小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)探討

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1． 工程現(xiàn)狀

小型水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，這是公認(rèn)的。這些水庫(kù)主要是為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉水源，也為人民生活用水和工業(yè)用水提供水源，同時(shí)為防御洪水災(zāi)難也發(fā)揮了一定的重要作用，近年來(lái)越來(lái)越受到養(yǎng)殖業(yè)青睞，利用水庫(kù)養(yǎng)殖業(yè)已成了一項(xiàng)專門(mén)行業(yè)。然而，由于各種原因許多水庫(kù)都不同程度存在一些病險(xiǎn)問(wèn)題，尤其是上世紀(jì)50-70年代不平凡的特定的歷史條件時(shí)期由群眾投勞建成的水庫(kù)尾工和隱患較大較多，一直是水利行業(yè)長(zhǎng)期治理完善的重點(diǎn)之一。

這類水庫(kù)分布區(qū)域廣、多偏僻、壩型多、老化失修、欠完建、病種多、防洪標(biāo)準(zhǔn)低，工程本身質(zhì)量差，存在不同程度的滲漏，放水系統(tǒng)破損無(wú)法正常起閉，蓄水不正常，絕大部分工程帶病運(yùn)行且由村組級(jí)行政領(lǐng)導(dǎo)代管，達(dá)不到有關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，多位于深山狹谷的高位溪溝中，險(xiǎn)情大，形成的這些大量病險(xiǎn)水庫(kù)，不僅造成水庫(kù)不能正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮其效益，而且還嚴(yán)重威脅到下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理迫在眉睫。

2． 存在問(wèn)題

由于全縣的大多數(shù)水庫(kù)建于2O世紀(jì)50年代后期至7O年代初期，多屬“ 無(wú)”或“三邊”工程。因此，中小型水庫(kù)存在很多問(wèn)題：

① 病險(xiǎn)率高，病害嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，全縣現(xiàn)有小型水庫(kù)均有不同程度的險(xiǎn)情。防洪標(biāo)準(zhǔn)低、大壩滲漏、裂縫和壩坡滑塌、溢洪道泄洪標(biāo)準(zhǔn)不夠、放水建筑物不能發(fā)揮正常功能等問(wèn)題普遍存在。5座小(一)型水庫(kù)和22座小(二)型水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到部份除險(xiǎn)加固非常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)。

② 缺乏大壩安全觀測(cè)、水情測(cè)報(bào)和防汛搶險(xiǎn)設(shè)施，工程盲目運(yùn)行，極易失事。

③ 管理工作薄弱，特別是鄉(xiāng)村管理的小型水庫(kù)，日常管理和養(yǎng)護(hù)工作無(wú)人負(fù)責(zé)，安全管理責(zé)任無(wú)法落實(shí)。

3．小型水庫(kù)病險(xiǎn)原因分析及對(duì)策

3．1 壩基滲漏

很多病險(xiǎn)庫(kù)都存在壩基滲漏問(wèn)題，究其原因有很多，但大多數(shù)病險(xiǎn)水庫(kù)是在上世紀(jì)5O至70年代建成，屬于“三邊”工程，對(duì)壩基沒(méi)有很好地按技術(shù)要求進(jìn)行處理，不是清基不到位導(dǎo)致壩基與壩體接觸面成為滲水薄弱環(huán)節(jié)，就是截水槽的開(kāi)挖深度不夠，留下了滲水通道，或者壩體填筑標(biāo)準(zhǔn)不夠，壓實(shí)度根本滿足不了設(shè)計(jì)要求，給壩體穩(wěn)定埋下安全隱患。有些水庫(kù)的壩基滲漏是因?yàn)閴位挥诟采w層上，而覆蓋層的滲透系數(shù)大，允許滲透比降較低，原設(shè)計(jì)的壩基截水槽或者其它處理措施的深度沒(méi)有達(dá)到相對(duì)不透水層或者截水懸掛帷幕的深度不夠，不能有效的阻止?jié)B漏或延長(zhǎng)滲徑，甚至就根本沒(méi)有進(jìn)行壩基處理。針對(duì)這些情況，可結(jié)合覆蓋層的深淺、庫(kù)區(qū)情況、附近粘土料源實(shí)際進(jìn)行垂直截滲或者水平鋪蓋。如果覆蓋層很厚，而附近又有豐富的粘土料源，施工沒(méi)有太大困難，則采取水平鋪蓋是比較適宜的；相反，如果附近沒(méi)有粘土料源，覆蓋層又較薄，采取垂直防滲的優(yōu)越性就比較明顯。 垂直截滲墻的方案選擇中，還應(yīng)根據(jù)覆蓋層的顆粒級(jí)配情況，施工場(chǎng)地情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析進(jìn)行選擇。如覆蓋層為砂卵石，厚度超過(guò)30m，選擇混凝土截滲墻比較穩(wěn)妥；如果為粉細(xì)砂，厚度又較小，則采用高噴灌漿即可。例如同裕水庫(kù)和橫陂水庫(kù)就采用了高壓旋噴灌漿對(duì)壩基進(jìn)行加固，效果良好。

