淺析小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程措施

林志清

（山東萊陽市沐浴水庫管理局 265200）

1 概況

萊陽市是個(gè)水庫較多的縣級(jí)市，共有大、中、小型水庫74座，其中大型1座，中型1座，小型72座，全部分布在低山丘陵地區(qū)。近幾年來，由于上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視和國家對(duì)水利投資的加大，萊陽市的1座大型及38座小型水庫分別得到了不同程度的加固治理，防洪標(biāo)準(zhǔn)有所不同程度提高。這些水庫多數(shù)是20世紀(jì)六七十年代群眾運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，屬于典型的“三邊工程”，又經(jīng)過幾十年的長期運(yùn)行，大多數(shù)小型水庫都存在大壩壩體、壩基、壩肩漏水；水庫放水洞和溢洪道年久失修，不能正常運(yùn)用，有水不敢蓄的問題，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及早采取除險(xiǎn)加固措施，就會(huì)極大地限制萊陽市現(xiàn)代化的發(fā)展步伐，尤其對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的制約更為明顯。

2 小型水庫的除險(xiǎn)加固措施

除險(xiǎn)加固措施有多種，可以具體問題具體分析，根據(jù)每個(gè)小型水庫的實(shí)際情況，分別采取切合實(shí)際的除險(xiǎn)加固措施。現(xiàn)在針對(duì)小型水庫存在的主要問題，介紹一些工程中經(jīng)常采用的典型的措施方法。

2.1 大壩迎水面噴錨措施

焦家店水庫位于柏林莊鎮(zhèn)白龍河上，1968年動(dòng)工興建，1970年竣工，水庫建成試蓄水時(shí)就漏水。從1976年到1994年，曾先后組織8次堵漏灌漿，起到一定的作用，基本解決了兩壩頭繞滲問題，但沒有徹底根除壩體漏水。1995年10月2日，當(dāng)水庫蓄水量達(dá)到265萬m3，水位88.9m時(shí)，壩體突然出現(xiàn)3處明顯漏水點(diǎn)，位置在沿壩線第二、三道伸縮縫處，第二排觀測孔與91.5m高程線相交處，漏水量從15m3/h增加到77.6m3/h。針對(duì)上述漏水情況，1996、1998年進(jìn)行了帷幕灌漿，灌漿效果仍不很明顯，壩體滲漏問題仍未解決，經(jīng)過分析比較決定對(duì)大壩迎水面實(shí)施噴錨措施，具體施工工藝如下：

a.清基清坡面。先將迎水坡壩基處的淤積泥土清除，將壩根的巖面清理干凈，在巖面做鑿毛處理，然后將原壩坡護(hù)墻上的砂漿面清除，露出漿砌石面并做清面處理。

b.埋錨掛網(wǎng)。在迎水坡護(hù)墻面，壩基巖面、兩壩頭巖面按梅花形排列埋設(shè)系統(tǒng)錨桿。鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格20cm×20cm。選用φ10的鋼筋為宜。用焊接方式與錨桿連接。

c.噴混凝土。噴混凝土采用濕噴，將拌和好的丙乳豆石混凝土和水拌勻以后送到噴嘴處，再添加液體速凝劑，用壓縮空氣補(bǔ)給能量進(jìn)行噴射。兩壩頭、壩基連接的噴面長度以壩體基巖連接處以5m為宜。

2.2 土工膜和粘土水平防滲措施

后孫家水庫位于高格莊鎮(zhèn)金水河上，系小（2）型水庫，壩型為粘土斜墻壩。該水庫是20世紀(jì)60年代群眾運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，水庫興建時(shí)大壩基礎(chǔ)未清到不透水基巖上，導(dǎo)致水庫建成蓄水后壩基漏水嚴(yán)重，潛伏著安全隱患。開始準(zhǔn)備在壩腳前做粘土截滲墻方案，但在開槽時(shí)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，正常情況不能開槽，經(jīng)建設(shè)單位建議決定改為水平防滲措施，具體措施如下：

