淺談利川小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程實(shí)踐

楊克榮

（湖北省利川市水利水產(chǎn)局，445400，利川）

關(guān)鍵詞：小型水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；水庫(kù)病害；加固措施；利川

利川市隸屬于湖北省恩施土家族苗族自治州，年平均降雨量1 200～1 400 mm，每年4月開(kāi)始即進(jìn)入雨季，直至10月為多雨洪水期。新中國(guó)成立以來(lái)，利川市先后建成了一大批水庫(kù)工程，共有注冊(cè)登記水庫(kù)50座，總庫(kù)容17 765.6萬(wàn)m3，其中中型水庫(kù)4座，總庫(kù)容14 011.0萬(wàn)m3；小（1）型水庫(kù)14座，總庫(kù)容2 933.6萬(wàn)m3；小（2）型水庫(kù) 32座，總庫(kù)容 821.0萬(wàn) m3。2006年開(kāi)始利川市對(duì)小型水庫(kù)開(kāi)展安全鑒定和除險(xiǎn)加固工作，目前全市所有病險(xiǎn)小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作已基本完成。

一、利川水庫(kù)病害情況

由于我國(guó)水庫(kù)特別是小型水庫(kù)大部分都建于新中國(guó)成立初期，基于當(dāng)時(shí)的資金、技術(shù)、施工、管理水平及時(shí)代背景，水庫(kù)建設(shè)存在一系列問(wèn)題，導(dǎo)致水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中險(xiǎn)情頻現(xiàn)。特別是小型水庫(kù)的低矮土石壩，由于后期管理薄弱，垮壩事件時(shí)有發(fā)生。根據(jù)有關(guān)部門(mén)對(duì)2000年全國(guó)垮壩進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，壩高小于30 m的低壩占總垮壩數(shù)的96.5%，土石壩占垮壩總數(shù)的97.8%，由此可見(jiàn)小型土石壩除險(xiǎn)加固的重要性。利川市水庫(kù)以小型水庫(kù)為主，共有小型水庫(kù)46座，壩高均小于30 m，且以土壩及土石混合壩為主。據(jù)水庫(kù)相關(guān)調(diào)查及安全鑒定成果，利川市小型水庫(kù)由于資金缺乏，管理薄弱，普遍存在嚴(yán)重病害和險(xiǎn)情。

1.小型水庫(kù)存在的主要病害

利川市小型水庫(kù)存在的病害主要有：①防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，部分水庫(kù)大壩壩頂超高不足、溢洪道下泄能力不足、溢洪道消能設(shè)施結(jié)構(gòu)尺寸不滿足要求或未設(shè)消能設(shè)施。②壩體、壩基、壩肩、溢洪道、涵管滲漏嚴(yán)重，如存在大壩背水坡大面積散浸、壩基滲漏、壩肩繞滲、溢洪道滲漏、涵管與壩體接觸部位滲漏等現(xiàn)象。③輸、放水及泄洪建筑物老化失修較為普遍。④金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，管理設(shè)施、觀測(cè)設(shè)備不完善等問(wèn)題普遍存在。⑤管理薄弱，特別是小型水庫(kù)尤為明顯。從水庫(kù)構(gòu)筑物分析主要存在如下問(wèn)題：

（1）大壩方面

小型水庫(kù)大壩以土石壩為主，迎水面護(hù)砌結(jié)構(gòu)基本為干砌塊石或者自然坡，背水坡多為自然草皮，排水體以貼坡排水體和排水棱體為主。大壩填土經(jīng)過(guò)幾十年固結(jié)及運(yùn)行后，目前大壩結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，基本滿足規(guī)范要求，現(xiàn)主要問(wèn)題有：大壩壩基、壩體、壩肩滲漏；迎水坡護(hù)砌結(jié)構(gòu)破壞，反濾結(jié)構(gòu)缺失，或設(shè)置不合理；背水坡雜草叢生，雨淋沖刷嚴(yán)重，排水體結(jié)構(gòu)破壞，設(shè)置不滿足規(guī)范要求；壩頂高程不滿足要求；大壩普遍未設(shè)觀測(cè)設(shè)施。

（2）溢洪道方面

溢洪道多為開(kāi)敞式設(shè)于兩岸山體，護(hù)砌結(jié)構(gòu)基本采用漿砌塊石和條石，多數(shù)沒(méi)有消能防沖設(shè)施。主要存在問(wèn)題：泄流能力不足，護(hù)砌結(jié)構(gòu)破壞或未護(hù)砌，無(wú)消力池或消力池淤積嚴(yán)重或結(jié)構(gòu)不滿足消能防沖要求。

