水利水电工程水库大坝病害分析及整治措施

段旺彪

（乌恰县水利局,新疆 乌恰 845450）

我国有许多老旧水库大坝工程，这些老旧工程由于建造时间比较久，又疏于养护，导致存在很多安全隐患。因此，需要针对存在病害的老旧水库大坝工程进行整治，在确保其安全性的前提下，使其基本功能得以保存。

1 工程概况

某水库位于北方的一个县城内，其校核洪水位1 061.45 m，设计洪水位1 060.52 m。正常蓄水位1 060.80 m，死水位1 037.36m；总库容为149万 m3，正常库容128万 m3，死库容1.7万m3；水库设计灌溉面积722.11公顷，此水坝始建于1976年2月，1981年完工。最大坝高22.23 m，坝顶宽4.6 m,坝顶长125 m，坝顶高程1 165.00 m。大坝上游采用400 mm厚的水泥土护坡，坡率为l :2.3～l :3.2；大坝下游未护坡,坡率为l :1.75～l :3.18；坡脚设置干砌条石排水棱体,棱体顶部高程1 146.3m，棱体内侧无反滤。

2 大坝病害分析

通过对大坝施工总结和水库运行资料进行查阅，并结合水库现场勘察工作得知水库大坝存在以下病害。

2.1 渗透现象

通过现场检查发现，水库大坝左坝肩1 146 m及1 129 m高程处出现少量渗漏现象，坝体外坡1 143 m高程出现局部渗漏。

为了对大坝出现渗漏的原因进行分析，制定合理的除险加固方案，本文采用Geo—slope分析软件中的SEEP／W模块进行渗流计算。为方便计算，对大坝最大横剖面进行了简化。渗流计算参数采用此水库土工试验的成果参数值，坝体各主要材料渗透系数见表1。

表1 各种材料渗透系数

2.2 地震病害分析

地震是造成水利水电工程水库大坝病害问题的重要原因，在进行水库设计的工作中应将地震问题考虑在内。这里所说的地震被称作水库地震，并不是人们常说的地震，水库蓄水是导致此种地震发生的主要原因，其发生位置通常是水坝旁边或邻近水库的下游。一般情况下我们认为水库发生地震的契机与水库所在地的地质结构有很大关系，比如地质结构非常活跃，活动断层引发水库地震。进一步来说，是水库下面的岩石层受到水库蓄水造成的压力，让其中储藏的能力得以释放而打破地壳应力的平衡，从而让地震发生。

2.3 白蚁病害分析

“千里之堤，溃于蚁穴”，白蚁病害在水库大坝使用过程中经常会出现，并且可以对水坝造成严重危害。比如导致水坝出现管涌、滑坡等危险情况，白蚁会在水坝内部挖掘众多的苗圃墙，蚂蚁爬行的通道也四通八达，严重破坏了水坝的稳定性和牢固性，为水坝带来巨大安全隐患。

3 水利水电工程水库大坝病害整治措施

3.1 坝坡加固

3.1.1 坝坡加固设计工作分析

在对坝坡加固进行设计的工作中，应注重上游的减载和削坡施工，并加强下游的加固增厚工作。首先要进行施工设计工作，在具体的设计过程中应以坝坡稳定性以及其他方面的计算结果为依据，为了使坝坡的阻滑力尽可能得到提升，需要科学合理的选择具体的抛石地点。此外，还要对坝体上部位置的坡度进行削减，以此来提升边坡的稳定性。抛石的选择在坝坡加固工作中占有重要地位，在设计选择工作中，应确保坝轴线的位置比原来坝坡的最低位置还要低，不然的话会对阻滑力产生影响，使阻滑力大幅度降低，并对坝体的稳定性和牢固性造成影响。其次，如果坝轴线的滑弧无法达到出漏点的位置，也会对阻滑力造成巨大影响，导致抗滑作用难以实现，所以在进行设计的过程中应保证坝轴线的位置不能在太前面。在对上游坝体进行削坡工作后，会出现大坝坝轴线往下移动的情况，此时应根据相关的建设标准要求来分析坝轴线位置是否合理，能不能对坝顶的宽度和高度要求进行满足。

