小型水庫常見病險及除險加固處理方法初探

車建波 周佳威

【摘? 要】我國很早就興建了許多小型水庫，考慮到當時興建技術(shù)條件、材料等的限制，導致其存在或多或少的問題，這將威脅到水庫的穩(wěn)定和下游居民的安全。論文根據(jù)其所在地質(zhì)、氣候等自然因素分析小型水庫經(jīng)常發(fā)生的病險和發(fā)生的原因，提出除險加固的處理方法，保障水庫的正常運作，提升水庫運轉(zhuǎn)性能。

【Abstract】Many small reservoirs were built in China very early. Considering the limitations of technical conditions and materials， there were more or less problems， which would threaten the stability of reservoirs and the safety of downstream residents. According to the natural factors such as geology and climate， this paper analyzes the risks that often occur in small reservoirs and their causes， and puts forward the treatment methods to eliminate risks and strengthen them， so as to ensure the normal operation of the reservoir and increase the operation performance of the reservoir.

【關(guān)鍵詞】小型水庫;病險;除險加固;處理方法

【Keywords】small reservoir; risks; risk removal and reinforcement; treatment methods

【中圖分類號】TV697.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）09-0182-03

1 引言

水利水電是我國的一項基礎(chǔ)性工程。小型水庫在全國范圍內(nèi)用于灌溉、發(fā)電和農(nóng)田養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著十分重要的作用，遍布全國各地開始興建小水庫，幫助當?shù)厣a(chǎn)生活。20世紀50年代至70年代達到興建高潮，建造了許多小水庫，因為當時的設(shè)計水準、建設(shè)技術(shù)、建設(shè)標準的水平較低，運營及維持管理不足，再加上年代久遠，到目前為止，在使用小水庫過程中存在多種多樣的病險危害，使得水庫安全存在隱患。隨著我國社會經(jīng)濟、建造技術(shù)的持續(xù)完善，要加強和整頓小型水庫，總結(jié)出大壩、溢洪道、輸水涵管經(jīng)常出現(xiàn)的問題，針對其進行一一排查，減少發(fā)生危險的可能性，進一步加大水庫的穩(wěn)固性，讓水庫能夠長時間地運作。

2 小型水庫常見病險及其成因

水庫如果出現(xiàn)病險而沒有進行有效處理，很大程度上會導致水庫建筑物出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，并且開裂處會越來越大，甚至造成潰壩決堤的情況。小型水庫常見的病險如下。

2.1 防洪能力低

小型水庫的性能表現(xiàn)有2個方面：一是提高水資源利用效率，讓其更好地灌溉當?shù)氐纳a(chǎn)工程;二是防洪，因為大部分小型水庫的建設(shè)都相對早，在當時對水庫的洪水需求量調(diào)整設(shè)計標準不高，如壩頂高度設(shè)計水庫不完善不能滿足蓄水要求，從而引起洪水超過壩頂發(fā)生堤壩崩塌意外事件。其他水庫由于水庫放水施工不完善，橫斷面的過流能力不高，溢洪道內(nèi)部積累了大量黏土，導致水庫放水功能下降等。

2.2 抗震能力差

小型水庫的抗震能力是評價水庫施工質(zhì)量的標準之一，對小型水庫出現(xiàn)的危險進行總結(jié)，可以看出很多水庫問題是抗震能力低下導致的結(jié)果，發(fā)生劇烈震動會造成水庫結(jié)構(gòu)發(fā)生龜裂、變形、浸水、崩塌等問題，從而對水庫壩基穩(wěn)固性產(chǎn)生影響。

2.3 壩體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定

重點出現(xiàn)在堤壩防滑穩(wěn)定性下降，堤壩傾斜面變形、崩塌、山體滑坡等現(xiàn)象，造成這些問題的重點是壩坡過于傾斜陡峭，對浸潤線的建造過高，從而影響到大壩的穩(wěn)固性，建造質(zhì)量不高，壩體載體的承載能力超過了其材料承載能力的范圍，最終會導致壩體開裂。

