小型水庫除險加固措施探討

許國聯(lián)

（福建省南安市水利局 南安市 362300）

1 小型水庫除險加固的意義

福建省南安市分布的小型水庫數(shù)量較多，且大部分始建于20世紀(jì)50~60年代，大壩均以土壩為主，工程質(zhì)量受到當(dāng)時施工條件、材料質(zhì)量等因素限制，又經(jīng)過幾十年運行，工程自然日趨老化，導(dǎo)致了部分小型水庫存在一系列的質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響了水庫的正常運行，給人們的生命、財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅，影響人們的正常生活。

對小型水庫除險加固不僅有利于進一步完善防洪體系，還能夠幫助人們解除水資源短缺的安全隱患，完善我國江河整體防洪體系，有助于政府對水資源的調(diào)控。從經(jīng)濟的角度上看，加強小型水庫的除險加固，還能夠保證農(nóng)業(yè)的正常灌溉，有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此對小型水庫進行除險加固，不僅是為了提高水利工程的質(zhì)量，實現(xiàn)社會效益，更是提高水庫運行經(jīng)濟效益的有效途徑。

2 目前小型水庫存在的主要病險

從南安市的小型水庫來看，絕大部分水庫大壩都是土石壩，小型水庫的建筑物主要包括土石壩、溢洪道和輸水涵管等。具體來說，小型水庫主要有以下幾種病險：

（1）水庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，防洪能力不能達(dá)到相關(guān)規(guī)定。南安市小型水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低、泄洪設(shè)施不健全，主要表現(xiàn)在：一是小型水庫的原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；二是水庫的壩頂高程達(dá)不到設(shè)計要求；三是水庫相關(guān)的泄洪設(shè)施不健全，甚至個別小型水庫沒有配備基礎(chǔ)的泄洪設(shè)施；三是溢洪道寬度不夠，溢洪道內(nèi)存在淤積致底高程高于原設(shè)計的正常蓄水位，水庫運行過程中不能夠及時泄洪，給水庫造成安全隱患。

（2）大壩壩體、壩基出現(xiàn)滲漏。小型水庫常見的第二種病險就是大壩壩體、壩基出現(xiàn)滲漏以及滲流不安全，主要原因：一是因為壩體不夠堅實，填筑壩體的土料不能達(dá)到相關(guān)規(guī)定，土料滲透系數(shù)偏高、施工質(zhì)量不高、壓實度不夠等，導(dǎo)致壩體浸潤線偏高，下游壩坡出現(xiàn)散浸、滲漏甚至爛壩等現(xiàn)象；二是土壩下游未設(shè)置反濾排水體或排水體頂高程偏低，下游壩坡出現(xiàn)流土、壩腳出現(xiàn)管涌等現(xiàn)象；三是在建設(shè)水庫之前，沒有嚴(yán)格地進行地質(zhì)勘探或者是勘探技術(shù)水平不高，導(dǎo)致不能清楚地認(rèn)識到壩基和岸坡的真實地質(zhì)情況；四是當(dāng)出壩體現(xiàn)滲漏的時候沒有采取有效的措施，導(dǎo)致壩基、壩體滲漏加重。

（3）大壩穩(wěn)定性差，結(jié)構(gòu)不安全。一是水庫壩體不牢固，坡度大，施工質(zhì)量不高、壩腳沒有設(shè)計排水設(shè)施或者是排水設(shè)施沒有發(fā)揮作用，導(dǎo)致壩體浸潤線逸出點過高等，造成滲透破壞；二是土壩上游壩坡沒有設(shè)置任何防護結(jié)構(gòu)或者是防護結(jié)構(gòu)因為時間太長已經(jīng)失去作用，導(dǎo)致大壩迎水坡出現(xiàn)水土流失、塌方等事故。

