中小型水庫病險原因及其加固技術(shù)

程運(yùn)業(yè)

（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠233000）

1 前言

我國大部分水庫修建于20世紀(jì)50~70年代，其中中小型水庫占絕大多數(shù)，主要分布在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，以農(nóng)業(yè)灌溉為主；部分的水庫還兼有水力發(fā)電、供水、防洪、旅游等作用。但由于受當(dāng)時施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制，加之經(jīng)過近50多年的運(yùn)行，部分水庫存在庫壩區(qū)滲漏、壩體裂縫、庫岸失穩(wěn)、淤積嚴(yán)重等問題，甚至發(fā)生了大壩潰決事故，給社會及經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失。因此，我們水利從業(yè)人員需要從科學(xué)技術(shù)的角度分析中小型水庫病險原因，并探討采取如何的加固措施，這對今后加強(qiáng)水利建設(shè)是十分必要的。

2 中小型水庫出現(xiàn)病險的主要原因

2.1 水庫庫壩區(qū)滲漏

壩址選擇不合理。例如，在石灰?guī)r地區(qū)沒有在庫區(qū)內(nèi)壩址附近有隔水巖層的地方建壩，而選擇其他地理位置不好的地方。

壩基基礎(chǔ)處理不當(dāng)。許多壩基，特別是一些土石混合壩，在清基時不徹底；回填土料，并且存在粘土防治層厚度過薄，起不到理想的效果。

壩肩處理不當(dāng)。在建國后不久修建的中小型水庫，大多是沒有經(jīng)過周密的施工設(shè)計，存在搶時間，趕進(jìn)度，從而忽視質(zhì)量，有的甚至將左右兩壩肩的覆蓋土取來進(jìn)行筑壩，從而導(dǎo)致兩壩肩覆土變薄，甚至沒有覆蓋層，全部巖石裸露。在水的長期侵蝕作用下，巖石沿節(jié)理裂隙溶蝕，久而久之就發(fā)育成滲水通道而滲漏，或剩下的薄層覆蓋土被水壓穿而出現(xiàn)漏水。

2.2 壩體裂縫

溫度因素影響。在北方地區(qū)，冬夏溫差較大，受熱脹冷縮作用，壩面護(hù)坡塊石經(jīng)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)。尤其是冬季，冰面與壩體相接處，由于冰推動作用，使處于不穩(wěn)定的護(hù)坡塊石運(yùn)動加劇，形成隆起、堆積，冰面融化后，隆起堆積起來的護(hù)坡塊石又自由滑落下來，難以恢復(fù)原狀，長此以住，護(hù)坡遭到破壞。

施工質(zhì)量問題。壩體斷面不安全，填筑質(zhì)量差，壩肩與岸坡接茬不良，在施工中清基不徹底。土壩塊石護(hù)坡在施工過程中，常常由于塊石砌筑不緊密墊層不實(shí)，經(jīng)長期自然沉落和冰脹、水沖等綜合作用，使護(hù)坡體局部坍陷、下滑，個別塊石從護(hù)坡體中擠出在外，造成整個壩坡凸凹不平，產(chǎn)生裂縫。

2.3 庫岸失穩(wěn)

浪蝕作用。中小型水庫多位于山間峽谷，風(fēng)速小，水庫彎道多，吹程較小，故風(fēng)浪作用一般較小。一般出現(xiàn)塌岸的中型水庫多屬于平原水庫，如河南官廳水庫等，一般頻繁出現(xiàn)的風(fēng)浪坡高為40~60cm，有時可達(dá)100cm以上，浪蝕作用大。

浸泡與重力作用。水庫蓄水后，庫岸長期在水的浸泡作用下，巖土產(chǎn)生了物理化學(xué)、孔隙靜水壓力和動水壓力等效應(yīng)，并引發(fā)的中小型滑坡、崩塌和泥石流等，對水庫的安全運(yùn)用和水土保持以及庫岸邊人民生命財產(chǎn)的安全都構(gòu)成了較大的威脅。

2.4 水庫淤積

部分中小型水庫存在淤積嚴(yán)重的現(xiàn)象。由于水庫上游水土流失嚴(yán)重及水庫本身缺少排沙底洞等原因，導(dǎo)致淤積嚴(yán)重，使得一些水庫己無效益，防洪和興利矛盾十分突出。據(jù)最新統(tǒng)計可知，70~85%的水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，主要原因是洪水分析成果不準(zhǔn)，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，泄洪能力不足。

3 病險水庫的加固處理措施

3.1 柔性及剛性防滲技術(shù)

柔性防滲技術(shù)，即對大面積滲漏、沒有集中滲漏通道的庫壩區(qū)，并且坡度在小于24°的大壩，首先要對集中漏水通道進(jìn)行處理，例如開挖回填混凝土塞，自流灌水泥漿、水泥砂漿等封堵滲；同時注意周邊固結(jié)措施要得當(dāng)，且需要用混凝土截水墻截到隔水巖層或不透水部位上，共同組成防滲體。