2.4 壩體滲漏

水庫大壩泄漏是經(jīng)常出現(xiàn)的水庫問題。水庫壩基、水庫庫肩、水庫庫體等地方經(jīng)常出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。其主要原因是水壩壩基在清理時不夠全面，水壩壩基的巖石開裂現(xiàn)象較為嚴重;在對水壩進行填充時選用材料與之不合或質(zhì)量不好，堅固性、滲透性沒有得到標準的要求，水庫壩基、水庫庫肩、水庫庫體出現(xiàn)開裂未做出任何防漏措施和進行防漏加固處理。

2.5 建筑物老化

由于長時間的工作，水力構(gòu)造物、管道及其他構(gòu)造物老化，使用老式機電設(shè)備等原因，導致一連串的崩塌、堵塞、損壞、截斷、水泄漏等問題，對水庫安全有重大影響，為危險情況的出現(xiàn)創(chuàng)造了機會。

2.6 管理缺失

對小型水庫的管理人員分配不合理，水庫管理過程中重點放在日常運作，忽略了對水庫的維護和日常監(jiān)看、測量工作，水庫的水位、雨量也沒有在相應時間更新和進行監(jiān)看、測量，缺少對水庫情況的前期預測和大壩觀測工作，導致水庫調(diào)度規(guī)定只是大概范圍，在管理過程中發(fā)現(xiàn)問題沒有制定出針對措施等，與小型水庫管理者本身的知識不夠和下?lián)苜Y金過少、管理不善有很大聯(lián)系。

3 小型病險水庫除險加固的必要性

3.1 工程隱患較多

針對當前的小型水庫建設(shè)而言，仍然存在較多的隱患，如陸壩高低程度以及后水坡比陡等就是其中主要存在隱患的問題之一，很多高地干砌石護坡逐漸失去了應有的防護作用，同時，在大壩背后缺乏相關(guān)的防護措施，若水庫發(fā)生了坍塌現(xiàn)象，便會使大面積的農(nóng)田被淹沒，甚至危及下游相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生命財產(chǎn)安全。

3.2 除險加固是充分利用水資源的需要

通常情況下，多數(shù)小型水庫主要的天坑板高程較低，這就容易造成水庫的安全隱患，且其主要的庫容較小，無法充分利用水資源。對于丘陵以及山區(qū)而言，土地存在的坡度較陡，存在比較的干旱的情況，無法保障水資源，就會降低生產(chǎn)。因此，需要強化對風險的消除措施，增強對小型水庫的建設(shè)力度，增加當?shù)氐霓r(nóng)田灌溉用水，同時強化小型水庫防護措施的建設(shè)，滿足地區(qū)對于水資源的需求。

3.3 水庫除險加固為水利多種經(jīng)營開辟新路

大多數(shù)危險的小型水庫位于村莊和城鎮(zhèn)附近。擴建水庫后，可以為養(yǎng)魚提供近1000英畝的水，增加每年可以養(yǎng)殖的魚的數(shù)量，并改善當?shù)氐娘嬍辰Y(jié)構(gòu)。寬闊的水面為當?shù)卮彐?zhèn)開辟新的旅游景點提供了機會，也為城市居民提供了一個休閑度假的優(yōu)雅場所。

4 小型病險水庫除險加固處理方法

4.1 保證基礎(chǔ)資料的完整、準確和可靠

水庫加固工程設(shè)計中的一個重要課題是根據(jù)新的水文資料對水庫的規(guī)模進行評估。這就要求水文氣象資料、水文地質(zhì)工程資料、工程勘察資料等基礎(chǔ)資料必須完整、準確、可靠。這些基礎(chǔ)資料的準確性將直接影響水庫加固工程的設(shè)計，特別是收集的資料在使用前必須經(jīng)過驗證。對不完整的地質(zhì)資料和調(diào)查要及時補充和完善。

4.2 采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備

針對小型危險水庫的建設(shè)時間追溯到二十世紀五六十年代，在當時設(shè)計、設(shè)施以及相關(guān)技術(shù)比較落后的背景下，嚴重缺乏新材料以及相關(guān)新工藝，導致水庫的建設(shè)方法比較落后，在加固方面無法采取相關(guān)的技術(shù)以及設(shè)施，僅采用人工計算的方式開展建設(shè)工作，嚴重影響了水庫的建設(shè)質(zhì)量。同時，針對壩基鋸切處理、過濾處理以及壩體鋸切防護方面未能采用新材料以及新技術(shù)，也是小型水庫存在問題的主要原因。為實現(xiàn)水資源的有效利用，需要強化采用現(xiàn)代水利工程的主要設(shè)計以及規(guī)劃理念，有效消除小型水庫存在的災害問題，強化對水資源的科學管理。

