小型水庫除險加固設計中應注意的問題

張 莉，郝豐玉，劉洪杰

（棲霞市水務局，山東 棲霞 265300）

棲霞市地處膠東半島中部，屬于低山丘陵區，境內建有 211座小型水庫，其中小(1)型水庫 28座，小(2)型水庫183座，總庫容1.13億m3。小型水庫的建成，對解決當地群眾的生產和生活用水，改善生態環境等方面發揮了重要作用。但是，由于受當時技術經濟條件限制，建設標準低，施工質量差，工程老化嚴重，致使水庫普遍存在著防洪標準低，大壩穩定性差，壩體壩基滲漏等一系列問題。經安全鑒定，棲霞市共有92座病險水庫，占全市小型水庫總數的58%。目前已加固完成了59座，剩余33座小型險庫將于2010年底完成加固任務。面對如此之多的小型病險水庫的除險加固工程，做好除險加固前期工作尤為重要，特別是設計質量的好壞和設計方案的優化是工程質量好壞和工程投資額度的關鍵。為了促進該項工作的實施，在棲霞市已完成小型病險水庫除險加固工程的基礎上，對該工程在設計環節上應注意的問題進行了梳理總結，以期為今后的工作提供借鑒。

1 小型病險水庫存在的主要問題

1.1 大壩主體

大壩壩坡坡比偏陡、壩體透水性較強，浸潤線較高，導致壩坡不穩；填土質量較差，碾壓不實，或存在軟弱層等。上游壩坡沉陷變形大，凹凸不平；護坡石風化破碎嚴重，或無護坡石，或厚度薄，塊徑小，重量輕等不滿足規范要求等。下游壩坡陡，沉陷變形大，凹凸不平；無排水設施，壩坡水流侵蝕較重；壩腳無排水體，或排水體不滿足規范要求等。

壩頂高程達不到設計要求；壩頂寬度狹窄，無排水設施，沖溝較多等；防浪墻墻底未與防滲體緊密結合；防浪墻高度不足，墻身裂縫、斷裂或變形；結構老化不符合規范要求等。

1.2 大壩的滲漏

大壩壩基滲漏:由于施工時大壩清基不徹底，壩基坐落在裂隙發育、透水性較大、未進行防滲處理或處理不完善的基巖上造成的。壩體及防滲體滲漏:由于施工時壩體或防滲體填筑質量差，壓實度及滲透系數不滿足規范要求，或防滲體設計的厚度不足等原因。

1.3 放水洞與溢洪道

放水洞洞身裂縫、剝蝕、漏水嚴重；洞身周邊產生接觸沖刷破壞，形成滲漏通道；進口、洞身結構強度不滿足規范要求；閘門及啟閉機老化、銹蝕、變形、磨損嚴重，需淘汰更新設備；啟閉機房破損、漏水，不能正常使用等。

溢洪道普遍標準低，出口泄流沒有通道；溢洪道的泄量不足；溢洪道控制段不規則，基巖風化，沖刷嚴重，無襯砌；無消能防沖設施；溢洪道無岸墻或標準低，砌石質量差，強度低，不滿足抗沖耐磨要求。

2 優化工程設計的建議與對策

2.1 基本資料的收集及分析整理

基本資料的收集及分析整理，是小型病險水庫除險加固的基本依據。小型水庫由于受當時各方面條件的限制，大多屬“三邊”(邊設計、邊勘探、邊施工)工程，無基本資料。這次小型病險水庫加固設計數量多，工作量大，勘測設計人員少，前期工作經費不足，給水庫的加固設計帶來很大困難。基礎資料質量的好壞直接關系著設計質量的高低。因此應高度重視設計資料的收集、整理工作。

2.2 壩頂工程加固設計

壩頂寬度一般情況下小(1)型水庫可取5m，小（2）型水庫可取3～4m。壩頂路面應充分考慮壩頂排水，下游側設置路緣石，并設置排水口與壩坡橫向排水溝相連接，壩頂路面可向下游傾斜2%～3%。根據壩頂高程的實測結果，若現狀壩頂高程高于設計壩頂高程，而寬度不滿足規范要求，可通過削低壩頂，滿足壩頂高程和寬度的要求。