對(duì)100m長的壩基在壩前做土工膜鋪蓋水平防滲。施工流程為：壩坡面平整機(jī)壩坡調(diào)整→基礎(chǔ)部分開挖及清理→防滑齒槽開挖→周報(bào)固埋溝開挖→鋪設(shè)中細(xì)砂層并夯實(shí)→鋪設(shè)復(fù)合土工膜、薄膜及無紡布連接→回填夯實(shí)齒槽→周報(bào)固埋溝回填→鋪設(shè)混凝土預(yù)制塊保護(hù)層→驗(yàn)收。

具體做法如下：首先將庫水排干，在大壩迎水坡腳上游40m范圍內(nèi)找平庫底，并在距大壩坡腳40m處挖一道深1.0m、寬0.5m的溝用來固定土工膜，然后鋪設(shè)20cm厚細(xì)砂墊層，墊層上鋪設(shè)土工膜（兩布一膜），其規(guī)格為300g/m2，最后在土工膜上鋪設(shè)20cm厚細(xì)砂做為保護(hù)層。壩坡平整及庫底要求清除淤泥、亂石、雜草、雜物、樹根等，同時(shí)要妥善處理好壩坡塌坑、裂縫等，開挖壩鍾截留槽、鋸齒槽和壩肩固埋溝，排水清基至巖面或不透水層，設(shè)重力墩或擋土墻將膜壓入基底。

對(duì)于水庫左壩頭迎水面400m2范圍內(nèi)做粘土水平防滲工程，具體做法：先用推土機(jī)找平，然后在找平層上鋪設(shè)1m厚的優(yōu)質(zhì)粘土，粘土層應(yīng)分層碾壓，達(dá)到規(guī)范要求的密實(shí)度，粘土層應(yīng)與壩體內(nèi)的粘土斜墻結(jié)合密實(shí)，最后在粘土層上鋪設(shè)1m厚土料作為保護(hù)層，防止水庫無水或少水時(shí)牲畜的破壞。

2.3 基巖帷幕灌漿及壩體充填灌漿措施

新莊水庫位于姜疃鎮(zhèn)，系小（1）型水庫，壩型為粘土心墻壩。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，大壩樁號(hào)0+170～0+190段壩基坐落于斷層破碎帶上片麻巖成碎石狀，透水率為10～12Lu，屬強(qiáng)透水層。壩基有發(fā)生滲透變形的可能。壩體粘土心墻填筑質(zhì)量較差，在運(yùn)行過程中隨水位升高，滲透逐漸加重。鑒于該水庫粘土心墻壩型和投資問題，根據(jù)漏水部位及漏水原因，決定采用基巖帷幕灌漿壩體充填灌漿措施。

2.3.1 壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)

壩基帷幕灌漿孔布置于壩軸線上，截滲范圍為大壩樁號(hào)0+160～0+200，在壩頂用小口徑地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，為單排孔布置，孔距2.0m，防滲墻總長40m。

采用一排灌漿孔，灌漿孔布置在壩頂，其軸線與現(xiàn)狀心墻軸線重合，灌漿孔的設(shè)計(jì)孔距為2.0m。施工前應(yīng)對(duì)孔距做現(xiàn)場試驗(yàn)并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。灌漿深入心墻頂，墻底深入基巖10.0m。

a.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)SL274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，巖石壩基灌漿帷幕的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按灌后基巖的透水率控制，1級(jí)、2級(jí)壩及高壩透水率宜為3～5Lu，3級(jí)及其以下的壩透水率宜為5～10Lu。該水庫大壩等別為4級(jí)，取透水率為10Lu作為相對(duì)不透水層標(biāo)準(zhǔn)。

b.帷幕灌漿深度。帷幕深度應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、水頭大小、地質(zhì)條件、滲透特性以及對(duì)帷幕所提出的防滲要求等綜合進(jìn)行確定。根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，確定帷幕灌漿的設(shè)計(jì)深度為相對(duì)不透水層。該工程深入基巖深度為10.0m。

c.帷幕灌漿材料及灌漿壓力。灌漿材料為水泥漿液，采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)不低于42.5R。

