水库应急除险加固方案研究

吴伟民

(福建水利电力职业技术学院，福建?永安?366000)

1 概 述

某水库是一座以灌溉为主，兼有发电效益的小(1)型水利工程，枢纽工程主要由均质土坝、侧槽溢洪道、坝下输水涵管(涵)等建筑物组成；最大坝高35.00 m，校核洪水位为513.91 m，相应库容为729.90万m3；正常蓄水位512.50 m，相应库容680.00万m3；死水位488.30 m，死库容9.52万m3，灌溉面积873.3 hm2。

该水库始建于1965年，1972年6月枢纽工程完工并投入使用。受制于当时的资金、设计与施工水平等因素，水库建成后漏水较严重。1983年、1984年，曾先后两次用黏土和水泥黏土混合浆对坝体进行灌浆。1996年，在大坝迎水坡进行过土工膜铺筑。2001年，对右岸溢洪道首段山坡上部进行削坡。2007年5月，对水库大坝进行安全鉴定，评价为三类坝。

2010年9月，经主管部门批准，对水库进行除险加固。主要加固内容为：

(1)在坝轴线处进行一排三管高压旋喷灌浆，孔距1 m；在坝基接触面进行两排三管旋喷灌浆盖座，其中一排与坝体旋喷孔重合，另一排在上游侧，两排间距1 m；坝基在轴线上游0.5 m处进行一排帷幕灌浆，左岸沿防汛路向上游延伸20 m，右岸向山体延伸16 m。

(2)大坝迎水坡及背水坡高程506 m以下砌石护坡局部翻砌，背水坡高程506 m以上新增砌石护坡，坝顶新增C25混凝土硬化路面。

(3)溢洪道溢流堰基础进行1排单管高压旋喷灌浆，并与主坝三管旋喷灌浆衔接；溢洪道右岸边坡削坡挂网喷混凝土加固。

(4)溢洪道侧槽底板拆除重建，溢流堰面及侧槽右边墙采用C20混凝土护砌。

2015年10月、2021年3月，先后两次委托第三方对水库大坝进行安全鉴定，均评价为二类坝。

2 存在的问题及原因

2.1 存在的问题

(1)大坝背水坡左侧高程497 m的坝体(马道)与岸坡交接部位，高水位时仍然存在涌水，边坡被冲坏。

(2)大坝背水坡右侧高程497 m的坝体(马道)与岸坡交接部位，常年存在涌水。

(3)侧槽与泄洪洞交界处左侧边墙存在贯穿裂缝，高库水位时形成射流；溢流堰上游局部砂浆剥落；泄槽段内存在土方及碎石。

(4)涵洞进口斜拉闸门关闭不严；放水通气管、交通桥栏杆表面生锈；坝后量水堰位置过高，不能收集和量测渗水。

由于上述病险情的存在，2021年起该水库已被限制水位运行，工程效益受到严重影响。

2.2 原因分析

(1)大坝背水坡左侧高程497 m坝体与岸坡交接部位的涌水。1983—2010年的4次除险加固均是针对坝体、坝基渗漏进行的。对坝体的地质勘探成果表明，坝体经多次注浆后，灌浆中心线附近土体密实，坝体防渗带防渗效果良好，达到微～极微透水性。坝基岩体裂隙发育，裂隙以微张～张开状为主，存在坝基渗漏和左坝肩绕坝渗漏问题。2010年除险加固时，左岸坝基的帷幕灌浆为沿防汛路向上游延伸20 m设置(见图1)，没有采用截断渗漏的措施，故判断该部位的涌水为绕坝渗漏造成。

(2)大坝背水坡右侧高程497 m坝体与岸坡交接部位的常年涌水。地质勘探成果表明，右岸背水坡497.00 m马道上方发现宽度约0.5 m、长度约7.0 m含3处渗漏点的潮湿带；在水库限制水位运行(497.00 m高程以下)后，渗水潮湿带依然存在。因此，渗漏与水库水不存在水力联系，故判断主要是大坝右侧山体基岩风化裂隙水、构造裂隙水上涌出露所致。

