紅河州病險(xiǎn)水庫主要問題及除險(xiǎn)策略

楊 燕，鐘喬平

（云南省紅河州水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院，云南 蒙自 661199）

1 概述

隨著興建水庫工程的大力推進(jìn)，截止2020年底，紅河州興建各類水庫483座， 其中5.6%的中型水庫、17.8%的?。ㄒ唬┬退畮?、76.6%的?。ǘ┬退畮欤瑝涡鸵酝潦瘔螢橹?。 這些水庫為防御洪水災(zāi)害和保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重要作用。 但紅河州早期修建的水庫大壩普遍存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、泄洪能力不足、清基不徹底，筑壩材料控制不嚴(yán)，壓實(shí)度不足、防滲體系不完善、滲漏嚴(yán)重、監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善、金屬結(jié)構(gòu)老化等一系列工程質(zhì)量缺陷和安全隱患。 而病險(xiǎn)水庫直接涉及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全， 并影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定， 因此對(duì)病險(xiǎn)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固十分必要和緊迫。

2 病險(xiǎn)水庫存在的主要問題

經(jīng)過2020年完成的150多項(xiàng)大壩安全評(píng)價(jià)工作統(tǒng)計(jì)，存在的主要問題：

2.1 泄洪能力不足

部分水庫由于原設(shè)計(jì)采用的水文資料較老，原推求的洪水偏小， 現(xiàn)狀泄洪設(shè)施溢洪道不能安全下泄設(shè)計(jì)洪水； 部分水庫由于泄洪設(shè)施溢洪道下游有重要軍事設(shè)施，不允許泄洪。 水庫的泄洪能力不足，防洪安全不滿足規(guī)范要求。

2.2 抗震標(biāo)準(zhǔn)偏低

依據(jù)GB18306—2015《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》和GB51247—2018《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》復(fù)核工程地震基本烈度、地震動(dòng)峰值加速度、設(shè)防類別，一些水庫地震動(dòng)峰值加速度取值低， 對(duì)大壩進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核后，大壩抗震穩(wěn)定復(fù)核成果不滿足規(guī)范要求。如果遇到地震等情況，壩體就會(huì)出現(xiàn)裂縫、沉陷、變形和滑塌等現(xiàn)象。

2.3 存在滲漏問題

主要表現(xiàn)：①壩基滲漏，主要通過壩基未處理的第四紀(jì)沖洪積層、風(fēng)化層及透水的裂隙向下游滲漏；②壩體滲漏， 主要形式是沿壩體產(chǎn)生的縱向裂縫及結(jié)構(gòu)面發(fā)生的集中滲漏；③繞壩滲漏，主要表現(xiàn)在兩壩肩，壩體與基巖的結(jié)合層面上的滲漏，以及通過風(fēng)化層、透水的破碎帶向下游繞滲。

2.4 壩體變形嚴(yán)重

部分水庫大壩沉降不均勻， 壩頂沿壩軸線方向出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)裂縫，裂縫貫穿整個(gè)壩頂，其中裂縫最大寬度達(dá)11.3cm，高差6.8cm（前低后高），位于大壩最大壩高位置； 上游壩坡混凝土預(yù)制塊護(hù)坡出現(xiàn)擠壓變形，上游壩面戧臺(tái)中間部位沉陷，兩邊上翹；大壩變形與庫水位密切相關(guān)，大壩變形規(guī)律異常，存在危及安全運(yùn)行的異常變形。

2.5 豎井爬梯銹蝕老化

現(xiàn)有的水庫豎井橫斷面為矩形， 豎井結(jié)構(gòu)不具備檢修交通功能，往往只能通過隧洞放空后，自上游或下游隧洞進(jìn)入檢修，檢修路徑長(zhǎng)、難度大。 原豎井井壁雖設(shè)置有簡(jiǎn)易的鋼爬梯，但隨著水庫運(yùn)行多年，鋼爬梯銹蝕老化，未設(shè)置護(hù)籠，由于豎井較高，檢修人員需系安全帶下井檢修，安全條件極差。