剛性防滲，即混凝土防滲。適宜覆土較薄、坡度在25~45°之間的巖石基面的岸坡滲漏區(qū)；其關(guān)鍵是根據(jù)所受水頭選好混凝土標(biāo)號、鋪蓋的厚度和確定水灰比。施工的時候應(yīng)打掉巖基面的尖角，清除面上的泥垢、油污等雜質(zhì)和強(qiáng)風(fēng)化的破碎巖石，用水洗凈后再)墊上2~3 cm厚的水泥砂漿，最后澆筑上混凝土?；炷翝仓駬v密實(shí)，養(yǎng)護(hù)2ld。對大面積的混凝土防滲鋪蓋要作分塊處理，每塊尺寸以4m×5m為宜，塊間分縫處作好止水處理。

3.2 高壓噴射灌漿防滲加固技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)的基本原理是利用射流作用切割摻攪地層，改變原地層的結(jié)構(gòu)和組成，同時灌入水泥漿或混合漿形成凝結(jié)體，借以達(dá)到加固地基和防滲的目的。該技術(shù)技術(shù)是利用工程鉆機(jī)造孔至設(shè)計處理的深度后，然后把帶有噴頭的灌漿管放進(jìn)下土層的預(yù)定位置，采用高壓把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，土粒從土體上剝落下來后，一部分細(xì)小土粒隨著漿液冒出地面，其余部分與灌入的漿液混合摻攪，在土體中形成凝結(jié)體。

高壓噴射灌漿技術(shù)主要用于壩基加固，優(yōu)點(diǎn)是不需對地基進(jìn)行開挖，即可在地基某一深度建造符合設(shè)計要求的防滲體。其形式分為旋噴、擺噴和定噴。

3.3 劈裂灌漿防滲加固技術(shù)

土壩劈裂灌漿技術(shù)是我國首創(chuàng)研究成功的處理病險堤壩經(jīng)濟(jì)而有效的一項(xiàng)新技術(shù)。在此以前處理堤壩隱患大都采用構(gòu)筑混凝土防滲墻，存在工程造價高、施工復(fù)雜技術(shù)問題。劈裂灌漿技術(shù)工作原理是在壩體中心縱向軸線上，以漿料為能量載體，施加一定的灌漿壓力，有控制性地劈裂壩體，灌入粘土漿料。通過漿料與壩體的互壓固結(jié)作用，在壩體內(nèi)形成密實(shí)、豎直、連續(xù)的粘土防滲墻，讓裂縫、洞穴及水平夾層等隱患均得到充填、擠壓和密實(shí)，從而提高壩體防滲性能，達(dá)到防滲加固目的。此外，泥漿在排水固結(jié)時，析出的水?dāng)U散、濕陷、密實(shí)壩體，也改善了土壩內(nèi)部應(yīng)力狀況，加固了土壩的變形穩(wěn)定問題。這種防滲加固技術(shù)措施，簡單易行便于施工，且可就地取材造價低廉。

3.4 混凝土截水墻及粘土鋪蓋技術(shù)

混凝土截水墻技術(shù)。對未設(shè)壩前防滲鋪蓋的壩體及左右岸坡，由于清除現(xiàn)有淤泥工程量大，投資大，而有的因庫水不能放干而無法清除，故只有設(shè)置混凝土截水墻或其它防滲帳幕?；炷两厮畨?yīng)截到不透水巖層上，或截到不透水部位，與其它防滲體連為整體。粘土鋪技術(shù)適用于粘土料場豐富的水庫。對于已建成土壩的壩基滲漏，特別是當(dāng)不透水層比較深的情況下，一般做垂直防滲墻(或截水槽)比較困難，則采用粘土鋪蓋。粘土鋪蓋長度一般不小于3~5倍壩前水深，鋪蓋厚度一般在上游段不小于0.5 m，與壩體相接處不小于1~2 m。

4 總結(jié)

中小型水庫是我國水利設(shè)施中不可缺少的組成部分，但由于歷史條件限制，部分水庫存在多種復(fù)雜的問題，在分析病險原因的基礎(chǔ)上，根據(jù)各個水庫的實(shí)際情況對部分水利設(shè)施進(jìn)行加固處理，對水庫的安全運(yùn)行起到重要的作用。總之，加強(qiáng)對中小型水庫的日常養(yǎng)護(hù)維修工作，確實(shí)保證水庫的安全運(yùn)行。

[1]白永年，中國堤壩防滲加固新技術(shù)[M]，北京：中國水利水電出版社，2001年。

[2]賈智明，甘肅省小型水庫潰壩事故分析及防止措施[J]，甘肅水利水電技術(shù)，2004第3期。

[3]蹇安賢，巖溶地區(qū)中小型水庫庫壩區(qū)滲漏處理措施[J]，貴州水利，2004第1期。

[4]高鐘璞，大壩基礎(chǔ)防滲墻［M］，北京：中國電力出版社，2000年。