3．2 壩體滲漏

壩體滲漏多由于壩體填筑材料或者填筑標(biāo)準(zhǔn)不符合要求，密實(shí)度不夠，滲透系數(shù)偏大。針對(duì)類似這種情況，采取如下三種措施比較適宜：

①對(duì)壩體采用高壓旋噴灌漿造墻，或采用沖抓套井回填粘土造墻，來(lái)切斷壩體內(nèi)上、下游的滲水通道，以防止壩體滲漏。例如同裕水庫(kù)和橫陂水庫(kù)就采用了高壓旋噴灌漿對(duì)壩體進(jìn)行加固，效果良好。

②首先應(yīng)對(duì)壩體進(jìn)行必要的充填灌漿，增加壩體的密實(shí)度，然后在壩體上游坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜，要注意處理好土工膜與壩基的結(jié)合部位。

③采用劈裂灌漿，劈裂灌漿利用了壩體填筑的自然應(yīng)力狀態(tài)，是一種既節(jié)約又效果良好的措施。對(duì)于壩體填筑標(biāo)準(zhǔn)不符合要求的，可以劈裂兩排，不但可以在兩排之間形成很好的防滲層，而且因?yàn)槠涔酀{壓力較大，還可以在兩排灌漿孔以外的一定范闈內(nèi)，對(duì)壩體起到較好的加固作用。另外，還可以將壩基一定深度劈開(kāi)，對(duì)壩體和壩基的結(jié)合面也起到很好的防滲作用。

④根據(jù)工程的具體情況，采取往上游壩坡貼防滲斜墻、鋪設(shè)復(fù)合土工膜、加大壩體斷面等措施。例如大屋水庫(kù)的壩體加固就采用了臨水側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜和培土加厚的措施，效果良好。

3．3 壩體穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求

常見(jiàn)的原因有上游壩體滲透系數(shù)太小而坡比較陡，浸潤(rùn)線偏高，壩體斷面偏陡等。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，壩體穩(wěn)定應(yīng)對(duì)正常運(yùn)行期的上下游壩坡、水位驟降的上游壩坡、一定蓄水位與地震組合的上下游壩坡、施工期上下游壩坡進(jìn)行抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。

如果上游壩體滲透系數(shù)太小而坡比較陡，使得在水位驟降工況下，上游壩體內(nèi)的水不能及時(shí)排出壩體，增大了土體重量(此時(shí)一般為飽和容重)，由于含水量大而減小了凝聚力和內(nèi)摩擦角，從而造成上游坡失穩(wěn)，處理措施一般是減緩壩坡。

如果浸潤(rùn)線偏高，說(shuō)明壩下游坡腳的排水不暢，壩體各層之間的滲透性不完全符合逐漸增大的原則，處理措施主要是增加壩體內(nèi)部排水和壩坡腳排水體，一般采用貼坡棱體排水。當(dāng)然也可放緩壩坡，但往往不經(jīng)濟(jì)。例如同裕水庫(kù)加固工程，因原下游坡腳被小魚(yú)池堵死，導(dǎo)致下游坡腳排水不暢，通過(guò)可放緩壩坡與壩腳之間設(shè)置導(dǎo)滲溝，增加貼坡排水棱體，使排水口外露，徹底疏通了排水通道，除險(xiǎn)加固以后，運(yùn)行良好。

