农村地区小型土石坝病险水库除险加固技术研究

□李爱红（五华县水利水电勘测设计室）



农村地区小型土石坝病险水库除险加固技术研究

□李爱红（五华县水利水电勘测设计室）

摘要：改革开放以来，我国水利事业发展迅速，水利资源开发与利用方面也取得了不少成就，各大水利工程项目遍布神州大地，据统计，到2015年底，五华县已建成的水库就达196座，其中，大、中型水库4座，小型水库192座，大多数小型水库都位于农村地区，由于受当地经济发展水平的限制，水库管理手段落后，在运行过程中经常遇到各种问题，这就要求加强对病险水库的管理和维护。文章针对农村地区小型土石坝病险水库除险加固技术，以广东省五华县为例进行了分析和研究。

关键词：农村地区；土石坝；病险水库；除险加固技术；五华县

0　引言

五华县小型水库总数已经达到192座，这些水库的建成一方面为五华县社会经济建设提供了充足的水资源，并起到了防洪抗旱的作用，另一方面也存在着诸多问题，包括大坝结构不安全、渗水严重、抗震能力弱等。这些问题对水库的正常运行造成了严重威胁，尤其是在广大农村地区，小型土石坝病险水库越来越多，相关人员必须意识到这一问题，并及时采取相应的加固技术措施。

1　五华县水库工程概况

五华县属于广东省梅州市，位于广东省东北部，韩江上游，是世界客都梅州通往珠三角经济发达地区的门户。地理坐标在东经115°18′～116°02′，北纬23°23′～24°30′之间，县域面积3238.90 km2，总人口155万人。2013年被确认为原中央苏区县，是国家级农产品主产区，全省21个扶贫开发重点县之一。

五华县现有小型水库192座，其中小（1）型水库31座，小（2）型水库161座。小型水库控制总集雨面积302.46 km2，总库容1.14亿m3。小型水库设计灌溉面积7400 hm2，有效灌溉面积5400 hm2。分别占全县水利工程灌溉面积的33%和28%。小型水库已成为当地生产、生活和发展“三高”农业基地取水的重要水源。同时，在防洪方面，保护人口39万多人，耕地17333.33 hm2，捍卫16个圩镇工商企业、农业产值1.60亿元。

广东省五华县小型水库大部分建于20世纪五、六十年代，受当时技术、资金、材料供应等条件的限制，普遍存在设计标准低、施工质量欠佳、管理设施不配套等问题。特别是经过几十年的运行，工程老化，建筑物损毁严重，均存在着不同程度的安全隐患，严重威胁着下游人民群众的生命财产安全，直接影响水库效益的发挥，制约着当地经济发展和生产、生活条件的改善。

2　五华县农村地区小型土石坝水库的病险分析

根据广东五华县水库的概况分析可知，目前，广东省五华县农村地区小型土石坝病险水库的病险类型主要可以分为两类：第一类是渗漏型病险，这种病险主要是由于水库坝体接合处的抗渗性能弱而造成的。第二类是结构性病险，这类病险主要表现在滑坡、裂缝等问题上，产生这类病险的原因在于结构强度、构造、稳定性、刚度等因素。下面是具体的分析：

2.1滑坡

滑坡是五华县农村地区小型土石坝病险水库的常见问题，这类问题产生的原因有很多，其中主要包括坝体坡度大，坝基和坝体的抗剪强度偏低以及周边因素的影响。滑坡又可分为整体滑坡和局部滑坡，整体滑坡往往是由局部滑坡发展而成的，因此，在发现滑坡征兆的时候应当引起重视并采取相应的防治措施，这样才能避免局部滑坡发展成为整体滑坡，对水库运行的安全性造成严重影响。

2.2裂缝

在五华县农村地区小型土石坝病险水库中，裂缝是比较常见的问题之一。这些裂缝不仅包括表面裂缝，还包括坝体内部的裂缝，不同裂缝的长短宽窄都不一样，有些是与坝轴线垂直的横向裂缝，有些是与坝轴线平行的纵向裂缝，还有些是形状不规则的倾斜裂缝，这些裂缝虽然形状各异，但是对水库正常运行都会造成不良影响。其中，影响最为显著的是贯穿于坝体的纵向裂缝、横向裂缝和滑坡裂缝。这些裂缝对坝体的稳定性和安全性具有直接影响，在对五华县病险水库进行治理的时候，应当首先对裂缝的长度、位置、数量、深度等进行详细测量并记录，这样才能提高治理措施的科学性。

2.3渗漏

五华县农村地区小型土石坝病险水库存在的重大危害之一便是渗漏，渗漏的类型多种多样，根据渗漏的性质主要可分为异常渗漏和正常渗漏；根据渗漏的部位主要可以分为接触渗漏、坝体渗漏、绕坝渗漏；根据渗漏的现象主要可分为集中渗漏和分散渗漏。异常渗漏主要表现为渗漏量过大而造成水库土石坝整体的稳定性下降，在对坝体的病险程度进行考核的时候，应将异常渗漏作为重要指标之一。如果出现地面塌陷、凸起的现象，则说明水库渗漏现象已经十分严重，必须及时进行处理。

