水庫除險加固主要技術(shù)措施探析

朱家勝，池昌靜

(南京市浦口區(qū)水務(wù)局，南京 210000)

據(jù)統(tǒng)計，我國目前有8萬余座水庫，全國水庫總庫容近6000億m3，相當(dāng)于全國河流總徑流量的五分之一，對區(qū)域防洪、供水、灌溉、生態(tài)產(chǎn)生著重要作用，為人民的生命財產(chǎn)安全和可持續(xù)發(fā)展提供了保障。這些水庫中小型水庫有83315座，約占總數(shù)的95%以上，其中大部分建于20世紀(jì)50-70年代，受到當(dāng)時歷史條件、工程技術(shù)及復(fù)雜地質(zhì)地貌等條件的限制，很多水庫是在技術(shù)相對不完善、資料相對不齊全的條件下就倉促建成的，部分水庫在建設(shè)之初就留下了安全隱患[1]。加之運行年限較長構(gòu)建老化、早年工程管理及維修不善等因素，部分水庫存在防洪功能上的安全隱患，如發(fā)生事故則嚴重危害人民的生命財產(chǎn)安全、破壞交通和農(nóng)田種植等。據(jù)統(tǒng)計，在2005年全國已建成水庫中有風(fēng)險隱患的水庫30413座，其病險率已達到全國水庫總數(shù)的35.7%。

黨和國家十分重視病險水庫的安全問題，1999年以來，我國政府開始大規(guī)模的病險水庫除險加固工程，其投資力度極大，經(jīng)過十余年的除險加固，總體來看我國水庫已經(jīng)總體達到較為安全的程度，水庫大壩安全狀況明顯提高，水庫形象得到顯著改善，水庫效能得到充分發(fā)揮[2]。

南京市浦口區(qū)至2010年為止，共建有24座水庫，均為小型水庫。于2010年之前均完成了安全鑒定，對安全鑒定為三類壩的水庫均完成了除險加固。文章就南京市浦口區(qū)水庫大壩除險加固工程的過程及技術(shù)措施進行討論，為進一步完善水庫除險加固提供技術(shù)支持。

1 水庫的主要安全問題

水利部于1005年頒布了《水庫大壩安全鑒定辦法》及《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》，《水庫大壩安全鑒定辦法》于2003年修訂后實施，據(jù)調(diào)查分析，病險水庫的病險問題種類繁多。漿砌石壩、混凝土壩、溢洪道及輸水涵洞等水利設(shè)施，隨著使用年限的增加，會出現(xiàn)不同程度的裂縫、剝離、碳化、滲漏問題，較嚴重的情況將會影響水庫的結(jié)構(gòu)安全和防滲安全。

1)防洪安全問題：主要便現(xiàn)在水庫大壩超高不足或溢洪道(溢洪閘)泄洪能力不足等情況。根據(jù)2004年水利部統(tǒng)計資料顯示，全國水庫中存在此類問題的有1400余座水庫，其中大型水庫50余座，中型水庫近200座。其原因主要是：隨著水庫建設(shè)和使用年限的增加，當(dāng)?shù)厮臈l件發(fā)生變化，其徑流、匯水等參數(shù)也隨之改變，從而造成洪水參數(shù)發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致水庫擋水建筑物或泄水建筑物不能發(fā)揮正常防洪作用。

2)結(jié)構(gòu)安全問題：主要表現(xiàn)在大壩結(jié)構(gòu)強度和大壩抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國有49座大壩類型為均質(zhì)壩或心墻壩的大型水庫存在此類問題，其主要問題的類型分別為：大壩斷面不足、壩坡穩(wěn)定性不足、護坡強度不足等。造成此類安全問題的原因主要為：土石壩壩坡過陡，抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求；護坡?lián)p壞；漿砌石或混凝土壩存在一定質(zhì)量問題或清基不徹底，導(dǎo)致大壩結(jié)構(gòu)強度或抗滑穩(wěn)定不滿足要求。

3)滲流穩(wěn)定問題：主要便現(xiàn)在壩體或壩基滲水、管涌等問題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國有79座大壩類型為均質(zhì)壩或心墻壩的大型水庫存在此類問題，其主要問題的類型分別為：壩基滲流嚴重、繞流、接觸滲漏。造成此類安全問題的原因主要為：水庫建造過程中清基不徹底或壩基防滲處理存在問題、土石壩壓實系數(shù)和滲透系數(shù)達不到規(guī)范要求、大壩經(jīng)過長期使用后出現(xiàn)裂縫等情況。