当结束了上游坝体的施工，还需要加厚下坡位置，在下坡加厚施工设计工作中应注重施工材料的选用，确保材料质量过硬，符合相关建筑要求标准，避免对施工过程和施工质量造成影响。在具体的设计工作中，不仅需要保障施工的可靠性，另外也不能对施工过程中的经济性选择忽视。在选择风化石渣材料方面，一般情况下可以将配比为1:2或者是1:2.5的材料应用到施工工作中，在对下坡进行加厚的工作中，还需要提前设计好下游的排水设施，对于排水设施的设计有两个方面需要特别注意：其一，要为加厚施工的工作提供便利；其二，应仔细地对马道进行检查。在进行下坡加厚施工过程中，制定施工方案时应全面考虑到最不利的情况，如此才可以让施工的稳定性得到保障，并保证施工过程能够达到施工性能的具体要求标准。在施工方案制定工作中，还需要制定出多种方案，并通过科学的计算来对各种方案的可行性进行分析对比，最后选择出最合适的方案。

3.1.2 坝坡具体加固措施

针对没有设置防浪墙的土石坝，经确认可以继续使用的情况下，就可以采取防浪墙的增设，对大坝进行加高。另外，在对下游进行培厚加高过程中，不需要将水库中的水放空，以此来保证水库可以正常运行，能够使效益得到保障。如果在坝坡不具备良好的稳定性也无法满足安全要求的情况下，施工工作应以稳定坝坡为基础，同时在上游和下游对水坝开展培厚加高工作。针对混凝土水坝，可以通过以下两种方法进行加高：第一种，可以通过浇筑方式来进行加高，同时将上下游的表面扩大断面；第二种，在完成浇筑工作之后，利用预应力锚索将新浇筑的坝体和坝基相互连接起来，使其形成一个整体[1]。还可以采取植筋的方法对旧坝体或坝基与新浇筑的部分进行结合，提高水坝的牢固性，并使水坝的受力性能得到增强。

提升泄洪能力，可以加深或扩宽现存的溢洪道，如果有必要的情况下需要建立新的溢洪道。加固工作投资比较大，超出预算的情况下，可以建设简单的溢洪道与自溃坝挡水相结合的方法来对泄洪能力进行提升。某老旧水库除险加固工程施工现场如图1所示。

图1 某老旧水库除险加固工程施工现场

3.2 防渗工作

3.2.1 除险加固方案

一般情况下，水坝中坝基和坝肩的位置比较容易出现渗透情况，所以应加强这两个位置的防渗工作。在坝基和坝肩的防渗施工中，可以采用以下三种方案：（1）劈裂灌浆+排水棱体方案；（2）充填灌浆+排水棱体方案；（3）高压摆喷灌浆+排水棱体方案。

3.2.2 方案选择和比较

劈裂灌浆具有机理明确、操作简单的特点，对于防渗工作有很好的效果。高压摆喷灌浆能够形成结构紧密的连续防渗体，并且有较大的强度和足够的防渗性能，防渗效果良好。充填灌浆主要被应用于局部裂缝或是空洞的防渗处理中，当用于土坝全断面的防渗处理时，由于不能让灌浆压力太大，所以会影响到灌浆效果。

3.2.3 加强孔底的淤泥清理工作

在防渗墙施工过程中，施工团队需要注重孔底淤泥的清理工作。淤泥清理的方法比较多，主要的淤泥清理方法有泵吸排渣法、潜水泵排渣以及抽筒出渣等。施工团队在选择具体方法时应对孔底淤泥的淤积厚度和分布等情况进行分析，保证最后选用的方法具有合理性和科学性。另外，施工人员必须要遵照规范的流程来进行淤泥清理工作，确保淤泥清理工作能够取得很好的效果，从而来提升防渗墙的加固作用。

3.2.4 合理应用造孔工艺

要想提升防渗施工工作的效率和质量，就要加强对造孔工艺的应用。一般情况下，在防渗墙施工过程中会应用到钻劈法、抓取法和钻抓法等三种造孔工艺。其中钻抓法主要是在结构紧密的挖槽中应用；抓取法主要是在颗粒直径较小的土层中应用；钻劈法则主要应用在砂卵石底层的施工工作中。以上三种造孔方法都能对防渗墙施工质量造成一定影响，但使用特点都各不相同，这就要求施工人员在选择时应以具体的施工现场情况和施工需求为依据，做到科学合理使用造孔方法，从而促进施工的质量和进度。

