中小型病险水库存在问题及除险加固措施

□丁 艳 □黄 珂（中牟县水务局）

□纪淑庆（灵宝市黄河河务局）

1.工程概况

该水库自然集雨面积0.08 km2，蓄水主要以自然集雨区径流囤蓄。坝址以上主河道长0.32 km，河槽比降164.1‰，原设计总库容20.60万m3，有效库容18.60万m3，死库容2万m3。大坝下游影响人口约900多人，耕地46.7 hm2。1973年工程竣工并投入运行使用，是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益的小（2）型水库。

该水库大坝为均质土坝，最大坝高25 m，坝顶高程654.70 m，坝顶宽3.5 m，大坝全长112 m。大坝上游坝坡实测坡比1:2.2，下游坝坡为两级，实测坡比自上而下分别为1：0.91、1：1.25，上下游坝坡均为草皮护坡，下游无排水设施；溢洪道位于大坝左侧，为正堰进口溢洪道，堰顶宽2.5 m，堰顶高程653.20 m，侧墙及底板均采用浆砌石衬砌，溢洪水流经消能后泄入下游河道；放水管位于大坝右岸，属砌石无压平涵，梯级卧管取水。涵洞尺寸0.6 m×0.6 m。放水洞底坎高程634.70 m，最大放水流量0.15 m3/s。

2.工程存在的问题

总体而言，枢纽总体布置比较合理，大坝顶多处轻微纵向裂缝、缝宽0.2～1cm，大坝内坡迎水面出现纵向裂缝，宽0.5～3 cm，有内滑坡迹象；大坝内坡衬砌及坝坡损坏严重，影响大坝安全；大坝外坡较陡，排水系统不规范，没有贴坡排水系统和坡面排水沟；溢洪道泄洪能力不足，遇特大暴雨有漫决危险；坝顶未硬化已严重破坏，雨天有积水隐患且不利于防汛巡查；2003年大坝外坡表层曾发现白蚁，经专业处理后近几年未再发现，需专业调查并防治。

3.除险加固的设计依据及设计原则

水库除险加固设计的主要依据一般是：国家及行业有关的相关规程；水库安全鉴定报告及审批部门的鉴定意见；水库原设计文件以及与本工程有关的文件、资料等。

水库除险加固设计按照原工程任务、原工程规模及原设计标准进行除险加固设计，也就是“三原”原则。如果个别水库确实需要改变工程任务、工程规模及设计标准的则需作充分论证。在水库的除险加固设计过程中首先应达到工程除险的目的，同时也要合理的控制工程投资。

虽然土石坝是常见的坝型，但是其工程情形复杂，材料等条件多变，并且各项具体的除险加固方法很多，这些方法都有其特定的适用范围和局限性。因此，对每一工程病害都应进行仔细的分析。应从实际工程病害情况出发，结合除险加固要求(包括加固后工程应达到的各项指标、加固范围、加固进度等)、工程费用以及材料来源等各方面进行综合考虑。确定土石坝加固方案时,应根据工程病害的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工等比较，选择技术上可靠，经济上合理，且能满足施工要求的除险加固方案。

4.工程的除险加固设计

4.1 挡水建筑物的设计

根据水库保护对象及其重要性，参照有关规范，确定该水库的工程等别为Ⅴ等，主要建筑物工程级别为5级。

该土石坝的坝顶宽度为3.5 m,根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001、《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》SL189-96和《水利工程水利计算规范》SL104-95的有关规定,考虑工程构造、安全、防汛抢险、交通、新农村建设等需要,设计加宽坝顶至5 m，并以泥结碎石硬化，路面宽4 m，厚10 cm，以2%横向坡度由上游侧向下游侧倾斜,在坝顶加设0.3 m防浪墙，坝内坡采用干砌石防护。干砌石厚度30 cm，基础采用抛石体压脚，为顶宽2 m、高2 m的平行四边形。砌石下铺15 cm砂砾石垫层，再下层铺设0.5 mm厚的复合土工膜（两布一膜），护砌到坝顶路面高程654.70 m。坡面两侧及坝肩部位设M7.5浆砌石护边或压顶，尺寸均为0.5 m×0.6 m（宽×高）。

大坝外坡培厚至1：2.5，设计马道宽2 m，位于坝脚堆石排水棱体以上644.70 m高程处。坡面采用干砌石护砌，干砌石厚度30 cm，干砌石下铺15 cm砂砾石垫层，再下层铺设350 g/m2的无纺土工布，护砌至654.70 m高程。排水沟布置于654.70 m高程以下至排水棱体间的下游坝坡四周及马道内侧，相互贯通，两侧均与下游河道贯通，内径均为0.3 m×0.3 m，壁厚0.3 m，M7.5浆砌石水泥砂浆抹面结构。

加固前上游坝坡 1：2.2，下游坝坡 1：0.91、1：1.25，根据大坝形状、土质及损坏情况，进行渗流分析,抗滑稳定分析，认为不满足相关要求；本次设计大坝游坝坡衬砌且铺设防渗土工膜，坝顶硬化，下游坝坡培厚修筑贴坡排水反滤层、排水沟等，工程实施后可消除坝体渗漏及裂缝隐患，因此不再进行渗透稳定计算。

4.2 泄水建筑物的设计

水库洪水标准按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。经复核，校核水位时溢洪道最大泄量为2.43 m3/s，而其最大允许泄量为2.73 m3/s，故现溢洪道过洪能力在遇设计标准洪水时不能满足规范要求，为保证大坝防洪安全，设计在坝顶加设0.3 m高防浪墙。

4.3 放水建筑物的设计

现状放水设施为梯级式斜卧管，浆砌条石结构，漏水严重，放水时需人工下水开启放水孔，有人身安全风险，运行极为不便，本次拟改造成折悬臂闸门表层放水斜卧管。工作水深18.5 m，分6级，每级最大水头3 m，卧管为方形，断面尺寸为0.4 m×0.5 m（宽×高），侧墙厚0.15 m，底板厚0.4 m，底板坡度为1：2。放水孔为圆形，直径为0.6 m，孔口垂直。底板采用C20现浇混凝土，盖板和边墙采用C20现浇钢筋混凝土，边墙采用M7.5浆砌条石。放水设备控制采用0.8 m×0.8 m铸铁闸门，8t手动葫芦启闭。

4.4 其它

由于该大坝2003年外坡表层曾发现白蚁，经专业处理后近几年未再发现，需专业调查并防治。白蚁治理一般采用如下措施：一是开沟截路取巢，通过开沟来截断坝体上的蚁巢，分析判断选出主蚁巢，追挖主管槽取出巢体，填实巢穴；二是用白蚁预防药剂，进行大坝表层处理；三是设置土隔墙，堵断穿坝蚁道的形成，以免山丘白蚁对大坝产生蔓延危害。

5.结语

通过分析该工程的隐患所在，依据规范及标准对大坝进行渗流分析及稳定分析，对坝体尺寸进行重新设计，经过比较论证,加固方案选择合理，在节省投资、使用方便等方面达到了和谐的统一。工程加固后至今运行良好，实践证明其所采取的除险加固措施取得了较好效果，值得推广。

[1]王世夏.水工设计的理论和方法[M].北京：中国水利水电出版社，2000.

[2]孙继昌.中国水库大坝安全管理[J].中国水利，2008（20）:10-14.