洪道泄洪與加高大壩的有機(jī)結(jié)合與統(tǒng)一；其四，根據(jù)水庫的實(shí)際狀況，觀測其是否裝置泄洪設(shè)施，若是未裝設(shè)而根據(jù)其地理位置需求應(yīng)重新建設(shè)時，應(yīng)在完成地形地質(zhì)勘察以及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析后制定細(xì)致的新建方案。泄洪量小的狀況可通過防水設(shè)施的改建來提升泄洪量。大壩培厚加高應(yīng)綜合考慮大壩防滲、上下游壩坡穩(wěn)定以及大壩上游施工水位等。當(dāng)大壩庫水位較低、下游地形條件難以達(dá)到建設(shè)需求、上游壩坡抗滑穩(wěn)定不足時，可在上游位置進(jìn)行培厚加高。而針對壩體滲漏以及庫水位降低，可進(jìn)行上游黏土斜墻培厚加高壩體[3]。

2.2 大壩壩基防滲與壩體滲透加固措施

針對該種病險，以“上堵下排”為基本的治理原理，上堵指的是在壩軸線上游做好對應(yīng)的防滲措施，以此來提升壩體本身的抗?jié)B性能。下排指的是在下游壩腳位置做好排水，避免土體顆粒在滲水時被帶走，從而出現(xiàn)管涌破壞與流土狀況。加固時把握以下四點(diǎn)：其一，軸線方向進(jìn)行灌漿填充、灌漿劈裂，或者通過高壓噴射的方式進(jìn)行防滲墻灌漿，壩基基巖位置實(shí)施帷幕灌漿防滲；其二，壩體滲漏、壩前淤積時則選擇在上游壩坡位置進(jìn)行防滲土工膜鋪設(shè)或者粘土斜墻填筑；其三，處理壩基滲漏，當(dāng)透水層厚度與覆蓋層較小，小型水庫可放空時，可比較鋪蓋土工膜、黏土、截水槽等的水平鋪蓋，在不具備以上條件時則選擇進(jìn)行帷幕灌漿。當(dāng)出現(xiàn)壩基繞壩滲漏、斷層破碎帶、清基不徹底時可選擇水泥帷幕灌漿；其四，增設(shè)排水設(shè)施、下游反濾亦或者翻修改造時，由于水庫壩體不高、規(guī)模較小，通常不選擇混凝土防滲墻完成防滲，針對漿砌石壩壩基、壩體滲漏，可在壩頂位置對壩基、壩體位置水泥帷幕灌漿，或者在上游裝設(shè)防滲面板。

2.3 大壩壩體加固

針對大壩壩體加固，應(yīng)把握以下四點(diǎn)：其一，壩坡穩(wěn)定性難以達(dá)到需求時，可結(jié)合地形、占地、建材、壩高、壩型等因素，并綜合考慮上下游壩坡治理與大壩防滲等，在上下游壩腳進(jìn)行放緩邊坡、戧臺培厚處理；其二，對于壩體沉陷與裂縫，可選擇重新填筑亦或者灌漿填充；其三，對于上游未裝置邊坡或者損壞嚴(yán)重的狀況，應(yīng)明確其范圍以及護(hù)坡型式，上游壩坡可選擇干砌塊石、漿砌石、混凝 土護(hù)坡現(xiàn)澆等，下游可選擇塊石護(hù)坡、框格草皮護(hù)坡、草皮護(hù)坡；其四，壩頂路面結(jié)構(gòu)除特殊要求需應(yīng)用混凝土外，通常選擇泥結(jié)碎石建設(shè)路面[4]。

2.4 溢洪道安全加固

針對溢洪道中存在的系列病險問題，應(yīng)把握以下四點(diǎn)：其一，過流能力難以滿足實(shí)際需求的溢洪道，應(yīng)按照其實(shí)際狀況進(jìn)行拓寬；其二，論述其必要性與可行性后，對過流面裸露出來的溢洪道，通過清淤襯砌實(shí)施保護(hù)，襯砌多選擇漿砌石結(jié)構(gòu)與混凝土現(xiàn)澆的形式進(jìn)行；其三，結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化，避免消能段與陡槽段有彎道出現(xiàn)，避免溢洪道在位置較差的地質(zhì)條件地段出現(xiàn)；其四，綜合考慮水庫的長遠(yuǎn)運(yùn)行，進(jìn)行溢洪道的重新布置。

2.5 輸水建筑物除險加固

小型水庫壩下涵管建設(shè)不合格會使得土壩本身存在較大的安全隱患，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、壩高、涵管現(xiàn)狀進(jìn)行穩(wěn)定的加固，其具體措施需把握以下三點(diǎn)：其一，就壩下涵管不均勻沉陷、穿孔、斷裂、裂縫等問題，需對其具體狀況進(jìn)行細(xì)致觀察并進(jìn)行論證，對于需廢除且涵管較小的可應(yīng)用該種解決方式：若是壩體不高，可選擇重建，若是壩體過高，其壩肩兩岸山體有著較好的地質(zhì)條件，可進(jìn)行輸水隧洞的新建并進(jìn)行壩下涵洞的封堵，而若是其各方面的地質(zhì)條件不高，則可采取頂管法，在壩肩與壩體位置建設(shè)放水涵管；其二，若是壩下涵管足夠施工工人進(jìn)入，且其運(yùn)行狀況較為良好時，可選擇在管外壁位置實(shí)施防滲灌漿 ，其后在內(nèi)套鋼管，原涵管與鋼管可用水泥砂漿或者細(xì)石砼填筑加固；其三，防水控制可選擇放水塔、梯級放水或者其他加固措施[5]。

3.結(jié)語

實(shí)現(xiàn)小型水庫病險問題及除險加固的施工技術(shù)分析，利于解決水庫中的各項(xiàng)問題以及潛在隱患，避免問題發(fā)生時經(jīng)濟(jì)損失的進(jìn)一步擴(kuò)大，從而有效提升水庫運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，這對于水庫的長遠(yuǎn)發(fā)展有著積極的意義。這需要相關(guān)負(fù)責(zé)人員根據(jù)水庫的建設(shè)狀況、運(yùn)行狀況以及發(fā)展需求等深度挖掘其存在的病險問題，并積極應(yīng)用當(dāng)前的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)問題的解決，并進(jìn)一步豐富小型水庫的功能，使其為社會水資源的應(yīng)用提供更好的職能性服務(wù)。