小型病险水库除险加固设计

漆 兰，杨再松

贵州省东方世纪科技有限责任公司，贵州贵阳 550002

1 工程现状

受地形地质条件的限制，贵州省中小型水库多、分布广，共有病险水库930座，全省已累计下达投资计划440座，投入治理资金12.36亿元。大多病险水库都有以下共同特点：水库多修建于上世纪七八十年代，受当时人力、财力、物力及技术水平的限制，多为“三边”工程，一般由当地村民投工投劳修建而成，建设程序大多不规范，施工质量也较差，建成后都存在一些问题。受当时技术条件及资金的影响，大坝一般都存在清基不彻底、基础处理措施不到位、坝体填筑质量差等问题。因此，这些水库多年来一直带病运行，加上管理不善，水库效益一直都无法正常发挥，大坝存在诸多安全隐患，也造成了水资源不同程度的浪费。

2 水库存在的问题

由于水库使用年限长，受诸多因素的影响，大多病险库基本都有以下问题：1）由于当时设计标准低，坝顶高程不满足防洪要求，且坝顶未设防浪墙，坝顶的栏杆有部分损毁、垮塌；2）溢洪道一般采用坝顶开敞溢流的方式，溢洪道表面混凝土不同程度的破损、剥蚀，堰面不平整，溢洪道泄流能力不满足要求；3）由于当时大坝清基不彻底，帷幕灌浆效果不理想，有的坝基都未作固结灌浆，水库大坝多存在坝体浸润、坝基渗漏及绕坝渗漏的现象；4）水库取水口一般采用坝体埋管式，出口设闸阀室，一般情况下闸阀室都比较简陋，放水闸阀都已经严重锈蚀，有的闸阀漏水严重，有的甚至无法开启，闸阀出口一般都未设消力设施或者只设简单消力池；灌溉渠道渠堤一般都是采用浆砌石砌筑，过水断面采用砂浆抹面，由于渠道运行年代久，过水面砂浆基本脱落，渠道内杂草丛生且淤积严重，渠道糙率比原设计增大很多，实际过水流量比原设计小很多，有的渠段常年出现垮塌现象。由于灌溉用水的需求，渠道在小范围内曾进行过改造或修葺，但规模都较小；5）水库大坝多年来未进行系统的维修和加固，其余枢纽建筑由管理单位或者受益村民集资维护，但都未从根本上解决问题；6）工程基本未设置大坝安全监测及水情测报系统，水库的防洪调度多靠人工目测预报，其精度和可靠性较低，大坝多在山区，上坝公路较窄、坡度陡、路面质量较差，水库的防洪调度难度很大。

这样的病险水库在我省就有九百多座。随着社会经济、人口的发展，水资源越来越紧缺，合理开发和利用水资源已成为近年来水利工作的重点。贵州省小型病险水库多，水库调节能力低，大多都存在渗漏问题，除了影响大坝自身安全以外，水资源浪费也比较严重，灌溉渠道水量利用率低，其有效灌溉面积一般都达不到设计灌溉面积。一旦遇到干旱，用水紧缺，水库的供水能力严重不足。水库大坝存在的安全隐患，直接威胁下游人民群众的生命财产安全。间接影响了当地人民群众的生产、生活水平，制约着当地社会经济的发展。加之近年来洪涝灾害频繁，超标准洪水时常出现。使得病险水库的安全问题更加突出。病险水库的除险加固非常必要和迫切。

3 水库大坝除险加固设计的重点

因水库多为“三边”工程，且年代久远，设计、竣工资料缺乏，对大坝的安全复核工作带来一定的难度。为了能准确把握工程的实际情况，需要尽可能收集有关水文、设计、施工、管理等资料，实地调查水库的运行情况，详细了解水库的历史洪水。现场踏勘过程中，应注意检查库区、大坝及附属设施现状情况，库区检查主要是观察库岸有无岩体崩坍垮塌的痕迹及趋势，大坝检查要注意其坝基、坝肩岩体风化程度，对于坝体渗水及河床有水流、水塘的，应注意观察其渗水通道，测量渗水流量，初步判断渗漏原因并在后续工作中进一步采取工程勘探手段查明。对于坝体结构及填筑质量，最有效的手段就是对坝体及坝基进行钻孔取样，并对钻孔及芯样进行试验。钻孔应在布置在坝顶，一般在河床及两岸分别布孔，钻孔深度宜到建基面以下一定深度，试验方法一般为钻孔压水试验及岩石常规试验，通过钻孔压水试验，可以初步了解坝体及坝基透水率、大坝填筑材料、填筑质量、建基面高程、清基情况、岩体结构、岩石风化分带等情况。通过取样试验可以得出坝体及坝基材料的密度、吸水率、抗压强度、弹性模量等参数，为大坝的应力及稳定计算提供依据，并有助于进一步查明大坝渗漏的原因。因工程资料缺乏，水库除险加固工程地质工作中对钻孔及试验资料的分析和总结相当重要，因为这是了解大坝现状、坝体材料、施工质量、渗漏原因等最有效和最可靠的方法。大部分工程坝体透水率都大于规范允许值，但对于坝体上游面设有防渗体的，坝体透水率可不作为灌浆控制因素。试验分析中应注意试验结果与工程资料之间存在的差异，并根据结果找出差异存在的原因。若试验资料与设计资料不符，则以试验结果为准。

4 除险加固措施

大坝坝体渗漏一般采取坝体补强灌浆的方法，灌浆施工中应进行灌浆试验，选择合适的灌浆压力，对于坝体、坝基及绕坝渗漏的情况，可采取帷幕灌浆的方法。帷幕下限一般按防渗标准q≤5Lu控制。在渗水通道部位应适当增加灌浆孔。溢洪道泄流能力不足可以采取加宽溢洪道等工程措施解决，对于已经冲刷剥蚀的混凝土，应表面拆除并重新浇筑混凝土。对于坝体应力或稳定不满足要求的重力坝、拱坝，可采取加厚坝体的工程措施，因水库已蓄水使用多年，采用坝体加厚的方式一般在坝体下游面进行，坝体加厚要注意使得新旧两部分坝体能够很好的结合，保持坝体的整体性。对于大坝附属建筑物能够正常使用的只须进行维修，不能使用的可更换或拆除重建。根据水库防汛调度指挥和科学管理的要求，水库均需设置大坝安全监测和水情自动测报系统，原来的病险水库基本未设置，新建水库一般都要求设置。近年来水情自动化系统的技术已经比较完善，增加这部分的投入也是必要的。

总之，病险水库除险加固是一项紧迫且必要的工程，除险加固技术根据工程的实际情况、规模大小、资金要求及所存在问题的不同，所采用的方法也有所差异，有待进一步研究和使用新方法和新技术。