病險水庫除險加固施工建設階段的關鍵技術研究

□王雙喜（四川省平昌縣農田水利規劃建設管理局）

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病險水庫除險加固施工建設階段的關鍵技術研究

□王雙喜（四川省平昌縣農田水利規劃建設管理局）

摘要：平昌縣是四川省水庫較多的縣之一，水庫在人們的生產和生活中具有不可替代的作用和地位。然而，大部分水庫工程的建設年代較為久遠，加之水庫運行的維護管理不到位，使得很多水庫都出現了不同程度的病害，為了確保水庫的安全、穩定運行，必須對病險水庫進行除險加固處理。基于此點，文章依托工程實例，對病險水庫除險加固施工建設階段的關鍵技術進行研究。期望能夠為同類工程提供借鑒參考。

關鍵詞：病險水庫；除險加固；設計；施工；技術

0引言

水庫是重要的水利基礎設施之一，其兼具防洪、灌溉、發電、生態等多種功能，在國民生產中有著舉足輕重的地位。然而，由于平昌縣很多水庫的修建年代比較久遠，受當時技術條件的限制，加之長期不間斷地運行，使得部分水庫出現了不同程度的病害問題，逐漸變為病險水庫。因水庫大壩所處的地理位置較高，若是發生潰壩，則會對下游群眾的生命財產安全構成嚴重威脅。此外，有的病險水庫地處偏遠，交通不便、通訊不暢，一旦出現問題，會增大搶險救援工作的難度。所以，必須采取科學合理、行之有效的技術措施，對病險水庫進行除險加固，提高水庫大壩的安全性和穩固性，降低事故的發生幾率，為下游群眾的生命財產安全提供保障。文章依托工程實例，對病險水庫除險加固施工建設階段的關鍵技術進行研究。

1工程概況

某水庫是一座以灌溉為主，兼具防洪和鄉鎮養殖用水的中型水庫，庫容總量為1372×104m3，設計灌溉面積約為1906.67 萬hm2，徑流面積為25.10 km2。該水庫興建于19世紀70年代末期，水庫樞紐由大壩、溢洪道、輸水涵洞組成，其中大壩采用的均質土石壩，壩高和壩頂長度分別為30，198 m，壩頂高程為1815.50 m；溢洪道布設在大壩的右岸，基礎為全風化石灰巖，全長136 m，設計最大過流能力為10.50 m3/s；輸水涵洞布設在大壩的左岸上，結構形式為拱涵，斷面尺寸為1.40 m×14 m，全長121 m，最大過流量4.40 m3/s。該水庫自建成投運以來，對當地的農業生產起到了巨大的作用。但由于水庫當時的防洪標準偏低，加之壩坡的抗滑穩定性與規范標準的規定要求不符，大壩填筑質量差，使得壩體出現了較為嚴重滲漏情況，不僅如此，溢洪道和輸水涵洞也都存在程度不一的病害問題。有關部門對該水庫進行現場檢測后，正式將其確定為病險水庫。為保證該水庫作用的發揮，經研究后決定對其進行除險加固。

2病險水庫除險加固施工建設階段的關鍵技術

2.1除險加固設計

2.1.1設計標準

該水庫為中型水庫，其主要建筑物的等級為3級，次要建筑物的等級為4級，依據現行的SL252-2000和GB50201-2014標準的規定，該水庫可以取用設計洪水頻率50 a一遇，校核洪水頻率1000 a一遇。同時，查閱中國地震動參數區劃圖得知，該地區的地震動峰值加速度為0.30 g，地震動反應譜特征為0.40 s，地震烈度為8°，故此樞紐工程建筑物按照8°進行設防。

2.1.2防洪安全復核

此次除險加固設計，對庫區地形進行了測量，并對水庫的庫容進行量算。計算結果如表1所示。

表1　該水庫庫容曲線表

2.1.3泥沙分析

水庫除險加固設計中，對泥沙的淤積情況進行計算的主要目的是分析計算泥沙淤積量及壩前泥沙淤積高程，從而為輸水涵洞改造設計提供依據。在對相關資料進行查詢后得知，該水庫多年平均來沙量為1.46萬m3，庫沙比為800，泥沙淤積情況較為嚴重。采用經驗法對泥沙淤積進行了計算，結果如表2所示。

表2　水庫大壩壩前泥沙淤積成果表

由表2中的數據可知，該水庫運行30 a之后，壩前泥沙的淤積高程為2761.90 m，總的淤積量為42.40萬m3，該值僅占水庫正常庫容的3.90%，由此可判斷該水庫的泥沙淤泥平衡年限相對較長，也就是說，泥沙淤積對水庫的正常運行基本不會造成影響，所以不需要對泥沙淤積進行處理。