圖1 鋼爬梯上覆有水垢，檢修條件差

圖2 鋼爬梯銹蝕老化，檢修安全條件差

2.6 隧洞洞壁開裂、潮濕滲水，在施工縫、變形縫的薄弱位置產(chǎn)生滲漏

水工隧洞在混凝土澆筑結(jié)束后， 由于山體內(nèi)地下水的滲流通道被封堵，易形成較高的外水壓力，使襯砌混凝土在施工縫、 變形縫的薄弱位置產(chǎn)生潮濕滲水、滲漏。

圖3 洞壁潮濕滲水、洞頂見鈣化沉淀物懸掛

圖4 洞頂白色鈣化沉淀物懸掛，環(huán)狀滴水

2.7 金屬結(jié)構(gòu)老化和機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)行

隧洞閘門經(jīng)過多年運(yùn)行后，易出現(xiàn)閘門銹蝕、止水老化、鋼絲繩老化、螺桿銹蝕、彎曲變形、啟閉時(shí)有卡阻現(xiàn)象等問題， 存在極大的安全隱患， 尤其在汛期，由于閘門不能正常啟閉，給工程安全度汛帶來極大壓力。部分隧洞工作閘門損壞，僅依靠檢修閘控制流量，應(yīng)急能力差，存在安全隱患。

圖5 隧洞工作閘門銹蝕嚴(yán)重，銹蝕率100%

圖6 螺桿啟閉機(jī)銹蝕嚴(yán)重，銹蝕率60%

2.8 監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善

紅河州中型、?。ㄒ唬┬退畮煊邪踩O(jiān)測(cè)設(shè)施，?。ǘ┬退畮旎緹o安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。 即使有監(jiān)測(cè)設(shè)施的，又有很大一部分存在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不全、監(jiān)測(cè)設(shè)施完好率不高、不按規(guī)范要求開展觀測(cè)、觀測(cè)資料不全、不及時(shí)整理分析等各種問題， 沒有真正發(fā)揮監(jiān)測(cè)設(shè)施作為大壩安全“耳目”的作用。

圖7 測(cè)壓管管帽銹蝕嚴(yán)重，無法開啟

圖8 測(cè)壓管被封死，無法觀測(cè)

2.9 管理水平落后

水庫大壩安全管理仍以傳統(tǒng)手段為主， 現(xiàn)代高新技術(shù)應(yīng)用不足，信息化水平低，智能化、智慧化管理與監(jiān)管尚處于探索研究階段。

管理水平相對(duì)滯后，仍以傳統(tǒng)的人工手段為主，導(dǎo)致安全隱患早期識(shí)別、 洪水預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)預(yù)警能力不足，防洪功能和綜合效益不能充分發(fā)揮，應(yīng)急決策技術(shù)支撐能力薄弱，時(shí)效性差。

3 除險(xiǎn)策略

3.1 針對(duì)水庫的泄洪能力不足的問題

提高水庫防洪能力的加固措施主要有兩種：一是加高大壩，增加水庫調(diào)蓄能力；二是增建或擴(kuò)建泄洪設(shè)施，加大泄洪能力。

3.2 針對(duì)壩體滲漏、變形、大壩抗滑、抗震穩(wěn)定性不滿足要求的問題

可在壩體和壩基設(shè)置塑性混凝土防滲墻， 或進(jìn)行帷幕灌漿處理，或者兩種方式相結(jié)合。對(duì)大壩上下游坡凹凸不平，壩坡存在不均勻沉降、隆起和蠕變現(xiàn)象的，可對(duì)上下游壩坡進(jìn)行整形、培厚。 通過上述措施，可解決大壩及壩肩滲漏問題以降低壩體浸潤(rùn)線，確保壩坡抗滑、抗震穩(wěn)定。

3.3 針對(duì)豎井爬梯銹蝕老化的問題

對(duì)原輸水隧洞進(jìn)行改造，采用設(shè)踏步豎井結(jié)構(gòu)，豎井上部襯砌為“回”字形的雙壁式結(jié)構(gòu)，直接設(shè)置旋轉(zhuǎn)踏步直通豎井底部， 克服常規(guī)單閘門豎井結(jié)構(gòu)檢修交通條件的不足，滿足踏步通行及凈高要求。

