小型病險水庫除險加固設(shè)計

漆 蘭，楊再松

貴州省東方世紀科技有限責任公司，貴州貴陽 550002

1 工程現(xiàn)狀

受地形地質(zhì)條件的限制，貴州省中小型水庫多、分布廣，共有病險水庫930座，全省已累計下達投資計劃440座，投入治理資金12.36億元。大多病險水庫都有以下共同特點：水庫多修建于上世紀七八十年代，受當時人力、財力、物力及技術(shù)水平的限制，多為“三邊”工程，一般由當?shù)卮迕裢豆ね秳谛藿ǘ桑ㄔO(shè)程序大多不規(guī)范，施工質(zhì)量也較差，建成后都存在一些問題。受當時技術(shù)條件及資金的影響，大壩一般都存在清基不徹底、基礎(chǔ)處理措施不到位、壩體填筑質(zhì)量差等問題。因此，這些水庫多年來一直帶病運行，加上管理不善，水庫效益一直都無法正常發(fā)揮，大壩存在諸多安全隱患，也造成了水資源不同程度的浪費。

2 水庫存在的問題

由于水庫使用年限長，受諸多因素的影響，大多病險庫基本都有以下問題：1）由于當時設(shè)計標準低，壩頂高程不滿足防洪要求，且壩頂未設(shè)防浪墻，壩頂?shù)臋跅U有部分損毀、垮塌；2）溢洪道一般采用壩頂開敞溢流的方式，溢洪道表面混凝土不同程度的破損、剝蝕，堰面不平整，溢洪道泄流能力不滿足要求；3）由于當時大壩清基不徹底，帷幕灌漿效果不理想，有的壩基都未作固結(jié)灌漿，水庫大壩多存在壩體浸潤、壩基滲漏及繞壩滲漏的現(xiàn)象；4）水庫取水口一般采用壩體埋管式，出口設(shè)閘閥室，一般情況下閘閥室都比較簡陋，放水閘閥都已經(jīng)嚴重銹蝕，有的閘閥漏水嚴重，有的甚至無法開啟，閘閥出口一般都未設(shè)消力設(shè)施或者只設(shè)簡單消力池；灌溉渠道渠堤一般都是采用漿砌石砌筑，過水斷面采用砂漿抹面，由于渠道運行年代久，過水面砂漿基本脫落，渠道內(nèi)雜草叢生且淤積嚴重，渠道糙率比原設(shè)計增大很多，實際過水流量比原設(shè)計小很多，有的渠段常年出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。由于灌溉用水的需求，渠道在小范圍內(nèi)曾進行過改造或修葺，但規(guī)模都較小；5）水庫大壩多年來未進行系統(tǒng)的維修和加固，其余樞紐建筑由管理單位或者受益村民集資維護，但都未從根本上解決問題；6）工程基本未設(shè)置大壩安全監(jiān)測及水情測報系統(tǒng)，水庫的防洪調(diào)度多靠人工目測預(yù)報，其精度和可靠性較低，大壩多在山區(qū)，上壩公路較窄、坡度陡、路面質(zhì)量較差，水庫的防洪調(diào)度難度很大。

這樣的病險水庫在我省就有九百多座。隨著社會經(jīng)濟、人口的發(fā)展，水資源越來越緊缺，合理開發(fā)和利用水資源已成為近年來水利工作的重點。貴州省小型病險水庫多，水庫調(diào)節(jié)能力低，大多都存在滲漏問題，除了影響大壩自身安全以外，水資源浪費也比較嚴重，灌溉渠道水量利用率低，其有效灌溉面積一般都達不到設(shè)計灌溉面積。一旦遇到干旱，用水緊缺，水庫的供水能力嚴重不足。水庫大壩存在的安全隱患，直接威脅下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全。間接影響了當?shù)厝嗣袢罕姷纳a(chǎn)、生活水平，制約著當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展。加之近年來洪澇災(zāi)害頻繁，超標準洪水時常出現(xiàn)。使得病險水庫的安全問題更加突出。病險水庫的除險加固非常必要和迫切。