壩體斷面偏陡一般采取的措施是加培斷面，如果工程實(shí)際情況允許，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，也可住下游加培。需要注意，在這種情況下應(yīng)復(fù)核施工期壩坡穩(wěn)定。除險(xiǎn)加固后，水庫(kù)運(yùn)行良好。

3．4 溢洪道布置不合理、泄洪標(biāo)準(zhǔn)不夠

多數(shù)病險(xiǎn)水庫(kù)的溢洪道設(shè)計(jì)平面布置不盡合理，這種情況多出現(xiàn)在巖石基礎(chǔ)上，由于多為人工開(kāi)挖，所以經(jīng)常按照巖體的堅(jiān)硬程度變化，隨意性較大，很少能按設(shè)計(jì)斷面與線路完成施工。尤其是控制段的堰型，即不是WES堰，也不是直坎寬頂堰(駝峰堰非常少見(jiàn))，梯形的斷面型式居多，這與當(dāng)時(shí)的施工水平也有很大關(guān)系，造成泄洪時(shí)流量系數(shù)和過(guò)水?dāng)嗝娌粔?，從而泄洪能力不足?/span>

常見(jiàn)的問(wèn)題還有縱剖面設(shè)計(jì)、消能設(shè)施設(shè)計(jì)不合理，甚至無(wú)消能防沖設(shè)施，空蝕破壞嚴(yán)重，經(jīng)常是泄一次洪就被破壞一次，坡與坡的銜接、泄槽與消力池的銜接非常的不合理，又沒(méi)有補(bǔ)氣措施，所以經(jīng)?？瘴g破壞。

溢洪道的泄槽底板下的排水措施很薄弱，有的根本沒(méi)有排水系統(tǒng)，從而泄洪時(shí)造成失穩(wěn)破壞。

針對(duì)以上情況，應(yīng)該根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL252—2000)，結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)平面布置、控制段、泄槽、排水、消能設(shè)施等進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)合水庫(kù)調(diào)洪，認(rèn)真復(fù)核泄量，使其滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

3．5 放水設(shè)施老化失修，不滿足原設(shè)計(jì)要求

這種情況多出現(xiàn)于病險(xiǎn)水庫(kù)，原工程絕大多數(shù)為放水臥管，年久失修，淤積嚴(yán)重，不能滿足放水要求，一般應(yīng)廢棄原放水臥管，另建放水斜管和放水隧洞。但要充分考慮水庫(kù)淤積發(fā)展對(duì)放水的影響。

3．6 其他常見(jiàn)病害

其它常見(jiàn)的病害還有：上游壩坡無(wú)護(hù)坡、下游壩坡無(wú)排水或者排水系統(tǒng)不完整、壩頂寬度不足、壩頂高度不夠、背水坡腳無(wú)反濾、無(wú)監(jiān)測(cè)設(shè)施等等，針對(duì)這些問(wèn)題，應(yīng)該根據(jù)工程等級(jí)，嚴(yán)格按照《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274—2001)進(jìn)行完善設(shè)汁，這里不再累贅。

應(yīng)該說(shuō)明的是，不論什么病害，均應(yīng)認(rèn)真分析原因，結(jié)合工程實(shí)際，進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后合理選擇方案，不能盲目或者主觀的采取措施，避免采取的措施不力，造成投資浪費(fèi)。

除上述工程措施外，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)資料的整理和分析，為工程的安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)；加強(qiáng)非工程措施的投入和管理，對(duì)施工質(zhì)量的管理和加固后工程運(yùn)行的管理。

4．結(jié) 語(yǔ)

小型病險(xiǎn)水庫(kù)數(shù)量多、病險(xiǎn)程度嚴(yán)重。先做好小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作對(duì)促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保障社會(huì)穩(wěn)定意義重大。而要做好除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，是要對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，為除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案提供工程依據(jù)，這樣才能達(dá)到病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的目的。