（3）放水涵洞方面

放水涵洞以穿壩箱涵或涵管為主，啟閉設(shè)備主要采用堵塞進(jìn)口放水斜管或手搖簡(jiǎn)易啟閉機(jī)。存在的主要問(wèn)題：部分涵管存在滲漏現(xiàn)象，轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)蓋銹蝕嚴(yán)重關(guān)閉不嚴(yán)，啟閉設(shè)備簡(jiǎn)陋，普遍未建啟閉房。

（4）防汛道路方面

防汛道路基本為山區(qū)土路，道路崎嶇，坡度大，車(chē)輛通行困難。

2.病害原因分析

（1）防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低

水庫(kù)新建時(shí)缺乏水文資料或水文系列較短，造成水文計(jì)算成果誤差較大，且大量水庫(kù)新建時(shí)未進(jìn)行水文計(jì)算。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水庫(kù)下游防洪對(duì)象重要性凸顯，防洪標(biāo)準(zhǔn)隨之提高。另外，防浪墻的不完整和局部破壞造成壩頂超高不足。

（2）基礎(chǔ)處理不當(dāng)

囿于當(dāng)年特殊的時(shí)代背景及條件，這些水庫(kù)基本屬于“三邊”工程，壩基地質(zhì)條件不明，壩基處理不當(dāng)，由此導(dǎo)致壩基和壩肩滲漏；壩體壓實(shí)度不能滿足規(guī)范要求，且分層碾壓接觸面處理不當(dāng)?shù)仍斐蓧误w滲漏。另外，溢洪道、涵管等與壩體壩肩接觸部位處理不當(dāng)，引起溢洪道、涵管滲漏。

（3）資金缺乏

由于資金缺乏不能及時(shí)維修，造成輸水、放水及泄洪建筑物老化失修，金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，管理設(shè)施、觀測(cè)設(shè)備等不完善。

二、除險(xiǎn)加固的對(duì)策措施

1.提高防洪標(biāo)準(zhǔn)

主要措施：①適當(dāng)加高大壩,提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。②除挖掘已有泄洪建筑物潛力外,擴(kuò)寬或加深原溢洪道，增加泄洪流量,加大泄洪能力。③增設(shè)或改造消能設(shè)施。

根據(jù)水庫(kù)主要服務(wù)對(duì)象采取不同措施，如對(duì)超高不足、以灌溉為主的水庫(kù)可增設(shè)防浪墻。根據(jù)溢洪道下泄流量，結(jié)合原有消能設(shè)施及實(shí)際地質(zhì)地形建設(shè)合理的消能設(shè)施。

2.壩體、壩基、壩肩防滲

一般防滲處理的原則是“上堵中截下排”。

（1）壩體防滲措施

壩體滲漏的防滲措施主要有充填灌漿、劈裂灌漿、黏土斜墻防滲、土工膜防滲及套井回填黏土防滲墻。據(jù)對(duì)利川多座水庫(kù)壩體防滲方案造價(jià)、施工難度及效果進(jìn)行比較，土工膜防滲應(yīng)用普遍、技術(shù)成熟，具有造價(jià)低、施工質(zhì)量容易監(jiān)督等優(yōu)點(diǎn)，能有效減少壩體滲漏量、降低浸潤(rùn)線，提高壩體穩(wěn)定性，同時(shí)可結(jié)合迎水坡護(hù)砌體進(jìn)行翻砌，因此壩體防滲方案推薦采用土工膜防滲。

對(duì)于壩后貼坡排水，目前水庫(kù)壩后排水體以貼坡排水體和排水棱體為主，建議原來(lái)無(wú)排水反濾結(jié)構(gòu)或原為貼坡排水體的大壩仍采用貼坡排水結(jié)構(gòu)；排水棱體失效的，建議結(jié)合壩前防滲措施改造成貼坡排水體，不建議對(duì)排水棱體進(jìn)行翻砌。

（2）壩基和繞壩滲漏處理

據(jù)對(duì)多個(gè)水庫(kù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告分析，目前利川水庫(kù)大壩基礎(chǔ)主要為殘積黏性土、沖積土、粉質(zhì)黏性土、強(qiáng)分化花崗巖，帷幕灌漿具有良好的適用條件。同時(shí)據(jù)對(duì)利川多座水庫(kù)壩基和繞壩滲漏防滲方案造價(jià)、施工難度及效果進(jìn)行比較，帷幕灌漿具有施工工藝成熟、與壩體防滲體容易連接等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)對(duì)帷幕灌漿在銅鑼關(guān)等多個(gè)水庫(kù)應(yīng)用效果調(diào)查，帷幕灌漿防滲效果良好，推薦采用帷幕灌漿方案進(jìn)行壩基和繞壩滲漏處理。