3 水庫大壩除險加固設(shè)計的重點

因水庫多為“三邊”工程，且年代久遠，設(shè)計、竣工資料缺乏，對大壩的安全復核工作帶來一定的難度。為了能準確把握工程的實際情況，需要盡可能收集有關(guān)水文、設(shè)計、施工、管理等資料，實地調(diào)查水庫的運行情況，詳細了解水庫的歷史洪水。現(xiàn)場踏勘過程中，應(yīng)注意檢查庫區(qū)、大壩及附屬設(shè)施現(xiàn)狀情況，庫區(qū)檢查主要是觀察庫岸有無巖體崩坍垮塌的痕跡及趨勢，大壩檢查要注意其壩基、壩肩巖體風化程度，對于壩體滲水及河床有水流、水塘的，應(yīng)注意觀察其滲水通道，測量滲水流量，初步判斷滲漏原因并在后續(xù)工作中進一步采取工程勘探手段查明。對于壩體結(jié)構(gòu)及填筑質(zhì)量，最有效的手段就是對壩體及壩基進行鉆孔取樣，并對鉆孔及芯樣進行試驗。鉆孔應(yīng)在布置在壩頂，一般在河床及兩岸分別布孔，鉆孔深度宜到建基面以下一定深度，試驗方法一般為鉆孔壓水試驗及巖石常規(guī)試驗，通過鉆孔壓水試驗，可以初步了解壩體及壩基透水率、大壩填筑材料、填筑質(zhì)量、建基面高程、清基情況、巖體結(jié)構(gòu)、巖石風化分帶等情況。通過取樣試驗可以得出壩體及壩基材料的密度、吸水率、抗壓強度、彈性模量等參數(shù)，為大壩的應(yīng)力及穩(wěn)定計算提供依據(jù)，并有助于進一步查明大壩滲漏的原因。因工程資料缺乏，水庫除險加固工程地質(zhì)工作中對鉆孔及試驗資料的分析和總結(jié)相當重要，因為這是了解大壩現(xiàn)狀、壩體材料、施工質(zhì)量、滲漏原因等最有效和最可靠的方法。大部分工程壩體透水率都大于規(guī)范允許值，但對于壩體上游面設(shè)有防滲體的，壩體透水率可不作為灌漿控制因素。試驗分析中應(yīng)注意試驗結(jié)果與工程資料之間存在的差異，并根據(jù)結(jié)果找出差異存在的原因。若試驗資料與設(shè)計資料不符，則以試驗結(jié)果為準。

4 除險加固措施

大壩壩體滲漏一般采取壩體補強灌漿的方法，灌漿施工中應(yīng)進行灌漿試驗，選擇合適的灌漿壓力，對于壩體、壩基及繞壩滲漏的情況，可采取帷幕灌漿的方法。帷幕下限一般按防滲標準q≤5Lu控制。在滲水通道部位應(yīng)適當增加灌漿孔。溢洪道泄流能力不足可以采取加寬溢洪道等工程措施解決，對于已經(jīng)沖刷剝蝕的混凝土，應(yīng)表面拆除并重新澆筑混凝土。對于壩體應(yīng)力或穩(wěn)定不滿足要求的重力壩、拱壩，可采取加厚壩體的工程措施，因水庫已蓄水使用多年，采用壩體加厚的方式一般在壩體下游面進行，壩體加厚要注意使得新舊兩部分壩體能夠很好的結(jié)合，保持壩體的整體性。對于大壩附屬建筑物能夠正常使用的只須進行維修，不能使用的可更換或拆除重建。根據(jù)水庫防汛調(diào)度指揮和科學管理的要求，水庫均需設(shè)置大壩安全監(jiān)測和水情自動測報系統(tǒng)，原來的病險水庫基本未設(shè)置，新建水庫一般都要求設(shè)置。近年來水情自動化系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)比較完善，增加這部分的投入也是必要的。

總之，病險水庫除險加固是一項緊迫且必要的工程，除險加固技術(shù)根據(jù)工程的實際情況、規(guī)模大小、資金要求及所存在問題的不同，所采用的方法也有所差異，有待進一步研究和使用新方法和新技術(shù)。