小型水库除险加固问题探讨

邢孔东

【摘 要】文章首先分析了小型水库除险加固中的问题，其次展开了对小型水库除险加固措施的论述，主要从土石坝的防渗加固技术、土石坝结构加固技术和坝下涵管加固进行探讨，旨在保障小型水库除险加固的安全，希望为相关人士提供一定的参考价值。

【关键词】小型水库；除险加固；问题；措施

我国现有87085座水库，其中大型水库510座，中型水库3260座，小型水库83315座（小（1）型16672座，小（2）型66643座），小型水库占水库数量的95.7%。小型水库绝大多数建于上世纪50∽70年代，受时代背景及技术手段的限制，相当数量水库属于边勘测、边设计、边施工的“三边工程”；相当数量小型水库呈现无管理经费、无管理人员、无安全保障的“三无状态”。经多年运行，工程普遍存在建设标准低、施工质量差等缺陷，加之长期运行管理不善，每到汛期，出险、溃坝事故时有发生。据统计，1954∽2006年，我国发生溃坝的各类水库3370座，占溃坝失事总数的96.3%。

一、小型水库病害特点

据统计，我国小型水库约95%的水库大坝为土石坝。小型水库建筑物通常包括土石坝、溢洪道和输水涵管等建筑物，由于小型水库建设标准低，加之管理不善，经过多年运行，普遍存在渗流、结构、抗震、金属结构和安全管理等问题、小型病险水库的主要病害特点如下：

（一）防洪能力不足

我国约35%的小型病险水库防洪标准偏低，或泄洪设施不健全，部分水库已出现溃坝险情。防洪能力不足主要表现在：①水库原设计防洪标准低于现规范要求；②坝顶高程不满足正常挡水要求，洪水漫顶造成溃坝事故；③泄洪设施不完善，如溢洪道断面尺寸不足、渠道淤积致使能力降低等。

（二）渗流不安全

小型病险水库通常存在大坝坝体与坝基渗漏问题，体现在：①由于坝体单薄、坝体土料渗透系数偏高、下游坝脚排水棱体失效等，导致下游坝体浸润线偏高，坝体出现散漫；②坝体沉降变形，造成裂隙发育，渗水沿裂隙集中排出；③由于当时勘探技术水平落后，对坝基和岸坡的地质条件了解不够，未采取有效的截流措施，库水经冲积岩及透水裂隙排出，导致坝基、坝肩渗漏；④下游坝坡发生流土，下游坝脚出现管涌，造成坝体、坝基渗透破坏。

（三）结构不安全

1、土石坝结构安全问题

小型水库大坝经过多年运行，加之管理不善，通常存在以下结构安全问题：①由于大坝坝坡太陡，下游坝体浸润偏高、坝基分布含水量较高的淤泥层，经复核坝坡的抗滑稳定性不满足规范要求；②由于坝体填土固结沉降和地下水渗透作用，导致坝体变形，出现裂缝、滑坡、塌陷和护坡破坏等现象。

二、土石坝的防渗加固技术

（一）混凝土防渗墙

混凝土防渗墙主要采用钻凿、抓斗、锯槽、液压开槽、射水等工法，在坝体或地基中建造槽型孔，以泥浆固壁，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，以达到防渗目的。防渗墙施工可以适应各种不同材料的坝体和各种复杂地基，墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入基岩内一定深度，彻底截断坝体及坝基的渗漏通道。防渗墙墙体材料根据其抗压强度和弹性模數，可以分为刚性和柔性材料两大类。计算分析显示，大坝在粘土心墙中心增加防渗墙加固后，大坝心墙的防渗能力和抗渗能力得到提高，下游坝体浸润线降低，大坝下游坝坡抗滑稳定性提高。

（二）深层搅拌连续墙

深层搅拌法防渗技术是在深层搅拌桩原理基础上发展起来的一种新方法，它是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在坝基（身）内部疳软土强制搅拌后，由水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土改性硬化成具有整体性、低渗透性和一定强度的水泥土搅拌桩。由水泥土搅拌桩多桩搭接而成连续密实的墙体，称为水泥土搅拌连续墙体。按照固化剂状态的不同，主要分为喷水泥浆深层搅拌法和粉体喷射搅拌法。深层搅拌水泥土连续墙，实际上都是由单个的水泥土搅拌桩互相交割连接而成，其在土石坝防渗加固中的应用，与混凝土防渗墙基本相同。