（4）溢洪道出現(xiàn)不能正常泄洪、滲流以及結(jié)構(gòu)不安全。絕大部分小型水庫為土壩，均于大壩附近山凹處開挖溢洪道泄洪，溢洪道地基通常為砂土狀強風(fēng)化層甚至為全風(fēng)化的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其病害的特點主要表現(xiàn)在：一是個別的水庫沒有配備基礎(chǔ)的泄洪設(shè)施，導(dǎo)致無法進行正常的泄洪；二是溢洪道沒有進行襯砌，或存在結(jié)構(gòu)不安全，或時間一長雜草、灌木過多，降低了溢洪道的過流能力；三是由于岸邊發(fā)生坍塌，導(dǎo)致泄洪道的過流面積太小不能滿足水庫正常泄洪；四是溢洪道的布置不合理或設(shè)施不完善，導(dǎo)致泄洪時水體越出溢洪道造成水害；五是溢洪道缺乏防滲措施，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏。

（5）輸水建筑物出現(xiàn)滲漏。從小型水庫的輸水建筑來看，絕大部分都設(shè)計了穿壩輸水涵管，其進水口啟閉方式或為轉(zhuǎn)動門蓋或為臥管，輸水涵管和臥管的材料多為漿砌石，但是由于在施工過程中沒有嚴(yán)格控制好施工質(zhì)量加上經(jīng)過長時間運行，輸水系統(tǒng)地基出現(xiàn)沉降變形或砌縫開裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致輸水建筑物出現(xiàn)滲流，危及大壩安全。

3 小型水庫除險加固的措施

3.1 提高大壩的防洪能力

（1）增加大壩的高度。對于沒有建設(shè)防浪墻的大壩，在壩體結(jié)構(gòu)滿足運用要求的基礎(chǔ)上，可通過在大壩頂端上游增加防浪墻的方式加高大壩的高度，增加的高度最好為（1~1.2）m，最高不能超過3m，因為壩體過高，需要適當(dāng)加大壩的寬度，這需要專業(yè)論證。防浪墻的材質(zhì)，可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者是漿砌石結(jié)構(gòu)。

（2）增強泄洪能力。為進一步提高水庫的防洪能力，可以通過增加泄洪措施來增強水庫的泄洪能力。在溢洪道左右側(cè)方便拓寬的情況下，首先考慮拓寬溢洪道；在能滿足用水量需求的前提下，可以采用降低控制段溢洪道底板高程，降低正常蓄水位，減少興利庫容增加調(diào)洪庫容；視具體情況也可以兩種措施同時采用，以提高大壩的防洪能力，確保水庫的安全。

3.2 對水庫土壩裂縫進行處理

（1）當(dāng)土壩剛出現(xiàn)裂縫并有逐漸擴大的趨勢時，可以采用將砂壤土從開裂的位置進行灌入，然后搗結(jié)實。對一些發(fā)揮重要防洪功能的小型水庫，可以采取挖槽的方式，然后再進行回填但要保證挖槽深度在裂縫以下的0.3m處。

（2）在裂縫深度較深且寬度較大的情況下，要等到裂縫不再繼續(xù)擴大時再采用回填的方式，一般采用梯形斷面挖槽的方式，并在回填的時候?qū)ε_階進行處理，從而保證完整的梯形斷面，使回填料和壩體之間結(jié)合更緊密。

3.3 針對土壩滑坡的處理措施

如果在建造壩體地基采用的土層硬度不夠、碾壓不實就容易造成水庫的陡坡出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象，如果再遇上暴雨或者地震，就容易形成大面積的滑坡，嚴(yán)重危害水庫的安全。針對這種情況可以采取以下措施：

（1）對于地基相對牢實的壩體，滑坡一般是在基礎(chǔ)以上的范圍出現(xiàn)，容易出現(xiàn)局部坍塌，針對這種情況，可以采用適當(dāng)降低水庫蓄水水位來調(diào)節(jié)，或者是采取排水導(dǎo)滲的方法，讓本來移動的部分因為失去水分發(fā)生粘結(jié)，然后對松動的土壤進行清除，并選擇滲水性強的土料進行修復(fù)。

