中小型水庫土石壩管理及加固、防滲管理措施分析

楊考明 廣東省韶關市曲江區小坑水庫管理處

長期以來，我國高度重視水利工程建設，在全國范圍大規模建設大、中、小型水利水庫，以解決防洪排澇、農業灌溉以及人畜飲水等問題。近年來，各級黨政機關更是高度重視水庫的運行安全，但是由于病險水庫數量逐漸增加，而各級政府投入資金有限，因此，如何利用有限的資源有效對病險水庫進行加固除險以及防滲處理成為了迫切需要解決的問題。基于此，有必要對中小型水庫土石壩的管理、加固、防滲方案進行研究，以期為相關工作的開展提供一點參考。

1.工程概況

某水庫建設于1980年，屬于中型水庫，主要作用是防洪以及農業灌溉，兼顧發展漁業，該水庫大壩為土石壩，全長為465m，壩頂寬度為6.4m，壩頂高程316.65m，防浪墻高程為315.65m，壩頂是混凝土路面。2018年上級管理部門對該水庫大壩進行檢定核查，對其防洪能力、滲流穩定性以及結構穩定性作出了鑒定，鑒定結果為三類壩，需要進行加固除險以及防滲處理。

2.土石壩管理

2.1 壩體維護管理

土石壩在長期運行過程中，受水力作用以及其他因素的影響，會導致壩體表面的完整性受損，進而影響到壩體結構穩定性以及滲流穩定性，因此，平時必須要做好壩體維護管理工作。維護管理人員平時要定期對壩體砌石以及混凝土板進行檢查，并做好記錄，以便后續進行養護維修，同時要注意檢查塊石護坡，若發現損壞要及時進行修補。

2.2 運行安全管理

土石壩運行安全直接關系到水庫是否能有效發揮防洪、農業灌溉功能，一旦發生事故甚至會威脅到下游人民群眾的生命財產安全，因此，水庫管理人員要注意做好運行安全管理工作。一方面要定時對水庫土石壩進行巡查，以隨時掌握土石壩的情況，防止土石壩被人為損壞或者惡意破壞，嚴禁人畜上壩；一方面要及時掌握水庫庫容以及水位，確保水庫水位保持在警戒水位以下，若遇到特殊情況，要及時向上級主管部門匯報。

2.3 觀測設備維護

觀測設備維護也是水庫管理工作的重要內容，管理人員首先要注意對觀測土石壩形變的校核基點、位移以及沉陷標點等加強管護；其次要注意管護好觀測壩體浸潤線的測壓管，及時進行加蓋上鎖，以免遭到破壞；最后要注意管護好水尺、量埝等相關觀測設備，以防受到損壞，影響觀測工作。

3.中小型水庫土石壩加固、防滲管理措施

根據上級主管部門對水庫土石壩的鑒定結果，結合水庫土石壩的實際情況，泥采用混凝土防滲墻對土石壩進行加固以及防滲處理。

3.1 墻頂高程、底高程以及施工范圍確定

綜合考量本項目土石壩的情況以及加固、防滲處理要求，設計防滲墻墻頂高程為313.65m，防滲墻處于樁號0+055～0+417之間。施工平臺寬度設計為9.5m，符合最小寬度6.0m的要求。

3.2 材料選擇

綜合考量施工難度、工程造價、施工經驗等多方面因素，擬使用塑性混凝土，塑性混凝土適用于體厚度超過20cm的墻體，相較于普通混凝土，塑性混凝土彈性模量更小，可以適應墻體地基形變，降低了墻體內部應力，降低墻體開裂的風險。墻體設計參數為，混凝土強度為C4，彈性模量1400MPa，允許滲透比降40～70，抗滲標號W6，滲透系數小于0.000001cm/s。

3.3 抗滲墻厚度計算

關于抗滲墻厚度需要考慮抗拉應力、施工技術、施工機械設備、抗滲比例以及抗滲坡降等多重因素，根據公式：；其中d表示抗滲墻體厚度，單位為m；K表示抗坡降系數，在本項目中取3；ΔHmax表示最大水頭差，在本項目中取9.21，單位為m；Jmax表示允許滲透比降，在本項目中取80。經計算，設計抗滲墻體厚度為0.35m，結合類似水庫抗滲處理經驗，最終決定抗滲墻體厚度設計為0.40m。

3.4 施工方案

（1）根據設計高程，將壩頂開挖至313.65m，開始防滲處理施工前，根據作業條件，確保施工平臺寬度不低于6.0m。

（2）修剪鋼混導墻。沿墻體軸線修剪鋼混導墻，高度為0.9m，厚度為0.30m，底部寬度為1.0m，上下游的導墻凈距控制在0.50m，墻體內部需要配置鋼筋。

（3）泥漿拌制。泥漿主要原材料包括水、分散劑、增粘劑、膨潤土以及防漏劑，其中膨潤土需要符合表1各項指標；水直接從水庫抽取；防漏劑使用鋸末、水泥以及粘土；分散劑使用純堿；增粘劑使用酸甲基纖維素。泥漿配合比如表2所示。

（4）造孔成槽。墻體造孔采用兩鉆一抓法，設備使用液壓抓斗式成糟機。根據本項目的地質條件、機械設備性能等因素，槽段長度設計為6.40m，如圖1所示。槽段接頭部分的處理采用接頭管法，一期槽孔完成施工后，在兩端接頭管后澆筑混凝土，初凝后取出接頭管。成槽施工時將沖擊鉆放置在導向槽上，完成定位后開始施工，導向孔成孔后采用液壓抓斗開始抓槽施工，施工順序為從兩端至中間，首抓長度為2.30m，次抓長度為1.80m。

表1 膨潤土指標

表2 泥漿配合比表

圖1 槽段長度劃分圖示

（5）混凝土澆筑施工。混凝土主要原材料包括水泥、細骨料、粗骨料、膨潤土以及粘土，其中水泥使用普通硅酸鹽水泥；細骨料要求粒徑不超過3mm；粗骨料粒徑不超過35mm；粘土塑性指數在30以上。黏粒含量在45%以上；膨潤土塑性指數在30以上，黏粒含量在60%以上。

混凝土施工擬采用泥漿下直升導管法，在澆筑施工時導管埋入混凝土深度不宜低于1.0m，混凝土面的上升速度不宜低于2m/h。注意埋入導管以及拔出導管時都要嚴格執行施工要求，在本項目施工中連接導管采用的是快速接頭法。需要注意的是，在開始混凝土澆筑作業前，需要使用壓球法，以防止混凝土澆筑作業時快速下落的混凝土和泥漿碰撞發生絮凝反應，影響混凝土澆筑施工質量。

4.結語

我國中小型水庫的數量較多，其中土石壩應用最為廣泛，在水庫運行過程中受多種因素的影響，壩體會出現各種病害或者問題，如果不進行加固、防滲處理，勢必影響水庫作用的發揮。本文設計以混凝土抗滲墻對壩體進行加固、抗滲處理，整體造價較低，加固、抗滲效果良好，具有一定的推廣價值。