4.3 加強大壩防滲措施

小型水庫通常采取的防漏加固措施是灌漿，常見的有4種：

①填充式灌漿。當大壩本身存在蟻洞，空出的空間以及局部裂開時，使用填充物將漿液灌入大壩主體中，讓漿液根據(jù)本身的重力進行自上到下的添堵、壓縮，得到一個密封的個體，進而實現(xiàn)加固效果。

②劈裂式灌漿。對于部分質(zhì)量不好的水壩進行鞏固，第一選擇是劈裂灌漿的方法，鉆井沿水庫的軸心垂直排列，使灌漿注入洞中，形成一塊塊或更多連續(xù)不斷的泥墻。注入灰漿后，泥墻兩側(cè)的泥土密度也會增加，水壩的強度也會增加。這種劈裂灌漿技術(shù)投資少，但對注漿施工技術(shù)要求較高，施工人員需具有一定的技術(shù)水平以保證注漿質(zhì)量。

③帷幕灌漿。將具有一定材料比例的灰漿通過壓力裝置倒入地層或裂隙內(nèi)，使之分散、水泥化、固化，提高地層巖石基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)完整性和密度，制作地下蓄水帷幕，增加基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定性。由于帷幕灌漿具有低廉的費用和簡單的施工技術(shù)，帷幕灌漿技術(shù)經(jīng)常被用于小規(guī)模水庫項目的防水和加固。

④高壓噴射灌漿。有3種方法，即旋轉(zhuǎn)式噴射灌漿、擺動噴射灌漿和固定噴射灌漿。噴嘴的灌漿管通過打孔移送到土壤層預先設(shè)定好的位置，配置好的漿液在高壓泵中高速從噴嘴中壓射出來，在截斷土層沖擊的幫助下，原來的土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成新的冷凝液，從而提高支撐力。高壓噴射注漿技術(shù)廣泛應用于粘土或砂土基礎(chǔ)上，施工條件不受限制，質(zhì)量可靠。但是，注漿的費用比較昂貴，而且施工工藝也有一定的要求。

4.4 加強壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

小型水庫的加固對策主要內(nèi)容是加強建筑物的穩(wěn)定性和堅固性，并提高水庫的強度。在加固堤壩之前，首先應該調(diào)查和分析堤壩滑坡原因、掌握影響因素、確保加強技術(shù)等。對地基巖坡的山體滑坡加固技術(shù)，一般來說，如果坡度過急，水體的前端阻力就會減弱，如果下游壩的傾斜度不能滿足防滑要求，可按照上卸下加的原則采用平傾。其方法是對滑坡體的所有突出部位或滑坡體下部進行開挖，計算出安全臨界傾角，并及時修復或減小厚度。

4.5 對溢洪道的整改加固

當水槽溢流設(shè)計不充分，且地形和地質(zhì)條件允許時，可在水庫內(nèi)進行少量開挖加寬加深溢洪道，減少積水。在設(shè)計水槽時，應注意避免護欄陡坡處彎曲和能源浪費，溢洪道應采用澆筑混凝土襯里保護或條狀砂漿，用來做側(cè)墻的石墻。可采用混凝土或鋼筋混凝土來提高地板的耐水性能，然后定期清淤。

4.6 對輸水涵管的加固

如果供水涵管長時間使用，就可能導致基礎(chǔ)管道老化、下沉，不同的材料用于存儲配置不同地區(qū)，由于管道的變形將導致出現(xiàn)裂縫或泄漏情況，管道的選擇應該根據(jù)現(xiàn)場工程技術(shù)，當涵管與壩體材料發(fā)生滲漏時，可采用注漿、增加截水環(huán)、襯砌加固等方法進行補救。如果涵管的薄弱部分發(fā)生泄漏，可以用套管或土工膜來保護堵塞物，不能修復的必須進行重建。

