小型水庫除險加固技術措施與建議

范林根

(廈門市海滄區農林水利服務中心，福建廈門361000)

文中列舉兩二水庫位于廈門市海滄區。海滄區位于福建省東南沿海，在廈門本島隔海的西側，為九龍江出海口的北岸，全區總面積150 km2，地形以丘陵臺地為主。海滄屬亞熱帶海洋性氣候，年平均氣溫21.2℃，年平均降雨量1 236 mm，降雨量年內分配極為不均，汛期4—9月份占年降雨量的80%以上，10月份—次年3月份為少雨季節，降水量占全年的20%以下。為解決降雨量年內分配不均問題，我區在條件允許的地方積極修建水庫以蓄水調洪，目前已建成小型水庫有 23座，其中小(1)型水庫 3座，總庫容612.69萬m3，小(2)型水庫15座，總庫容485.54萬m3。水庫大多建于20世紀60—70年代，受歷史條件、工程技術等因素制約，這些水庫防洪普遍標準低，險病多，其安全問題不容忽視。

1 小型水庫工程概況

兩二水庫位于海滄區東孚鎮，工程建成于1968年11月，壩址以上集雨面積3.50 km，大壩采用50 a一遇洪水設計，1 000 a一遇洪水校核，校核設計水位38.84 m，設計水位38.57 m，水庫總庫容114.7萬m3，是一座以承擔防洪、灌溉為主兼供水、旅游等綜合利用的小(1)型水庫。

2 病險水庫存在主要的問題

兩二水庫經過近50 a的運行，也存在著滲漏、壩坡破損、下游坡不穩定、金屬結構老化等諸多問題，已影響到水庫的安全運行，除險加固已迫在眉睫。

根據2006年—2008年對我區小型水庫安全鑒定的情況分析，普遍存在以下問題:①壩體護坡局部塌落，雜草樹木眾多，存在白蟻隱患，且大壩安全監測工作中的必測項目不齊全。②受當時施工技術及機械設備等條件因素制約，大壩施工質量大部分未達到規范要求。③大壩運行管理不規范，大部分承包給私人養魚、養鴨，建成后管理初放化。④防洪標準偏低，因工程建設、水文系列延長或運用方式改變等原因，一些水庫壩頂高程不夠、泄洪能力不足、消力池長度不夠，導致防洪標準偏低。⑤大壩滲漏問題普遍，因施工時大壩基礎處理未徹底，表層雜物未清除干凈或風化層加深以及壩體填筑不夠密實等，都是造成壩體滲漏的原因。⑥結構和抗震安全方面，受當時勘測、設計條件限制，部分水庫達不到安全要求，⑦輸水涵洞設備陳舊老化。

3 小型病險水庫治理措施

3.1 提高大壩防洪能力

提高大壩防洪能力，主要措施可歸納為2種:①加高大壩，增加水庫調蓄能力，從而提高防洪能力;②加大泄洪建筑物規模，擴大泄洪能力，從而提高防洪能力。

3.1.1 加高大壩，加防浪墻

對無防浪墻的大壩，經復核，壩體結構滿足正常運用要求，在壩頂上游加設防浪墻加高大壩。加高1.0～1.2 m，一般應≤3 m。如加高過多，則必須加寬壩身，且應進行專門論證。在工程改造中，筆者認為工程防浪墻可為鋼筋混凝土結構或漿砌石結構，并且要十分注意防浪墻與大壩防滲體緊密接合。

3.1.2 增加泄洪能力

為了提高水庫防洪能力，可擴大泄洪設施，加大泄洪能力。除挖掘已有泄洪建筑物潛力外，還可在原溢洪道上擴寬或加深，增加泄洪能力。當遇大洪水，水庫水位達到一定高水位時，自潰可以自動潰壩口開始泄洪，保證大壩日后安全。

3.2 防滲處理

3.2.1 使用混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是指在大壩或壩基用沖擊鉆或抓斗依次造孔，形成完整的孔槽，在孔槽中澆筑混凝土，形成一道連續的混凝土防滲墻體。根據不同施工方法分為樁柱式和槽板式2種成墻方式。混凝土防滲墻的厚度需根據結構強度、抗滲強度、耐久性及施工條件的計算結果確定，與墻體采用鋼筋混凝土、素混凝土或塑性混凝土等材料也有關聯。

3.2.2 使用大壩土工膜防滲處理措施

土工膜防滲措施是一種優質、經濟、可靠的土工合成防滲材料，它施工方便，適應變形能力強，具有較好的不透水性。該防滲技術由專業施工隊伍施工，采用深層鏈條挖掘機，在大壩壩頂或上游坡沿縱向挖掘30 cm寬深溝，溝深最大可達12 m，溝內用泥漿固壁;然后用設備和人工將寬幅土工膜壓入溝內，直達設計溝底深度，兩幅土工膜之間搭接寬度為30 cm，最后溝內用黏土充填，形成連續的土工膜防滲帷幕。