2.4护坡损坏

一般来说，五华县农村地区小型土石坝水库都有护坡，作为水库的关键组成部分之一，由于设计不当，再加上平常使用过程中，动物、暴雨等的破坏，护坡主体都会受到不同程度的损坏，最终对护坡的整体功能造成严重影响。护坡损坏的原因有很多，其中主要包括坝体施工不合格、碾压不实、砌筑质量不达标、坝体不均匀沉降、设计不科学、块石尺寸不合格等原因。所以，在五华县农村地区小型土石坝水库运行过程中应当加强对护坡的维护，一旦发现有风险隐患，必须及时采取必要的加固措施。

3　五华县农村地区小型土石坝病险水库除险加固技术

3.1土工膜防渗技术

农村地区小型土石坝病险水库除险加固技术中常用的一种技术是土工膜防渗技术，该技术的主要优势在于施工周期短、工艺简单、材料占用量少、运输方便、防渗性能好以及适应性强等，最近几年，土工膜防渗技术在五华县小型土石坝病险水库除险加固中的应用越来越广泛，土坝防渗加固已经逐渐从低坝向着高坝发展，但是，土工膜防渗技术的主要缺陷在于受紫外线影响严重，很容易出现老化，经过实验研究发现，将土工膜埋在地下可以避免其受到紫外线的影响，我国出台的相关规范条例要求土工膜防渗技术只能在高度＜50 m的水库大坝使用。由于土工膜防渗技术不能从根本上解决坝体渗漏问题，再加上防渗墙的施工难度大，所以，很多工程设计师往往采取在坝坡下部砌筑混凝土防渗墙与在上部铺设土工膜斜墙相结合的防渗方案，这就避免了土工膜防渗技术存在的缺陷，尤其是在小型土石坝病险水库中采用该防渗方案效果显著，将土工膜应用于五华县水利防渗工程中，具有造价低、施工周期短、结构科学、防渗时间长等优势，但是将土工膜防渗技术与黏土、混凝土防渗技术相比，其抗腐蚀能力、抗老化能力等相对较弱。

3.2黏土墙防渗技术

黏土墙防渗技术在小型土石坝病险水库除险加固中运用得比较多，该技术主要适用于均质土石坝，即黏土含量较高的区域，采用黏土墙防渗技术来对五华县农村地区的均质土石坝进行除险加固能有效减少渗漏现象发生的频率，从而起到较好的防渗效果。黏土墙防渗技术与其它防渗技术相比，具有施工简单、方便、用时短等主要优势，但是该技术方法的缺陷主要在于材料用量大、运输难度大。

3.3混凝土防渗墙技术

混凝土防渗墙技术主要通过在水库坝体中建造槽型孔，用泥浆固定内壁，然后利用直升导管在槽孔内浇筑混凝土，从而形成稳定连续的混凝土墙来达到防渗的目的。混凝土防渗墙技术主要涉及到液压开槽机、钻凿、射水、锯槽等工法，该技术的适用范围广，可以对各种复杂地基及不同材料的坝体起到防渗作用，防渗墙的两端能与岸边的基石相连，墙的底部可嵌入风化程度较低基岩深处，从而截断坝基和坝体之间渗透的水流。最近几年，振动沉模防渗板墙技术应用的范围逐渐扩大，该技术主要利用振动原理将空腹模板沉入土中，并将浆液灌满空腹内，一边振动，一边拔模，最终浆液会在槽孔内形成单块板墙，相邻单板互相连接，从而形成连续的防渗板墙，这项技术是一种混凝土防渗墙新技术，在造墙过程中需要用到砂性土、砂土、淤泥质土、砂砾石等主要材料，施工过程中应注意防渗墙的厚度必须保持在8～25 cm之间，最厚的地方可达到30 cm，该技术的主要缺陷在于不能深入卵石含量较高的地层。

3.4劈裂灌浆防渗技术

劈裂灌浆防渗技术是在重力坝灌浆的基础之上发展而来的一种新技术，它主要利用土石坝中最小主应力面和坝轴线方向相同的基本规律，在土坝中沿轴线方向分布小孔，并施加一定的压力，使之形成10～50 cm厚的泥墙，保证泥墙的密实度、连续性达标，从而达到防渗的目的。在劈裂灌浆防渗技术施工的过程中应注意将连接处的孔隙、裂缝等填充密实，这样才能增强坝体的整体强度。该项技术的主要优点在于加固效果显著、施工简单、操作方便、工期短、节约成本等。

4　结语

综上所述，广东五华县农村地区小型土石坝病险水库数量较多，病险危害主要表现为滑坡、裂缝、渗漏、护坡损坏等，造成这些病害的原因多种多样，既有自然因素，也有人为因素，要保证水库运行的安全性、可靠性，首先必须解决五华县土石坝水库中存在的各种病险问题，结合水库的实际情况，采取恰当的除险加固技术，包括土工膜防渗技术、黏土墙防渗技术、混凝土防渗墙技术等，这样才能进一步提高五华县小型土石坝水库的运行质量和效率，促进我国水利事业的长久健康发展。

参考文献

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[2]欧爱元.中小型病险水库除险加固技术的探讨[J].中华民居, 2013(24): 343-344.

[3]吴丽霜,王明.病险水库的除险加固措施[J].吉林农业C版, 2011(3): 272-272.

（责任编辑：韦诗佳）

收稿日期：2015-12-30

作者简介：李爱红（1980-），女，工程师，主要从事水利水电工程设计和管理工作。

中图分类号：TV679. 3

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）03-0050-02