設(shè)計(jì)灌漿壓力為0.3MPa，施工前應(yīng)對(duì)灌漿壓力做現(xiàn)場試驗(yàn)并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

d.灌漿標(biāo)準(zhǔn)。灌漿前應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.3MPa，當(dāng)某一級(jí)漿液灌入量已達(dá)到400L以上，而灌漿壓力及吸漿量均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)加大漿液濃度，在規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力下，如果吸漿量不大于0.4L/min，應(yīng)繼續(xù)灌注60min，灌漿工作即可結(jié)束。灌漿后巖石透水率應(yīng)小于5Lu，合格率為80%，不合格者巖石透水率應(yīng)小于10Lu。

e.帷幕灌漿孔序及灌漿方法。帷幕灌漿只設(shè)一排孔，分三個(gè)次序施工。先鉆灌一序孔，在鉆灌二序孔，最后鉆灌三序孔。一序孔孔距為8.0m，二序孔孔距為4.0m，三序孔孔距為2.0m。

f.灌漿分級(jí)。 漿液按水灰比分為 7 級(jí)∶5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1。由稀到稠直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

g.灌漿試驗(yàn)。在帷幕灌漿段試驗(yàn)，提出灌漿參數(shù)、壓力、水泥用量等指標(biāo)。

h.質(zhì)量檢查。灌漿結(jié)束后14天應(yīng)進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查，采用壓水試驗(yàn)進(jìn)行檢查，沿灌漿軸線每隔20m設(shè)一個(gè)檢查孔，并取巖心做滲透試驗(yàn)和抗壓試驗(yàn)。

2.3.2 壩體心墻漏水處理設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，壩體心墻填筑質(zhì)量較差，在運(yùn)行過程中隨壩前水位升高，滲透逐漸加重。為消除隱患，對(duì)壩體心墻采取充填灌漿處理。

a.灌漿范圍。充填灌漿范圍為0+160～0+200，長度40m。

b.防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。以防滲體滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s作為防滲透變形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

c.設(shè)計(jì)深度。設(shè)計(jì)深度為下至基巖頂面，上至壩頂。

d.灌漿標(biāo)準(zhǔn)。灌漿前應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)壓力為0.2MPa，可分次加壓或一次升壓。在0.2MPa壓力下，單位吸漿量小于2L/min，持續(xù)30min，即可結(jié)束灌漿。

e.充填灌漿孔序及灌漿方法。充填灌漿只設(shè)一排孔，分三個(gè)次序施工。先鉆灌一序孔，再鉆灌二序孔，后鉆灌三序孔。一序孔孔距為4.0m，二序孔孔距為2.05m，三序孔孔距為1.0m。

充填灌漿采用自上而下分段灌漿法，每個(gè)灌漿段長度為5m。

灌漿結(jié)束后作好風(fēng)填孔工作，用黏土球逐層回填搗實(shí)，確保密實(shí)。

f.漿液制作。灌漿材料為水泥漿液，采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)不低于32.5R。制漿材料必須稱量，稱量誤差應(yīng)不小于5%，使用普通攪拌機(jī)應(yīng)不小于3min，使用高速攪拌機(jī)應(yīng)不小于30s，漿液在使用前應(yīng)過篩，自制備至用完的時(shí)間宜小于4h。

g.灌漿試驗(yàn)。施工前，在充填灌漿段進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，提出灌漿參數(shù)，并根據(jù)試驗(yàn)情況對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

h.質(zhì)量檢查。灌漿結(jié)束后14天應(yīng)進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查，采用壓水試驗(yàn)沿灌漿軸線每隔20m設(shè)一個(gè)檢查孔，做滲透試驗(yàn)。

2.4 水庫放水洞及其啟閉設(shè)施損失采取的措施

三里莊水庫位于大夼鎮(zhèn)芝水河上。放水洞全長126.5m，洞徑φ1.5m，后100m為直徑φ0.8m的鋼管，鋼管進(jìn)口處用混凝土澆注，放水洞最大泄量5.45m3/s。自水庫建成至今，放水洞壓力管道及閘門運(yùn)行20多年，由于維修資金短缺造成年久失修，鋼管銹蝕嚴(yán)重，再加上養(yǎng)護(hù)管理不善等原因，放水洞鋼管已出現(xiàn)多處漏水，閘門絲桿發(fā)生嚴(yán)重變形，致使閘門啟閉困難。