4)輸水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物存在安全問題：其主要問題表現(xiàn)為輸水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物的結(jié)構(gòu)強度或穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。造成此類安全問題的原因主要為：或因建設(shè)質(zhì)量問題、或因使用年限較長導(dǎo)致結(jié)構(gòu)老化，從而出現(xiàn)裂縫、沖蝕、露筋、漏水、剝離等影響建筑物結(jié)構(gòu)安全的問題，此類問題易導(dǎo)致壩體安全受到影響，或影響水庫正常泄水功能。

2 病險水庫除險加固的技術(shù)措施

通過上述分析，我們了解到水庫的安全問題主要體現(xiàn)在：水庫的蓄水能力不足、水庫大壩的滲漏以及泄水或輸水建筑物的損壞3方面。

2.1 水庫蓄水能力的增強

水庫達到預(yù)期防洪標(biāo)準(zhǔn)的主要途徑是增加水庫的蓄水能力，其工程方式主要有以下3種：

1)提升大壩超高，增強水庫對洪水的調(diào)蓄能力。

2)提升水庫庫容，如水庫擴容、清淤等措施。

3)增強水庫泄水能力，如增大水庫溢洪道閘門尺寸或擴建水庫溢洪道等。

對于大部分工程而言，需要經(jīng)過技術(shù)討論及工程預(yù)算來確定采用其中某一種或某幾種工程措施來增強水庫的蓄水能力，有時也需要對大壩進行加寬培厚。

2.2 水庫大壩的防滲措施

水庫大壩的防滲措置主要有以下4種方式：

1)建造混凝土防洪墻：其優(yōu)點在于可在水庫正常蓄水的條件下進行施工，也更容易監(jiān)測、耐久性好，防滲性能較高。

2)高壓噴射灌漿：其優(yōu)點在于施工速度快，但其防滲性能不如混凝土防洪墻，如地基土層是黏土的情況下，其防滲耐久度較差。

3)劈裂灌漿：其優(yōu)點在于施工簡便，但是其施工條件要求水庫需低水位運行，且對施工人員的技術(shù)要求較高。

4)土工膜：其優(yōu)勢在于對不同壩體的適應(yīng)性強，施工方便，成本較低，施工速度較快，但其施工條件要求水庫需放空蓄水，且抗老化能力較混凝土防洪墻較差。

2.3 泄水或輸水建筑物的除險加固

泄水建筑物或輸水建筑物的病險情況較為復(fù)雜，應(yīng)適當(dāng)根據(jù)工程總體情況和預(yù)算情況對方案進行必選，適當(dāng)進行維修、封堵、拆除、重建等方式對水庫泄水建筑物或輸水建筑物的風(fēng)險情況進行處置， 保證水庫泄水和輸水安全。

3 水庫管理問題的討論

1)水庫管理水平仍需進一步增強：水庫管理機制一直是水庫管理問題討論無法避開的問題之一，現(xiàn)狀部分水庫管理體制不暢，機制不夠靈活，兩費落實不到位，導(dǎo)致水庫問題無法及時有效解決，從而造成水庫管理困難、養(yǎng)護困難甚至維修困難。

2)水庫風(fēng)險評估深化研究：隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，水庫工程質(zhì)量檢測的手段和檢測手段也應(yīng)該隨之發(fā)展，因此不僅需要各地水庫管理單位和養(yǎng)護單位做出適合水庫的工程質(zhì)量檢測與監(jiān)測體系，也需要各地管護單位更加了解現(xiàn)狀工程技術(shù)發(fā)展，實時地、適當(dāng)?shù)馗鹿芾碓O(shè)備與手段。

3)水庫生命周期的探討：水庫作為水利工程的一種，與水閘、堤防等具有防洪功能的水利工程一樣，具有其特定的生命周期，需對其進行定期的檢測與維護。甚至隨著周圍發(fā)展的推進與水文、地理環(huán)境的變化，水庫的功能也會隨之改變。部分水庫可能已經(jīng)失去防洪或灌溉功能，可對該部分水庫進行降等或報廢處理，或作為旅游景區(qū)進行開發(fā)，豐富水庫生態(tài)及旅游功能。