3.4 針對(duì)隧洞開裂且滲水、漏水的問題

根據(jù)隧洞開裂滲水的情況， 采用水泥基滲透結(jié)晶材料封閉和灌漿的方式進(jìn)行處理， 當(dāng)裂縫寬度大于0.1mm時(shí)，采取灌漿的方式，灌漿材料為高滲透活性稀釋劑改性系列環(huán)氧漿材料； 當(dāng)裂縫寬度小于0.1mm時(shí)，采用水泥基滲透結(jié)晶材料封閉處理就可以達(dá)到防止?jié)B漏。對(duì)結(jié)構(gòu)和伸縮縫漏水的薄弱環(huán)節(jié)，在伸縮縫處鑿槽回填環(huán)氧漿材料及環(huán)氧基液，對(duì)于孔洞滲漏水可在洗干凈的鑿開槽中回填玻璃水泥砂漿。

3.5 針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)老化和機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)行的問題

對(duì)存在問題的所有金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備展開全面的檢查、維修和更換工作，并注意日常維護(hù)保養(yǎng)和維修，及時(shí)消除設(shè)備的故障和隱患。并對(duì)操作機(jī)電設(shè)備的相關(guān)人員展開培訓(xùn)， 加強(qiáng)其對(duì)于機(jī)電設(shè)備的操作水平，從而為水利工程中的機(jī)電設(shè)備提供保障。

3.6 針對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善的問題

嚴(yán)格按照《水利水電工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》，完善水庫監(jiān)測(cè)設(shè)施，并強(qiáng)化日常觀測(cè)管理，重視監(jiān)測(cè)設(shè)施和儀器設(shè)備保養(yǎng)和維護(hù)等一系列措施， 從而實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測(cè)工作全過程管理， 使安全監(jiān)測(cè)工作真正起到大壩安全的耳目作用。

3.7 針對(duì)水庫安全管理的問題

充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等新一代信息技術(shù)，解決“重建輕管”問題，強(qiáng)化信息技術(shù)與業(yè)務(wù)深度融合， 提高水利工程監(jiān)管效率效能。爭(zhēng)取盡快建成大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)督平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大壩安全管理信息的在線監(jiān)管； 實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)采集與報(bào)送，在線分析、智能診斷，實(shí)時(shí)預(yù)警， 為水庫突發(fā)事件應(yīng)急設(shè)置提供遠(yuǎn)程會(huì)商平臺(tái)與技術(shù)支撐。 為水庫大壩安全健康診斷、智能監(jiān)控、提質(zhì)增效、智慧監(jiān)管、突發(fā)事件早期預(yù)警與應(yīng)急決策等提供科技保障。

4 結(jié)語

紅河州病險(xiǎn)水庫的病險(xiǎn)問題呈多樣化， 主要表現(xiàn)為：泄洪能力不足、抗震標(biāo)準(zhǔn)偏低、大壩變形、大壩抗滑、抗震穩(wěn)定性差、壩體或壩基滲漏嚴(yán)重、隧洞開裂漏水、金屬機(jī)構(gòu)或機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)行、管理設(shè)施和觀測(cè)設(shè)備不完善等問題。 ①及時(shí)消除水庫大壩的病險(xiǎn)問題，針對(duì)水庫大壩，進(jìn)行定期安全鑒定，建立水庫大壩鑒定評(píng)估體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病情險(xiǎn)情，摸清水庫大壩安全風(fēng)險(xiǎn)所在。②根據(jù)水庫大壩病險(xiǎn)情況，科學(xué)制定除險(xiǎn)加固方案。③按照創(chuàng)新要求，善于在加固方案中應(yīng)用新理念、新技術(shù)、新工藝、新材料，使病險(xiǎn)水庫大壩病險(xiǎn)狀況得以根除， 工程壽命得以大幅度延長(zhǎng)，水庫功能得到綜合性利用，水庫大壩生態(tài)環(huán)境面貌得以煥然一新。④借助智能技術(shù)，建設(shè)水庫雨水情測(cè)報(bào)、大壩安全監(jiān)測(cè)等設(shè)施，建立健全水庫安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和智能化調(diào)度系統(tǒng)，充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等信息技術(shù)，提高水庫來水預(yù)報(bào)、水庫安全狀況評(píng)價(jià)、 下游河流生態(tài)需水分析等方面的能力和水平，實(shí)現(xiàn)雨情、水情、經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)和精準(zhǔn)調(diào)度，安排好防洪、抗旱、供水等不同功能的需求，全面提高水庫綜合利用效益。