2.3 壩坡工程加固設計

大壩邊坡比的確定要根據壩型和壩高、壩體和壩基的物理力學特性、壩體所承受的荷載來進行壩坡滲流及抗滑穩定計算，確定壩坡是否滿足穩定要求。上下游壩坡可根據需要確定是否設置戧臺，小型水庫下游一般只設一個戧臺。

大壩上游坡護坡加固設計應按照就地取材、節約投資、安全可靠、方便施工的原則，可采用干砌石、預制砼塊等護坡形式；下游壩坡采用草皮護坡。上游護坡和反濾層的厚度應根據抵御風浪沖擊和反濾要求來確定。預制砼塊護坡應設置縱橫縫和足夠的排水孔，上游壩坡護坡坡腳應設置基座。

2.4 壩基和壩體截滲加固設計

壩基截滲一般可采用在上游壩腳處做截水槽，也可采用砼截滲板墻、高壓旋噴砼墻等方法處理。巖基采用帷幕灌漿處理。壩基截滲處理方法要與壩體截滲相結合考慮，經方案比較后擇優確定。

壩體（防滲體）應滿足將滲流量控制在允許范圍以內，并滿足滲流穩定要求。防滲體與壩基、岸坡或砼建筑物的連接應滿足抗滲要求。

2.5 壩體反濾與排水體加固設計

在壩下埋管末端周邊等滲流出逸處，宜設置反濾層或過渡層。反濾層厚度應根據材料的用途及施工方法等情況確定。

在滲流出逸的范圍，均需設置排水體。排水體可采用貼坡排水，貼坡排水的頂部應高出浸潤線出逸點，超出高度應使壩體浸潤線在凍土深度以下，且不小于0.50m。坡腳處應設置集滲溝、排水溝。

2.6 壩面排水設計

下游壩坡常用草皮護坡；除干砌石或堆石護坡外，均必須設壩面排水。應包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。除堆石壩與基巖交坡處外，壩坡與岸坡連接處均必須設排水溝，其集水面積應包括岸坡集水面積在內。排水溝結構可采用漿砌石、預制砼等，但應注意防滲及不透水性。

2.7 放水洞加固設計

放水洞加固方案的選取，應結合工程現狀存在的問題，按照經濟、安全、實用、可靠的原則，同時還要考慮到易施工，質量易控制、易保障要求，綜合選定加固方案。

1）洞身拆除重建方案：洞身宜按無壓明流設計，可常用砼矩形涵、圓涵等型式。斷面尺寸除滿足用水要求，還應考慮到檢修維護方便。洞身應滿足強度、剛度、穩定、變形、抗裂或裂縫寬度等要求。

2）砼矩形涵洞身加固方案：一是洞身補強、補漏方案，常對隱患部位進行剔鑿，補摸高強砂漿、環氧砂漿、樹脂、各種防水涂料，或貼高強布等；二是洞內內襯鋼管、玻璃鋼管、PE管等，對內襯管與原放水洞間的空隙，利用砼填筑。

3）洞身周圍滲漏處理方案：常用回填灌漿，放水洞進口處壩體挖除重新用粘性土回填，壩后做反濾護坡等方案。

4）進口控制段，可采用加固、拆除重建或砂漿回填等方法。

2.8 溢洪道加固設計

1）溢洪道宜優先采用開敞式，且不宜設置閘門，堰頂高程宜與正常蓄水位齊平。溢洪道宜選擇在巖石地基上，建筑物的護砌長度取決于地形、地質條件、水流條件和防沖要求。軟基溢洪道應修建在密實土層上，做好進出口、泄槽的防護和消能設施，以及建筑物的防滲排水。

2）溢洪道軸線宜取直線，如需轉彎，宜在進水渠或出水渠段內設置彎道；在土石壩樞紐中，當溢洪道靠近壩肩時，與大壩連接的接頭、導墻、泄槽邊墻等必須安全可靠。

3 結 語

針對小型水庫除險加固面臨著數量多、安全隱患多、原始資料少、設計力量不足及前期工作經費不足的諸多問題，在實施除險加固設計時應依據設計工作大綱，明確指導思想、目標、任務、設計內容、深度以及采用的規范、規程等，參照編制小型病險水庫加固技術指南選擇常用的加固方案、計算方法、主要的技術指標和經濟指標等，要配備設備、規范、資料及專業設計軟件等以搞好小型水庫除險加固設計，確保小型水庫加固工程的安全實施。