小型病險水庫除險加固設計

漆 蘭，楊再松

貴州省東方世紀科技有限責任公司，貴州貴陽 550002

1 工程現狀

受地形地質條件的限制，貴州省中小型水庫多、分布廣，共有病險水庫930座，全省已累計下達投資計劃440座，投入治理資金12.36億元。大多病險水庫都有以下共同特點：水庫多修建于上世紀七八十年代，受當時人力、財力、物力及技術水平的限制，多為“三邊”工程，一般由當地村民投工投勞修建而成，建設程序大多不規范，施工質量也較差，建成后都存在一些問題。受當時技術條件及資金的影響，大壩一般都存在清基不徹底、基礎處理措施不到位、壩體填筑質量差等問題。因此，這些水庫多年來一直帶病運行，加上管理不善，水庫效益一直都無法正常發揮，大壩存在諸多安全隱患，也造成了水資源不同程度的浪費。

2 水庫存在的問題

由于水庫使用年限長，受諸多因素的影響，大多病險庫基本都有以下問題：1）由于當時設計標準低，壩頂高程不滿足防洪要求，且壩頂未設防浪墻，壩頂的欄桿有部分損毀、垮塌；2）溢洪道一般采用壩頂開敞溢流的方式，溢洪道表面混凝土不同程度的破損、剝蝕，堰面不平整，溢洪道泄流能力不滿足要求；3）由于當時大壩清基不徹底，帷幕灌漿效果不理想，有的壩基都未作固結灌漿，水庫大壩多存在壩體浸潤、壩基滲漏及繞壩滲漏的現象；4）水庫取水口一般采用壩體埋管式，出口設閘閥室，一般情況下閘閥室都比較簡陋，放水閘閥都已經嚴重銹蝕，有的閘閥漏水嚴重，有的甚至無法開啟，閘閥出口一般都未設消力設施或者只設簡單消力池；灌溉渠道渠堤一般都是采用漿砌石砌筑，過水斷面采用砂漿抹面，由于渠道運行年代久，過水面砂漿基本脫落，渠道內雜草叢生且淤積嚴重，渠道糙率比原設計增大很多，實際過水流量比原設計小很多，有的渠段常年出現垮塌現象。由于灌溉用水的需求，渠道在小范圍內曾進行過改造或修葺，但規模都較小；5）水庫大壩多年來未進行系統的維修和加固，其余樞紐建筑由管理單位或者受益村民集資維護，但都未從根本上解決問題；6）工程基本未設置大壩安全監測及水情測報系統，水庫的防洪調度多靠人工目測預報，其精度和可靠性較低，大壩多在山區，上壩公路較窄、坡度陡、路面質量較差，水庫的防洪調度難度很大。

這樣的病險水庫在我省就有九百多座。隨著社會經濟、人口的發展，水資源越來越緊缺，合理開發和利用水資源已成為近年來水利工作的重點。貴州省小型病險水庫多，水庫調節能力低，大多都存在滲漏問題，除了影響大壩自身安全以外，水資源浪費也比較嚴重，灌溉渠道水量利用率低，其有效灌溉面積一般都達不到設計灌溉面積。一旦遇到干旱，用水緊缺，水庫的供水能力嚴重不足。水庫大壩存在的安全隱患，直接威脅下游人民群眾的生命財產安全。間接影響了當地人民群眾的生產、生活水平，制約著當地社會經濟的發展。加之近年來洪澇災害頻繁，超標準洪水時常出現。使得病險水庫的安全問題更加突出。病險水庫的除險加固非常必要和迫切。

3 水庫大壩除險加固設計的重點

因水庫多為“三邊”工程，且年代久遠，設計、竣工資料缺乏，對大壩的安全復核工作帶來一定的難度。為了能準確把握工程的實際情況，需要盡可能收集有關水文、設計、施工、管理等資料，實地調查水庫的運行情況，詳細了解水庫的歷史洪水。現場踏勘過程中，應注意檢查庫區、大壩及附屬設施現狀情況，庫區檢查主要是觀察庫岸有無巖體崩坍垮塌的痕跡及趨勢，大壩檢查要注意其壩基、壩肩巖體風化程度，對于壩體滲水及河床有水流、水塘的，應注意觀察其滲水通道，測量滲水流量，初步判斷滲漏原因并在后續工作中進一步采取工程勘探手段查明。對于壩體結構及填筑質量，最有效的手段就是對壩體及壩基進行鉆孔取樣，并對鉆孔及芯樣進行試驗。鉆孔應在布置在壩頂，一般在河床及兩岸分別布孔，鉆孔深度宜到建基面以下一定深度，試驗方法一般為鉆孔壓水試驗及巖石常規試驗，通過鉆孔壓水試驗，可以初步了解壩體及壩基透水率、大壩填筑材料、填筑質量、建基面高程、清基情況、巖體結構、巖石風化分帶等情況。通過取樣試驗可以得出壩體及壩基材料的密度、吸水率、抗壓強度、彈性模量等參數，為大壩的應力及穩定計算提供依據，并有助于進一步查明大壩滲漏的原因。因工程資料缺乏，水庫除險加固工程地質工作中對鉆孔及試驗資料的分析和總結相當重要，因為這是了解大壩現狀、壩體材料、施工質量、滲漏原因等最有效和最可靠的方法。大部分工程壩體透水率都大于規范允許值，但對于壩體上游面設有防滲體的，壩體透水率可不作為灌漿控制因素。試驗分析中應注意試驗結果與工程資料之間存在的差異，并根據結果找出差異存在的原因。若試驗資料與設計資料不符，則以試驗結果為準。

4 除險加固措施

大壩壩體滲漏一般采取壩體補強灌漿的方法，灌漿施工中應進行灌漿試驗，選擇合適的灌漿壓力，對于壩體、壩基及繞壩滲漏的情況，可采取帷幕灌漿的方法。帷幕下限一般按防滲標準q≤5Lu控制。在滲水通道部位應適當增加灌漿孔。溢洪道泄流能力不足可以采取加寬溢洪道等工程措施解決，對于已經沖刷剝蝕的混凝土，應表面拆除并重新澆筑混凝土。對于壩體應力或穩定不滿足要求的重力壩、拱壩，可采取加厚壩體的工程措施，因水庫已蓄水使用多年，采用壩體加厚的方式一般在壩體下游面進行，壩體加厚要注意使得新舊兩部分壩體能夠很好的結合，保持壩體的整體性。對于大壩附屬建筑物能夠正常使用的只須進行維修，不能使用的可更換或拆除重建。根據水庫防汛調度指揮和科學管理的要求，水庫均需設置大壩安全監測和水情自動測報系統，原來的病險水庫基本未設置，新建水庫一般都要求設置。近年來水情自動化系統的技術已經比較完善，增加這部分的投入也是必要的。

總之，病險水庫除險加固是一項緊迫且必要的工程，除險加固技術根據工程的實際情況、規模大小、資金要求及所存在問題的不同，所采用的方法也有所差異，有待進一步研究和使用新方法和新技術。