关于小型水库常见的除险加固技术浅析

尹茂想

摘 要：水库是我国防汛抗旱重要的水利工程之一，这些小型水库的建设和维护与国民的生活和工作密切相关。中国拥有大量的小型水库，并且已经建造了很长时间。他们中的大多数都存在建筑质量差和设计标准低的问题。由于运行时间长，因此在许多方面存在危险，水库的大部分功能丧失，水库地区的人们的生命受到损失。对财产安全构成了严重威胁。鉴于中国小型水库的普遍性，本文阐述了目前中国小型水库的安全隐患，并结合自己多年在水利工程中的经验，着重分析小型水库的加固技术。

关键词：水库;除险;加固;技术

中图分类号：TV697.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0109-02

0 引言

水库是预防洪灾和干旱气候的最重要项目之一。高质量的水库建设和科学规范的水库维护是水库实现这些基本功能的前提。中国有大量的水库，全国注册的小型水库有8万多个。这些小型水库在农业灌溉和为城乡提供生活用水方面发挥着重要作用，也是防洪的重要基础设施之一。在中国目前的小型水库中，由于后期项目建设管理和后期缺乏维修资金等诸多因素，存在一些质量问题和安全隐患，严重威胁着水库周边居民的正常生产和生活。政府和水库的监管部门应充分注意分配资金，加大后期维护力度，以确保水库的正常运行。

1 工程现状

小型水库的经济效益相对显著，可为农业生产提供灌溉用水，可为人们的生活用水和工業用水提供水源，在防御洪水灾难中也发挥了一定的重要作用。但是由于各种原因，许多水库都不同程度上存在一些危险的问题，因为一般在1950年代和1960年代建造小型水库，而库坝以土石坝为主，设计不合理，建设中质量和标准是相对较低的问题，再加上损坏和老化，具有许多潜在的危险。在每年的洪水季节，有时会发生小型水库大坝的破坏。一些具有严重风险的小型水库甚至可以筑坝。这种水库分布范围广，偏远地区，大坝类型众多，老化，施工不完备，病害种类多，防洪标准低，工程本身质量差，渗漏程度也不同。排水系统不能正常关闭。大多数项目都是有问题的，并由村级进行管理。它们不符合相关法规的要求，达不到有关规程规范的要求，大多数位于深山和狭窄山谷的高沟壑中。不仅造成水库无法正常运行，不能充分发挥其效益，而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全，对其进行除险加固处理迫在眉睫。但是，因为我国地域辽阔，小型水库在各个地点分散的比较开，相互之间距离较远，而且对于不同的气候条件、地质条件也各不相同，不能采用同样的方法进行除险加固，这样一来，就给我国小型水库的除险加固工作带来了很多麻烦。因此，在进行加固之前，要对其过程进行设计，要保质保量的完成除险加固工作。

2 存在问题

因为全县的大多数水库建于20世纪50年代后期至70年代初期，在此期间修建的中小型水库多属“三无”或“三边”工程，所以中小型水库存在很多的安全隐患。

2.1 工程质量问题造成的安全隐患

由于我国的一些小型水库建立初期的设计条件、施工技术水平以及复杂地质地貌条件限制，机械化施工水平比较低，在建筑前期没有系统化设计方案或者设计缺乏规范化，难以保证其稳定性。因此，水库存在严重的质量和安全问题。另外，对于小型水库，它们不等同于三峡和葛洲坝等大型水利和水电项目。在建设过程中，地方政府是最重要的项目验收和监督部门。这些部门处于小型水库建设的初期。由于缺乏长期规划，仅考虑和监督水库下面的任务，导致经过长期的河道变化水库建设，水量变大，水位增加，水库水位上升。水库的蓄水量保持不变。无法满足当前的水利要求，再加上长期的洪水和雨水侵蚀，小型水库的性能已大大降低，大坝发生了裂缝，滑坡，渗流和变形，严重损害了安全运行小水库。这种威胁也给水库的日常维护和加固带来了严重困难。

2.2 管理工作薄弱

根据调查，该县的小型水库均有不同程度的安全隐患。常见的安全问题：防洪标准低，大坝渗漏，裂缝和坝坡塌陷，溢洪道泄洪标准不足以及在排水建筑物中无法正常运行。缺乏大坝安全观察，水状况报告和防洪设施，项目盲目运行，极易发生故障。特别是对于由村民管理的小型水库，日常的管理和维护工作不负责任，安全管理的责任也无法履行。

3 除险加固技术

3.1 土石坝坝坡稳定加固技术

在土石坝边坡加固工作之前，有必要通过观察，滑坡勘探和岩土试验确定滑坡的性质和具体原因，以设计大坝边坡稳定加固的技术方案。需要根据《碾压土坝施工技术规范》（SDJZ13+83）来提高坝体加固标准。土石坝坝坡稳定加固技术包括两种方法：培土放缓坝坡坡度和削坡放缓坝坡坡度两种方法。对于大坝上部陡峭的坝坡，为提高抗滑能力，经常采用格构保护的方法。为了增强上游水坝的坡度，土壤要比原始的水坝材料（如砾石，砾石和沙子）慢，以便在水位降低时便于水库排水。在某些水库中，由于在加固过程中无法排空水库中的水，因此无法在水下压实土壤的压实部分。通常，使用抛石放缓坝坡来减缓大坝坡度的方法。例如，如安徽卢村水库的坝坡稳定加固，就是采用上游坝坡水下部分抛填块石料，水上部分碾压填筑中、粗砂培厚的技术方案;而下游坝坡上部采用带脚槽的格构加固方案，取得了较好的效果，水库运行多年，稳定性较好。