3.2.5 加强排水施工

排水施工在水库大坝防渗施工工作中有着重要作用，目前的排水施工方法主要有棱柱式和贴坡式两种。在使用棱柱式排水施工时，应拆除原有的已经失效的棱柱式排水设施，对于还可以使用的与新的棱柱式排水设施进行结合，配合施工。为了节省成本，控制施工材料的使用，可以在原有的排水工程基础上进行相应的加强维护施工，设置水平形式的排水带就是比较常见的一种方法，其对新老排水工程进行结合，对提升水库大坝的排水功能。另外，为了提升水坝的外观形象，在继续排水施工的过程中还可以对其进行美化，方法可以采用金包银形式。

3.3 地震病害整治措施

因水库地震而造成的影响很难进行直接规避，需要做的是将应对工作准备妥当。首先，应对坝区的地质结构和土质结构进行有效掌握，对水库大坝的具体等级进行确认，在对地震发生时可能带来的危害程度分析工作中，可以科学运用事件树或FMECA等方法，从而确定受到地震影响后，水库大坝遭受的破坏程度和溃决模式。另外，还需要对发生地震后对下游的影响程度进行分析，加强大坝地震风险情况的监测工作。在应对地震现象时应遵循合理的应对原则，不断积累应对经验，将实时分析工作进行落实，从而逐渐建立起一套成熟的地震预警系统。

3.4 白蚁病害整治措施

针对白蚁病害对水坝造成的危害，水库大坝维护人员应严格执行大坝安全管理制定，丝毫不能放松警惕，做好定期检查工作，在平时增加巡视的次数。针对白蚁的防治方法比较多，比如施药法、烟熏法、挖槽法和灌浆毒土法等，下面针对几种常用方法来具体介绍。

喷施灭蚁零粉剂。如果水坝存在大量的白蚁时，可以将泥被和泥线挑开，利用喷粉球将灭蚁灵粉剂直接喷洒到白蚁的身上，由于白蚁是通过触角的接触来进行相互之间的信息传递，所以这种方法可以使得药物在白蚁群中得到迅速的传播，从而让消灭白蚁的目的有效实现。

灌浆毒土法。上文已经提及，在通常情况下会使用灌浆法来进行水坝的加固施工，所以在具体的施工过程中可以将一定数量的有机磷类药品加入灌浆浆液中，实现对白蚁进行预防和杀灭的效果。此种方法一方面能够对蚁道、蚁巢和白蚁进行消除，另一方面还可以对水坝土壤进行毒化，对白蚁繁殖具有很好的防治作用。此外，还在背水坡和迎水坡之间造就了一道隔离墙，让白蚁的行动范围得到有效控制。

4 水利水电工程水库大坝施工质量控制措施

4.1 加强施工技术水平

水利水电工程团队的施工技术水平对水库大坝的整体质量影响较大，为了减少水库大坝在后期的使用过程中出现的病害，应该对每一个施工环节进行严格把控，在根本上对施工技术进行提升，尤其应加强建筑企业管理人员的全局意识，对下属工作人员的管理也应加强，在施工过程中做好监督工作，以此保证工程施工的顺利进行。施工企业可以为施工现场配备先进的机器设备来进行辅助施工，这也是提升施工技术水平的有效措施。另外，还要建立一套完善的施工管理制度，让施工过程变得更加科学规范，防止不良工程的出现。除此之外，施工企业还可以借鉴国外先进技术，以此来提高施工技术水平，还要充分认识到施工技术产品在水利水电工程施工安全中所发挥的重要作用，加大资金投入，提升水利水电工程施工的水平和效率[1]。

4.2 加强水库大坝的养护维修工作

水库大坝的日常养护工作对于大坝病害的整治工作有重大意义，也是保证施工质量的前提条件[2]。因此，大坝维护工作人员在日常的养护维修工作中，应积极提升自身的责任意识，将每天的巡堤工作落实到位，在巡逻的过程中不放过任何一个可疑问题。还应加大对水库保护工作的宣传力度，切实做好水库大坝病害的预防工作。此外，还应加强对自动化检测工具的科学利用，从而做到对整个水库大坝的运行情况进行有效监督和控制，如果发现了存在的问题，应立即采取有效措施予以解决，确保病害问题尽量在可控范围之内，从而促进水库大坝的正常有效运行。

5 结语

综上所述，目前在水利水电工程水库大坝的施工以及使用环节中，仍存在诸多问题，水库大坝的病害问题就是其中最主要的一种。病害问题为水库大坝的安全性带来严重影响，我们应积极采取有效措施对病害问题进行解决。

Analysis of Reservoir Dam Diseases and Treatment Measures for Water Conservancy and Hydropower Projects