（2）對于地基被淤泥或者是黃土層覆蓋的土壩，可以在壩基以外一定的距離內(nèi)修建一個防滑齒墻，讓防滑齒墻與地基表面產(chǎn)生一定的距離，然后用透水性強的土料進行填補并壓實。

3.4 大壩壩體、壩基防滲加固措施

3.4.1 大壩壩體、壩基防滲

土壩壩體防滲的措施通常有高壓旋噴防滲墻防滲、土工膜防滲、低彈模混凝土防滲墻防滲等。南安市對小型水庫土壩防滲的主要做法：

（1）對較低的壩考慮采用從壩頂實施單管高壓旋噴樁構(gòu)筑垂直防滲墻防滲。

（2）對相對較高的壩采用在迎水坡某個高程（比如：死水位以上1m～2m）構(gòu)筑防滲施工平臺，施工平臺以下的壩體采用單管高壓旋噴樁構(gòu)筑垂直防滲墻防滲、平臺以上的壩體采用復(fù)合土工膜（兩布一膜，膜厚不小于0.5mm）防滲。

土壩建基面大部分為強風(fēng)化層、殘積粘性土下臥強風(fēng)化層或全風(fēng)化層下臥強風(fēng)化層等，殘積粘性土和全風(fēng)化層通常是弱透水性但厚度較薄，碎塊狀強風(fēng)化基巖通常為中等透水性，即壩基需要采取防滲措施，通常采用與壩體防滲同軸線的帷幕灌漿。

3.4.2 大壩壩體、壩基加固

（1）如果大壩的抗滑穩(wěn)定性不夠，就容易產(chǎn)生滑坡，需要加固處理。可將滑坡體松散的部分挖掉，然后用土料回填夯實。針對大壩下游坡度較大的情況，可以采取在大壩后方培厚加固的措施。

（2）如果是大壩前、后坡之間的穩(wěn)定系數(shù)不能滿足相關(guān)規(guī)定時，可以采取將壩體前坡削坡，后坡培厚加固的措施。

（3）針對前坡穩(wěn)定系數(shù)沒有達(dá)到相關(guān)規(guī)定的可以采用對前坡、護坡進行加固的方式。對于水庫的上游壩體可以采用混凝土防滲面進行護坡。

3.5 溢洪道安全加固

溢洪道的加固措施主要包括：一是根據(jù)溢洪道過流量等各方面綜合需求適量改變溢洪道的泄洪斷面；二是采用現(xiàn)澆混凝土或漿砌石等對溢洪道進行襯砌保護；三是對布置不合理或設(shè)施不完善的溢洪道進行調(diào)整、配套完善，如：溢洪道在平面上轉(zhuǎn)彎角度太大，給予調(diào)順，使過流順暢，或者在彎道上游增設(shè)消能設(shè)施等；四是對溢洪道地基滲透性不能滿足要求的，采取相應(yīng)的防滲措施。

3.6 輸水涵加固

若原輸水涵斷面較大，采用套管不影響用水量需求的前提下，首先對原輸水涵內(nèi)設(shè)套管；若條件允許，可新開挖輸水隧洞并封堵原輸水涵，以斷后患；針對管涵出現(xiàn)裂縫，如果壩體不高，可以挖除重建箱涵；如果壩高，可以采用頂管法或拉管法在壩肩兩岸山體新建輸水涵管并封堵舊涵管的方式，但需要處理好管外壁與山體間的防滲和下游端的護坡及反濾等。

[1]楊朱.淺談小型水庫病險加固施工設(shè)計措施[J].水利工程，2010，（28）：57.

[2]甘蒿.淺談水庫病險加固設(shè)計與施工技術(shù)應(yīng)用[J].水利工程，2011，（25）：178.

[3]中華人民共和國水利部.SL 258—2000水庫大壩安全評價導(dǎo)則[M].北京：中國水利水電出版社，2008.