4.7 加強對水庫的監(jiān)管維護

日常管理和后期維護工作同等重要。一是完善管理體制，管理有序、權(quán)責明確、問責明確。二是基礎(chǔ)資本投入，增加水庫，升級換代設(shè)備，為了保障舊的組件不會導致較小的并發(fā)癥誘導出重大事故。三是有必要引入先進的監(jiān)測設(shè)備，對水庫的操作進行實時檢測，過程中發(fā)現(xiàn)病害立即解決。

4.8 加固上游壩坡

加固上游壩坡可以加強大壩的填筑質(zhì)量，提高壩坡的穩(wěn)定性，防止上游壩坡受到水流和波浪的淘刷。加固上游壩坡的基本原則是盡量減輕大壩上部荷載，加大壩腳的荷載。加固上游壩坡的方法很多，在實際加固時應根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇相應的集中方案合理搭配。

①當壩頂較寬且不滿足抗滑穩(wěn)定需求時可以削坡放緩處理。②當壩坡角度太陡導致壩體失穩(wěn)可以采用培厚壩底減小坡腳來增大穩(wěn)定性。③當壩體存在局部材料性能較差導致失穩(wěn)的情況時，可以置換該部分的筑壩材料。④當壩體填筑材料砂性土較多，填筑密實度較差時，可以采用震沖或擠密砂樁的方式提高壩坡的填筑密實度。⑤在壩腳處砌筑漿砌石用來固定壩腳。

4.9 對壩肩進行處理

小型水庫大壩的防滲能力一般較差，當水位不超過設(shè)計水位時，大壩兩側(cè)的壩肩處就會出現(xiàn)滲漏，產(chǎn)生滲漏的主要原因是壩肩處的粉土或砂礫石存在滲漏通道。對繞壩滲透的處理方法具體如下：如果壩體上游兩側(cè)的山坡透水性較大，可以在上游山坡水線以下鋪設(shè)一些透水性較弱的材料，如土工膜等，這樣可以阻斷繞壩滲透的入口。

4.10 加固下游坡體

下游坡體常用的加固方式是培土加厚壩體，對坡體進行加固處理，提高坡體的穩(wěn)定性。在對下游坡體進行加固和放坡處理時，需要清除表面雜草及浮土。培土加厚壩體施工質(zhì)量的關(guān)鍵在于做好新舊砂土層的結(jié)合，常見的處理方式是在新舊圖層結(jié)合處設(shè)置一定的凹槽，為了便于開挖，凹槽的斷面選擇為梯形，利用凹槽的咬合作用提高加固質(zhì)量。

4.11 配置相應設(shè)備并加強人員培訓

一般來說，小型水庫在修建時都沒有任何安全檢測設(shè)備，那么在進行除險加固時一定要配齊設(shè)備，根據(jù)自身資金情況選擇水位計、雨量計這種自動化設(shè)備或人工觀測水尺這種人工設(shè)備。在選擇配備機電設(shè)備時，應以安全可靠、操作簡單耐用為原則。無論采用自動設(shè)備或是人工設(shè)備，都需要加大對水庫管理人員的技術(shù)培訓，能夠合理科學地使用這些設(shè)備，進而延長這些設(shè)備的使用壽命，并充分發(fā)揮這些設(shè)備的功能。

5 小型水庫除險加固時的注意事項

在對水庫進行除險加固之前，應充分對其必要性進行論證，避免出現(xiàn)水庫加固后也無法發(fā)揮其水庫的主要功能的情況。淤積是水庫的常見問題，水庫在運行的過程中應及時做好清淤和沖淤工作。對于淤積情況嚴重的水庫，可以考慮減少水庫的使用或進行報廢處理。對水庫進行除險加固處理時需要與水庫防洪使用相互協(xié)調(diào)，應盡量將工期安排在非汛期進行。

6 結(jié)語

水利工程的構(gòu)成要素中，小型水庫是關(guān)鍵因素之一，通過對老式小型水庫的修復和加固，可以有效提高水庫的運行效率，更好地為當?shù)厝嗣穹?wù)，促進當?shù)厣鐣?jīng)濟建設(shè)和發(fā)展。小型水庫建設(shè)的質(zhì)量不僅關(guān)系到國家建設(shè)、社會進步和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，而且密切關(guān)系到廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此，為保障人民生命財產(chǎn)安全，小型水庫的施工質(zhì)量需要放在更加突出的位置。

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