(3)侧槽与泄洪洞交界处左侧边墙存在贯穿裂缝，高库水位时形成射流，溢流堰上游局部砂浆剥落。上游翼墙(坝体与侧堰之间挡水段迎水面)与溢洪堰侧墙均为浆砌块石结构，砌体上部为干砌(未见浆砌痕迹)，中下部疑为混合砂浆砌体，翼墙与溢洪堰侧墙坐落于基岩～残坡积砂质粘性土层之上。地基土层已发生较明显压缩变形，导致裂缝发生。故地基承载力小、翼墙防渗性能差、坝体结构松散是库区高水位时出现溢洪洞洞口附近段渗漏湿面和射流的主要原因。

3 应急除险加固方案

3.1 左岸坝基帷幕补强灌浆

左岸坝基设两排帷幕灌浆轴，一排帷幕灌浆轴线布置在原坝体帷幕灌浆轴线处，间隔插入2010年帷幕灌浆孔之间；另一排帷幕灌浆轴线布置在前一排的上游侧，两排帷幕灌浆的排距为1.5 m、孔距为2.0 m，灌浆孔成梅花形布置。帷幕灌浆深度为深入相对隔水层3～5 m，帷幕左端延伸到最高库水位与相对不透水层相交点位置(向左岸山体延伸20 m)，右端伸入坝体20 m。

3.2 泄水建筑除险加固

泄水建筑除险加固的思路从“恢复翼墙防渗能力和结构强度、提高坝体结构密实度、增加坝基的承载能力和抗渗性”等几个方面入手。

(1)挡水翼墙、侧墙及溢流堰迎水面采用C30钢筋混凝土衬砌，厚度为20 cm，利用锚杆将混凝土防渗体与原砌体固定，钢筋混凝土衬砌中布设温度钢筋。C30钢筋混凝土衬砌防渗面板每隔10 m设1道伸缩沉降缝，缝中设止水。

(2)在钢筋混凝土衬砌防渗体层的迎水侧，设置C30混凝土铺盖，混凝土铺盖同时兼做单管高压旋喷灌浆平台，铺盖宽1.8 m、长74.7 m、厚0.5 m；混凝土铺盖每隔10 m设1道伸缩沉降缝，缝中设止水。在钢筋混凝土铺盖的库区侧1.0 m处，布置单排单管高压旋喷帷幕灌浆，孔距为0.5 m，灌浆深度10.0 m。上游翼墙加固如下所示(见图2)。

(3)坝体采用三管旋喷补强灌浆，灌浆轴线布置在原坝体帷幕灌浆轴线处，间隔插入2010年帷幕灌浆孔之间，灌浆孔距1.0 m，灌浆范围长20 m，灌浆孔深度至坝基面。

此外，在大坝右岸坝顶及溢流堰上游分别设置1个限高限宽门及限重标识牌，限制重型车辆通行。

3.3 大坝局部改造加固措施

对于右岸497 m高程处马道上部泉眼的处理主要采取引排措施，在3处渗漏点的潮湿带部位开挖坝体，新建集水井。集水井内径φ1.0 m，井壁为C15无砂混凝土，壁厚0.5 m，井内自下而上分层填入中细沙、粗砂、碎石，并设置φ110 mmPE排水管将渗水导出。在导出管口设置量水堰，计量泉眼出流量(见图3)。

4 结 语

20世纪50～70年代修建的小型水利工程，因为受资金、设计与施工水平的影响，不同程度都存在一些问题；有些问题虽经多次处理，效果仍然不理想，成为了“疑难杂症”。本文以实际工程为例，就其存在的绕坝渗漏、山体基岩风化裂隙涌水、泄水建筑物综合质量问题等主要病险情，针对性地采取应急除险加固措施，达到良好的成效，对类似工程有一定的借鉴意义。