3.水庫(kù)其他類(lèi)型病害處理

①構(gòu)筑物護(hù)砌破損老化。結(jié)合建筑材料、水庫(kù)施工條件及盡量利用原材料等要求，同時(shí)經(jīng)對(duì)多座水庫(kù)構(gòu)筑物護(hù)砌方案進(jìn)行對(duì)比，推薦迎水坡采用混凝土面板護(hù)砌，背水坡采用網(wǎng)格草皮或人工草皮護(hù)坡，對(duì)于溢洪道等其他砌體建議采用漿砌塊石或混凝土邊墻結(jié)構(gòu)。

②金屬結(jié)構(gòu)不能正常運(yùn)行。主要是因放水涵洞進(jìn)口放水斜管損毀及啟閉設(shè)備銹蝕老化造成，建議放水涵洞改造為壩后閘閥式或斜拉式平板閘門(mén)，啟閉設(shè)備更換為手動(dòng)或手動(dòng)電動(dòng)兩用啟閉機(jī)。據(jù)對(duì)使用上述設(shè)備的水庫(kù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，啟閉設(shè)備運(yùn)行良好，操作管理方便，效果較好。

③啟閉房、管理房缺失或不能使用。對(duì)此應(yīng)采取新建做法，為水庫(kù)管理提供必要條件。

④防汛道路問(wèn)題。有條件的應(yīng)進(jìn)行硬化道路，資金短缺的可修建泥結(jié)石路面。同時(shí)應(yīng)做好道路排水設(shè)施，有條件的盡量按四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)改造道路的豎線，無(wú)條件的應(yīng)盡量減小道路坡度。

⑤水庫(kù)觀測(cè)設(shè)施普遍不完善。建議有條件的按規(guī)范布設(shè)變形、滲漏、雨量、水位的觀測(cè)設(shè)施，考慮水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)多年固結(jié)后壩體趨于穩(wěn)定，根據(jù)各水庫(kù)實(shí)際（資金等問(wèn)題）可暫不設(shè)變形觀測(cè)設(shè)施，雨量、水位等觀測(cè)設(shè)施盡量采用自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。

三、除險(xiǎn)加固工作應(yīng)注意的問(wèn)題

結(jié)合參與小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的實(shí)踐體會(huì)，歸納出幾個(gè)需要注意的常見(jiàn)問(wèn)題，以期對(duì)今后小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施起到一定的借鑒作用。

1.安全鑒定深度不足，影響鑒定結(jié)論準(zhǔn)確性

部分水庫(kù)安全鑒定成果深度不足,缺乏必要和有針對(duì)性的地質(zhì)勘探及其分析研判。有的工程地質(zhì)勘探工作量不夠，勘探試驗(yàn)的針對(duì)性較差，達(dá)不到工程除險(xiǎn)加固工作的要求,部分安全鑒定成果有重大遺漏或缺陷。水庫(kù)安全評(píng)價(jià)定性分析較多、定量分析較少或分析依據(jù)不足，不能得出正確的大壩病險(xiǎn)問(wèn)題鑒定結(jié)論。

2.基礎(chǔ)資料缺乏,難以滿足設(shè)計(jì)需要

大多數(shù)水庫(kù)建于20世紀(jì)50～70年代,原設(shè)計(jì)資料不齊全,運(yùn)行管理不規(guī)范,設(shè)計(jì)工作所需要的工程水文資料、運(yùn)行管理資料缺乏,工程地質(zhì)勘探等基礎(chǔ)工作不到位,難以滿足正常設(shè)計(jì)要求。同時(shí)還存在洪水標(biāo)準(zhǔn)選取分析不足的問(wèn)題。

3.方案比選不充分,處理措施缺乏針對(duì)性

由于基礎(chǔ)資料缺乏等因素,部分除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案合理性較差,主要表現(xiàn)為：除險(xiǎn)加固方案針對(duì)性不強(qiáng)；方案比選不深入；部分水庫(kù)將正常蓄水位、總庫(kù)容、興利庫(kù)容等水庫(kù)主要特征指標(biāo)做了較大調(diào)整,工程投資增加較多；不重視管理設(shè)施建設(shè)和忽視管理隊(duì)伍的需求；施工方法、工藝選擇及工期安排不當(dāng)。

此外，工程概算編制方面普遍存在編制依據(jù)不合理、標(biāo)準(zhǔn)較高等問(wèn)題,會(huì)導(dǎo)致工程投資偏大。

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責(zé)任編輯 張金慧

中圖分類(lèi)號(hào)：TV62

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：：B

文章編號(hào)：：1000-1123（2017）08-0027-02

收稿日期：2017-01-12

作者簡(jiǎn)介：楊克榮，工程師。