3.2.3 劈裂灌漿防滲

在過去重力灌漿的基礎上，在土壩中采取劈裂灌漿，使用一定壓力，將壩體沿壩軸線小主應力面劈開，灌注泥漿，并使漿壩互壓，最后形成10～50 cm厚的連續泥墻，可以達到防滲目的。同時，泥漿使壩體濕化，增加壩體的密實度。該工程為檢驗灌漿效果，對充填灌漿和帷幕灌漿分別采用注水試驗和壓水試驗進行檢測，防滲標準如下:①充填灌漿部分:灌漿后的滲透系數≤5.0*10－5cm/s;②帷幕灌漿部分:灌漿后的合格標準為:檢查孔壓水試驗透水率q≤3Lu。灌漿效果，對充填灌漿和帷幕灌漿分別采用注水試驗和壓水試驗進行檢測，防滲標準如下:①充填灌漿部分:灌漿后的滲透系數≤5.0*10－5cm/s;②帷幕灌漿部分:灌漿后的合格標準為:檢查孔壓水試驗透水率q≤3Lu。這項技術不僅起到防滲作用，也加固了壩體。其優點在于可以就地取材，施工簡便、投資省、工效高，值得推廣。

4 兩二水庫除險加固措施

綜上所述，結合兩二水庫實際情況，本兩二水庫在除險在加固時采取了以下措施:

4.1 灌漿防滲

因考慮到壩體原施工時采用人工夯填，不夠密實，造成壩體密實度偏低，根據注水試驗可知，壩體素填土的滲透系數為1.40×10－4～1.62×10－4cm/s，屬中等透水;通過地質鉆探可知壩體由凝灰熔巖風化的黏性土填筑而成，含少量碎石，含砂量平均值為29.4%，壩底局部含有少量塊石，因此判斷壩體填筑土質較差。分析壩基滲漏的原因主要是由于大壩全部坐落在花崗巖殘積砂土層上，壩基未做防滲處理造成的。經過分析滲漏原因及防滲方案比選，本工程采用壩體充填灌漿，壩基帷幕灌漿的方式進行防滲處理。該方案從壩頂進行壩體充填灌漿及壩基帷幕灌漿，布設在樁號0+010～0 +180，布設兩排灌漿孔，采用梅花形布孔，排距1.5 m，孔距3 m，第一排布設在壩頂離防浪墻1 m的位置上，共布設122孔，充填灌漿鉆孔2 061 m，灌漿1 925 m，壩基帷幕灌漿鉆孔4 037 m，灌漿1 561 m。

4.2 壩坡穩定安全系數偏小原因分析及應對措施

主要原因是大壩下游坡較陡，壩腳擋土墻尺寸偏小，同時壩腳擋土墻為漿砌結構，不利于壩體排水，抬高壩身浸潤線。同時考慮到壩腳擋土墻下游側是一個深坑，大壩下游坡無法放坡，擋土墻也只能進行少量的培厚，因此大壩下游坡抗滑穩定加固采用擋土墻培厚及降低壩體浸潤線相結合的方法。大壩下游擋土墻培厚總長31 m，通過穩定計算確定大壩下游擋土墻培厚斷面，大壩下游漿砌石擋土墻采用M 10漿砌條石培厚，培厚后擋土墻頂寬由1 m拓寬到3.5 m，外邊坡坡比1∶0.4，新舊擋土墻間設0.5 m厚的碎石導濾墊層，培厚部分擋土墻基礎設1 m高C 20埋石混凝土，底部設Φ 22 mm錨筋。同時為了降低浸潤線，本工程采取在漿砌石擋土墻墻身鉆孔設置DN100 mm的PVC排水管，與擋土墻后原導濾墊層相結合起到排水作用，排水孔共布設6排，梅花形布孔，排距1 m，孔距1.5 m。

4.3 其他加固措施

包括:①結合天竺山風景區的景觀需要，本工程中上游壩坡采用混凝土預制塊護砌，下游坡采用拱型骨架草皮護坡。②輸水涵洞啟閉設備更新。③增設大壩變形觀測設施。

5 4點建議

1)科學制訂小型水庫綜合治理和發展規劃。水庫治理是一項技術性強、涉及面廣的工程，必須堅持規劃先行。根據小型水庫特點和經濟社會發展的要求，組織人員深入調查，進一步研究小型水庫的現狀、特點、問題和治理措施，合理制定治理規劃。

2)建議國家加大小型病險水庫治理力度，由中央財政另列專項資金，補助地方解決小型水庫除險和防汛應急通信處理問題，確保工程安全。

3)以防主為，防救結合。應真正貫徹以防為主的方針，改變以搶險救災為主的做法。對小型水庫的除險加固，建議國家和省每年提前安排專項資金給予適量補助。

4)切實加強小型水庫管理，通過加大產權管理制度、水價改革力度等做法，切實加強已建工程管理，避免和減少因管理不善造成的災害。

6 結束語

該水庫自2007年底除險加固完工以來，水庫運行正常穩定，蓄水量比加固前增加了20%，不僅達到了除險加固，延長使用壽命的目的，還提高了防洪效益，又為工業和生活用水提供了優質的水源，同時也對周圍環境的改觀起著一定的作用，其社會效益、經濟效益顯著。

［1］中華人民共和國水利部.SL 258—2000水庫大壩安全評價導則［S］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［2］邢廣彥，邢廣君.我國小型水庫安全管理現狀與對策［J］.黃河水利職業技術學院學報，2007，19(4):12－13.

［3］周知輝.中小型病險水庫治理及分析［J］.湖南水利水電，2005 (03):66－67.