2.1.4除險加固方案比選

由于該水庫大壩的壩坡穩定性與規范要求不符，因此需要對其進行加固處理。結合相關工程提出以下兩種加固方案：方案一，將大壩的原軸線向下游平移4 m，借此來削緩上游壩坡，然后從下游壩坡位置處進行培厚加固。方案二，保持大壩原軸線不變，對上游和下游壩坡同時進行加固，上游采用拋石加固，下游采用風化石渣料進行培厚加固。

經過初步分析后得出如下結論：第一種方案在施工方面較為簡單易行，整個施工期內，輸水涵洞能夠正常工作，對下游的用水基本不會造成影響，工程造價較低。同時，從下游壩坡進行直接加固，不僅有利于大壩防滲，而且還能降低后壩坡侵潤線的高度，從而使其穩定性獲得進一步提高。第二種方案需要采用拋石處理，變形及沉降問題不好解決，并且施工質量也無法獲得有效保障，整個施工期內，輸水涵洞不能正常工作，會對下游用水造成一定的影響，工程量較大且造價較高。通過對比，第一種方案在各個方面都明顯優于第二種方案，故此決定采用第一種方案對大壩進行加固處理。

2.2水庫大壩除險加固施工技術要點

2.2.1基礎開挖

本次除險加固中采用機械為主、人工為輔的方式進行基礎開挖，整個開挖過程從上向下一次性完成。根據設計的加固方案，大壩原軸線向下游平移4 m，使用挖掘機對下游壩坡進行清理，同時用推土機將廢棄土方全部清除，隨后對上游壩坡進行修整，采用混凝土預制塊的方式對壩坡進行護坡處理。

2.2.2石料填筑

堆石料的粒徑為20~40 cm，不足的需要剔除，超過的可用鉆眼爆破法進行破解，確保石料粒徑符合施工要求。鋪筑過程中采用進占法，先由推土機將鋪筑好的石料進行推平處理，然后再以人工的方式進行找平，石料的鋪筑厚度為0.84 m，壓實之后的厚度為0.80 m。在對石料進行碾壓施工前，可灑適量的水，同時要確保碾壓遍數足夠，由此能夠提高石料的碾壓質量。每一層鋪筑完畢后，均應當使用水準儀進行測量，確認符合要求后，方可進行下一層填筑。

2.2.3風化料填筑

在對風化料進行填筑施工前，先在料場內進行碾壓試驗，借此來確定填筑施工的主要參數，然后，用挖掘機開挖，以進占法鋪料，并在鋪土前灑適量的水，再用推土機進行推平處理，鋪土厚度控制在60 cm，使用水準儀進行監測，防止超厚。用振動碾進行碾壓，碾壓遍數≥10遍，檢驗合格后，繼續下一層填筑。

2.2.4帷幕灌漿

在本工程中，防滲帷幕沿著大壩軸線進行布設，共布設兩排，一排為主帷幕，一排為副帷幕，前者的長度為300 m。因臨時溢洪道附近的滲漏情況比較嚴重，故此，決定對該位置采取雙排孔布設，排間距為1 m。灌漿技術要點如下：采用濕法對粘土漿進行制備，將攪拌好的漿液存放在泥漿池內備用，漿液從制備到灌完的時間不得超過4 h；壩土部分采用充填灌漿法，結合部位采用純壓式灌漿法，基巖采用孔內循環灌漿法；依據灌漿試驗結果確定出現場灌漿壓力，壩土為0.02~0.30 MPa，基巖為0.05~ 0.40 MPa，為了避免冒漿等問題的發生，可對孔口段采用稍低的壓力，并控制好灌漿速率，由此能夠進一步提升灌漿質量；根據規范標準及設計要求，當單位吸漿量呈一定規律減少時，可在持續灌注60 min后結束灌注。在灌注過程中，可能會遇到串漿和漏漿等問題，當發現串漿時，可對串孔的孔口進行封堵，并繼續進行灌注，如果鉆孔時出現串漿現象，則應立即停鉆，等終灌之后漿液凝固再進行鉆孔。對于漏漿問題，可使用濃度較高的漿液，并通過間歇法進行灌注。

3結論

綜上所述，水庫是平昌縣重要的水利基礎設施之一，其運行安全、穩定與否關系重大，一旦水庫出現事故，后果相當嚴重，因此，對于病險水庫必須進行除險加固。文章以某水庫工程為例，對除險加固施工的關鍵技術進行分析，通過加固處理后，該水庫大壩的穩定性獲得了顯著提升，滲漏問題得到了有效解決。文中介紹的加固方案合理可行，具有一定的推廣使用價值。

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（責任編輯：左英勇）

作者簡介：王雙喜（1978-），男，工程師，主要從事病險水庫整治工作。

中圖分類號：TV697

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）01-0051-02