为了加强边坡防护，上部主要采用石块，预制混凝土和现浇混凝土进行边坡防护。低于正常水位的高程通常采用现浇混凝土边坡进行处理，并且在边坡保护下铺设粗砂和砾石。混凝土护坡被分成几块，各缝之间用20毫米厚的沥青板隔开。在正常水位以上，空心预制块通常用于保护坝坡，还可以美化坝坡。下游经常使用石头，草皮，草皮和混凝土坡度。考虑到斜坡的排水需求，可以在马道内布置几个垂直和水平排水通道，以利于斜坡上的排水。

3.2 土石坝坝体抗震液化加固技术

方便、简单的施工是土石坝的优势，它还会引起施工质量问题，这些问题往往达不到设计标准，并留下许多隐患。发生地震时，密实性差的沙土就会被液化破坏。提高大坝抗震能力的加固技术主要是加密法，置放法和压重法。三种方法的加固方法不同。加密方法使用振动加密方法来增加沙子的致密性并提高沙子的地震液化能力。置放法是将液化区的沙子排空，然后用抗液化性更好的材料（例如砾渣）重新填充，从而提高大坝的地震液化能力。压重法是在液化区的砂子表面施加较大的压力，以提高砂子的有效应力，使砂子具有抗地震液化的能力。密云水库白河土坝在1997年地震加固后，在坝上游侧放置了可液化的砾石层。1998年，由于未排空水库，对水库进行了抗震加固，水下部分采用抛石和边坡技术，水部分也由石渣料填筑，取得了预期的效果。

3.3 土石坝防渗加固技术

土石坝使用最广泛的防渗加固是土工膜防渗加固技术。土工膜是一种高分子合成材料，属于合成纤维土工建材。它具有优越的防渗性能，并且比人造丝更能适应坝体。变形能力强，施工速度快，节省了成本，因此在土坝防渗加固中受到青睐。土工膜防渗技术主要用于土石坝的防渗加固。主要用于透水地基上的大坝的水平防渗路面和竖向的防渗墙，竖向的大坝的防渗坡墙或竖向的防渗墙，以及防止水平渗水的涵洞闸门。在隧道和大坝地下管道的防渗中，使用最广泛的是垂直铺装防渗技术。该技术的基本思想是：首先用水孔打孔或双锯机在需要抗渗加固的土坝上垂直打开缝隙，用泥浆墙保护沟墙，然后放置带有槽口深度的整卷土工膜。进入插槽，然后旋转轴卷，展开土工膜，最后将土工膜两侧的土壤填满，形成防渗帷幕。此技术需要注意以下事实：回填土壤时，应在水箱底部填充一米以上的粘土，以密封水箱底部并防止水從水箱底部渗出。填充后要压实。国内外许多大，中，小型水库都采用了该技术，取得了良好的经济效益和加固效果。

3.4 坝下涵管及隧洞加固技术

早年建造的许多小型水库，发电，灌溉和供水通常用于在大坝涵洞下输送水。由于涵洞的质量问题和涵洞的不合理结构或坝体的变形，会导致涵洞的漏水，面临严重的危险。因此，需要对涵管进行加固加强。对于那些有安全问题，直径小，有一定困难的涵洞，如果大坝不高，采用大坝改造安装新涵洞可以有效地保证和增加涵洞的输水量，但开挖存在大量问题。因此，也可以将其作为套管的形式进行处理，即将钢管放置在原始损坏的涵洞中，并在新套管和旧涵洞之间进行灌浆，但是这种方法会减小管道直径并影响水的输送。对于大直径的涵洞，直接采用钢筋混凝土管的方法，并对新旧管进行灌浆。如果钢筋加固后坝体变形引起新的渗漏，则只有涵洞被堵塞并丢弃，隧道将被重建以代替涵洞的功能。

对于危险的隧道，为了达到结构安全和防渗漏的要求，可以在隧道中添加钢衬，并将水泥砂浆倒入钢衬和墙之间的缝隙中，以与原始隧道壁形成钢衬。这一种技术不能减少涵洞输送的水量，但是涵洞的内径必须大于一米，否则无法建造。同时，应注意，钢衬由于外部水的压力而不稳定。也可以在隧道中添加钢筋混凝土衬砌。这种加固方法将减少隧道部分，从而减少水的输送。同时，加固隧道的直径需要大于两米和五米，方便施工人员操作。优越性不及在隧洞内加钢内衬。另一种技术是在隧道中粘贴高强度碳纤维布衬里。碳纤维布具有良好的柔韧性和高拉伸强度。厚度是0.111mm和0.167mm。拉伸强度极限为3790～4825MPa，延伸率>1.4%，弹性模量高达220～235GPa。在要加固的隧道壁上粘贴1～3层高强度碳纤维布的衬砌，可以达到隧道混凝土衬砌的强度和防渗加固的目的。

4 结语

小型病险水库的数量很多，医疗保险的程度也很严重。做好小水库加固工作，对促进区域经济发展，确保社会稳定具有重要意义。为做好加固设计，有必要调查危险水库加固工作的场所，为加固设计方案提供工程依据，以达到加固危险水库的目的。中国大多数小型水库已经存在很长时间了，各个环节都存在着隐患。无论是重大危险还是隐患，水利建设技术人员都应高度重视。加固前，应根据水库自身的实际情况，充分说明施工情况，认真选择施工措施，严格执行施工技术操作，以确保水库发挥最大的经济效益和社会效益。

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