水庫除險加固主要技術措施探析

朱家勝，池昌靜

(南京市浦口區水務局，南京 210000)

據統計，我國目前有8萬余座水庫，全國水庫總庫容近6000億m3，相當于全國河流總徑流量的五分之一，對區域防洪、供水、灌溉、生態產生著重要作用，為人民的生命財產安全和可持續發展提供了保障。這些水庫中小型水庫有83315座，約占總數的95%以上，其中大部分建于20世紀50-70年代，受到當時歷史條件、工程技術及復雜地質地貌等條件的限制，很多水庫是在技術相對不完善、資料相對不齊全的條件下就倉促建成的，部分水庫在建設之初就留下了安全隱患[1]。加之運行年限較長構建老化、早年工程管理及維修不善等因素，部分水庫存在防洪功能上的安全隱患，如發生事故則嚴重危害人民的生命財產安全、破壞交通和農田種植等。據統計，在2005年全國已建成水庫中有風險隱患的水庫30413座，其病險率已達到全國水庫總數的35.7%。

黨和國家十分重視病險水庫的安全問題，1999年以來，我國政府開始大規模的病險水庫除險加固工程，其投資力度極大，經過十余年的除險加固，總體來看我國水庫已經總體達到較為安全的程度，水庫大壩安全狀況明顯提高，水庫形象得到顯著改善，水庫效能得到充分發揮[2]。

南京市浦口區至2010年為止，共建有24座水庫，均為小型水庫。于2010年之前均完成了安全鑒定，對安全鑒定為三類壩的水庫均完成了除險加固。文章就南京市浦口區水庫大壩除險加固工程的過程及技術措施進行討論，為進一步完善水庫除險加固提供技術支持。

1 水庫的主要安全問題

水利部于1005年頒布了《水庫大壩安全鑒定辦法》及《水庫大壩安全評價導則》，《水庫大壩安全鑒定辦法》于2003年修訂后實施，據調查分析，病險水庫的病險問題種類繁多。漿砌石壩、混凝土壩、溢洪道及輸水涵洞等水利設施，隨著使用年限的增加，會出現不同程度的裂縫、剝離、碳化、滲漏問題，較嚴重的情況將會影響水庫的結構安全和防滲安全。

1)防洪安全問題：主要便現在水庫大壩超高不足或溢洪道(溢洪閘)泄洪能力不足等情況。根據2004年水利部統計資料顯示，全國水庫中存在此類問題的有1400余座水庫，其中大型水庫50余座，中型水庫近200座。其原因主要是：隨著水庫建設和使用年限的增加，當地水文條件發生變化，其徑流、匯水等參數也隨之改變，從而造成洪水參數發生明顯變化，導致水庫擋水建筑物或泄水建筑物不能發揮正常防洪作用。

2)結構安全問題：主要表現在大壩結構強度和大壩抗滑穩定不滿足規范要求。根據相關統計數據顯示，我國有49座大壩類型為均質壩或心墻壩的大型水庫存在此類問題，其主要問題的類型分別為：大壩斷面不足、壩坡穩定性不足、護坡強度不足等。造成此類安全問題的原因主要為：土石壩壩坡過陡，抗滑穩定不滿足規范要求；護坡損壞；漿砌石或混凝土壩存在一定質量問題或清基不徹底，導致大壩結構強度或抗滑穩定不滿足要求。

3)滲流穩定問題：主要便現在壩體或壩基滲水、管涌等問題。根據相關統計數據顯示，我國有79座大壩類型為均質壩或心墻壩的大型水庫存在此類問題，其主要問題的類型分別為：壩基滲流嚴重、繞流、接觸滲漏。造成此類安全問題的原因主要為：水庫建造過程中清基不徹底或壩基防滲處理存在問題、土石壩壓實系數和滲透系數達不到規范要求、大壩經過長期使用后出現裂縫等情況。

4)輸水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物存在安全問題：其主要問題表現為輸水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物的結構強度或穩定不滿足規范要求。造成此類安全問題的原因主要為：或因建設質量問題、或因使用年限較長導致結構老化，從而出現裂縫、沖蝕、露筋、漏水、剝離等影響建筑物結構安全的問題，此類問題易導致壩體安全受到影響，或影響水庫正常泄水功能。

2 病險水庫除險加固的技術措施

通過上述分析，我們了解到水庫的安全問題主要體現在：水庫的蓄水能力不足、水庫大壩的滲漏以及泄水或輸水建筑物的損壞3方面。

2.1 水庫蓄水能力的增強

水庫達到預期防洪標準的主要途徑是增加水庫的蓄水能力，其工程方式主要有以下3種：

1)提升大壩超高，增強水庫對洪水的調蓄能力。

2)提升水庫庫容，如水庫擴容、清淤等措施。

3)增強水庫泄水能力，如增大水庫溢洪道閘門尺寸或擴建水庫溢洪道等。

對于大部分工程而言，需要經過技術討論及工程預算來確定采用其中某一種或某幾種工程措施來增強水庫的蓄水能力，有時也需要對大壩進行加寬培厚。

2.2 水庫大壩的防滲措施

水庫大壩的防滲措置主要有以下4種方式：

1)建造混凝土防洪墻：其優點在于可在水庫正常蓄水的條件下進行施工，也更容易監測、耐久性好，防滲性能較高。

2)高壓噴射灌漿：其優點在于施工速度快，但其防滲性能不如混凝土防洪墻，如地基土層是黏土的情況下，其防滲耐久度較差。

3)劈裂灌漿：其優點在于施工簡便，但是其施工條件要求水庫需低水位運行，且對施工人員的技術要求較高。

4)土工膜：其優勢在于對不同壩體的適應性強，施工方便，成本較低，施工速度較快，但其施工條件要求水庫需放空蓄水，且抗老化能力較混凝土防洪墻較差。

2.3 泄水或輸水建筑物的除險加固

泄水建筑物或輸水建筑物的病險情況較為復雜，應適當根據工程總體情況和預算情況對方案進行必選，適當進行維修、封堵、拆除、重建等方式對水庫泄水建筑物或輸水建筑物的風險情況進行處置， 保證水庫泄水和輸水安全。

3 水庫管理問題的討論

1)水庫管理水平仍需進一步增強：水庫管理機制一直是水庫管理問題討論無法避開的問題之一，現狀部分水庫管理體制不暢，機制不夠靈活，兩費落實不到位，導致水庫問題無法及時有效解決，從而造成水庫管理困難、養護困難甚至維修困難。

2)水庫風險評估深化研究：隨著工程技術的不斷發展，水庫工程質量檢測的手段和檢測手段也應該隨之發展，因此不僅需要各地水庫管理單位和養護單位做出適合水庫的工程質量檢測與監測體系，也需要各地管護單位更加了解現狀工程技術發展，實時地、適當地更新管理設備與手段。

3)水庫生命周期的探討：水庫作為水利工程的一種，與水閘、堤防等具有防洪功能的水利工程一樣，具有其特定的生命周期，需對其進行定期的檢測與維護。甚至隨著周圍發展的推進與水文、地理環境的變化，水庫的功能也會隨之改變。部分水庫可能已經失去防洪或灌溉功能，可對該部分水庫進行降等或報廢處理，或作為旅游景區進行開發，豐富水庫生態及旅游功能。