經(jīng)治理后放水洞100m長壓力鋼管段，更換成DN800、壁厚10mm的新鋼管。首先將鋼管進(jìn)口段與放水洞銜接處的混凝土鑿除，再將鋼管上邊的土料清除并開挖成1.5m寬、2.5m深的溝槽，換成新管，然后再將新鋼管與放水洞銜接處用混凝土重新澆筑，鋼管上面仍用土料進(jìn)行填筑并夯實(shí)。同時(shí)將放水洞閘閥更換成Z945T—800的電動(dòng)鋼閘閥。

2.5 溢洪道損壞問題采取的措施

孫家夼水庫位于富水河支流上，系小（1）型水庫，溢洪道為岸邊開敞式，堰頂高程164.7m，設(shè)計(jì)堰頂寬度14.2m，設(shè)計(jì)最大泄流量30m3/s，經(jīng)核實(shí)現(xiàn)有溢洪道未達(dá)到上述設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為保障安全度汛，對(duì)其80m狹長溢洪道做開挖擴(kuò)展處理。加寬溢洪道3.25m，達(dá)到設(shè)計(jì)寬度，平均開挖深度1.3m，溢洪道最大過水深度1.7m，達(dá)到小（1）型土壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，500年一遇洪水泄洪能力為51m3/s。對(duì)溢洪道右岸大壩裹頭進(jìn)行漿砌石護(hù)砌，岸坡采用M7.5水泥砂漿砌塊石護(hù)坡，坡比1∶5，護(hù)砌至壩頂。

3 結(jié)語

小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程實(shí)施后，確保了水庫安全度汛、正常蓄水，發(fā)揮其應(yīng)有的防洪社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，大大保證了水庫下游廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)于發(fā)展農(nóng)村水利和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有積極的意義。但在多年來的小型水庫除險(xiǎn)加固實(shí)踐中，感覺到有幾個(gè)問題是除險(xiǎn)加固工程中必須認(rèn)真考慮的問題。第一是項(xiàng)目的資金來源問題。實(shí)踐證明：光靠國家的資金是難以全面解決問題。社會(huì)資金尚未準(zhǔn)入。由此由于資金短缺問題，造成除險(xiǎn)加固工程進(jìn)展緩慢。第二是關(guān)于工程處理方案問題。項(xiàng)目資金來源不容易，如果在資金有保障的情況下，而處理方案又達(dá)不到要求，造成經(jīng)濟(jì)損失，給除險(xiǎn)工作造成更大的壓力，這方面的例子不少。有的水庫投入過二次資金，險(xiǎn)情仍舊，發(fā)人深省。第三個(gè)問題是項(xiàng)目實(shí)施管理問題。有資金保障，有合理的處理方案，實(shí)施就是關(guān)鍵了。必須要有一個(gè)正規(guī)化的項(xiàng)目管理方式，才能確保工程質(zhì)量，達(dá)到除險(xiǎn)加固的目的。否則項(xiàng)目管理不到位，造成工程質(zhì)量差，加固工程失效，這方面的例子也不少。

小型水庫土建工程造價(jià)一般都達(dá)幾十萬元，加上淹沒補(bǔ)償，工程實(shí)際費(fèi)用高出工程土建造價(jià)較多。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，利用水庫養(yǎng)魚、養(yǎng)豬的立體開發(fā)方式，使水庫的經(jīng)濟(jì)價(jià)值越來越高，水庫由此帶來拍賣價(jià)格也相當(dāng)高，投入到除險(xiǎn)加固工程的費(fèi)用很可觀。搞好工程的項(xiàng)目管理是有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的。為了用好資金，實(shí)施好建設(shè)方案，項(xiàng)目的實(shí)施要正規(guī)化，也就是要強(qiáng)化項(xiàng)目管理，在項(xiàng)目管理上要形成以項(xiàng)目法人為主體，項(xiàng)目法人向國家和投資方負(fù)責(zé)。項(xiàng)目主管單位要加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目法人組建，招標(biāo)投標(biāo)、質(zhì)量監(jiān)督、項(xiàng)目驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)管，嚴(yán)格執(zhí)行基本建設(shè)程序。小型水庫除險(xiǎn)加固工程也要實(shí)行招標(biāo)投標(biāo)制，建立公開公平公正的市場秩序，防止腐敗。小型水庫除險(xiǎn)加固工程也要落實(shí)建設(shè)監(jiān)理制，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。只有靠正規(guī)化的管理，才能保證項(xiàng)目實(shí)施成功。■