（三）土工膜防渗

土工膜是一种优质、经济、可靠的土工合成防渗材料，它施工方便快捷，适应变形能力强，有很好的不透水性，是一种比较理想的防渗材料，其结构型式常有“一布一膜”、“一布二膜”和“二布二膜”等。土工膜以其防渗性能好及适应坝体变形等优点，广泛应用于土坝防渗加固，已从低坝向高坝发展。

（四）基础防渗帷幕灌浆

防渗帷幕灌浆主要利用灌浆泵或浆液自重，通过钻孔、埋管或其它方法把水泥浆液、粘土浆液、水泥粘土浆液或化学浆液压送到岩体的裂隙、土体的孔隙或混凝土裂隙中，浆液凝固后形成阻水幕体，从而减少渗流量或降低扬压力的灌浆。按大坝基础类型的构成分为岩石灌浆和砂砾石层灌浆。按灌注材料分为水泥灌浆、水泥粘土灌浆、水泥砂浆灌浆和化学灌浆。

三、土石坝结构加固技术

（一）坝坡稳定加固方法

土石坝结构安全主要控制要素是坝坡在重力和渗压力作用下存在向下和坡外滑动的受力特点。土石坝坝坡稳定加固前，应根据坝坡不稳定的原因，针对不同情况，采用相应措施，其原则是设法减少滑动力和增加阻滑力。主要措施有：削坡培厚法、坡脚压重阻滑法和防渗加固法等。

（二）坝体填土性能提高

当原坝填筑材料性能较差，造成坝坡抗滑稳定不满足要求或坝坡排水性能较差时，可挖除原坝坡筑坝材料加固法，重新填筑性能较好，透水性大的筑坝材料，从而提高坝坡稳定性或排水性能。

（三）坝体裂缝处理

根据裂缝观测资料，针对不同以性质的裂缝采用不同的加固处理措施，纵向裂缝宽度小于1cm，深度小于1m的较短纵缝，只要不与横缝联通，在防渗上无问题，同时对坝体整体性和横断面传力影响不大，可以不必全面处理，只作表面封闭处理，防止雨水浸入；对裂缝宽度大于1cm，缝深大于1m的纵缝，对坝体整体性影响较大，且缝内浸入雨水，对坝坡稳定不利，应进行全面处理。横向裂缝在渗漏上危害很大，对坝体整体性也有较大影响，因此无论裂缝大小，均应进行加固处理。主要的处理方法有挖除回填、灌浆处理和挖除回填与灌浆处理相结合。

四、坝下涵管加固

小型水库坝下涵管往往构成土坝安全隐患，过去涵管结构差异很大，浆砌石管、钢筋混凝土预制管等型式不一，坝体、坝基埋设方式各异、且一般管径小、进人困难。根据坝下涵管的破坏情况、危害程度，以及工程的实际地形地质条件，坝下涵管加固方案一般采取三种方案。

（一）将坝下涵管移出坝外。这是优先考虑的方案，可在杜绝以后由于坝下涵管损坏可能带来的隐患。一般在坝肩合适位置新打隧洞，以满足原有的灌溉、发电、泄洪、放空等功能，同时将原坝下涵管封堵。需要提醒的是，要重视原坝下涵管的封堵，以免再次出现漏水而危及大坝安全。要求封堵体与坝体防渗体有效衔接，进出口也予以封堵。

（二）对坝下涵管进行加固。一般适用于涵管结构破坏不严重、具备加固施工条件的情况。

（三）拆除重建。如果两坝肩没有合适的地理位置和地质条件，或原坝下涵管又破坏严重难以加固安全，或管径小、进人困难，就不得不拆除重建。需要说明的是，新建涵管一般要求坐落在基岩上，特别要重视管身分缝及其止水等细节设计与施工，截流环的设置等内容。

五、结束语

总的来说，目前我国存在非常多的病险水库，这就会影响到人们对水资源的正常使用。因此分析了小型水库除险加固问题以及相应的除险加固措施，从而保障小型水库的正常运行，更好地服务于人民。

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