中小型水庫常見病害及其原因分析

1 引言

我國現有的中小型水庫，多數自建庫以來已投入運行數十年。鑒于存在較多安全隱患的現狀，近年來，國家對中小型水庫除險加固工作高度重視，各項具體、細致地工作有條不紊地落實到各專業部門。文章針對現場安全檢測的專業特點，依據近百座中小型水庫現場安全檢測技術成果，并綜合多方面資料，經過歸納總結發現，這些水庫存在問題具有普遍性和廣泛共性，本文將其稱之為“常見病害”。文章重點介紹大壩滲漏、壩體缺損、結構裂縫等五方面的中小型水庫常見病害，描述其病害特征，客觀分析、查找病害產生原因，對結構安全性作出分析評價，為除險加固工作提供參考。

2 大壩滲漏問題

滲漏問題是影響中小型水庫大壩安全的主要病害之一，也是人們普遍關注的話題。文章介紹土石壩和拱壩兩種常見壩型的滲漏特征及產生原因。

2.1土石壩滲漏

土石壩是中小型水庫大壩中最常見的一類壩型。在現場安全檢測或日常巡查中，為快速準確地查找、辨別壩體滲漏，往往要先查找滲漏跡象，諸如，存在滲漏(或散浸)的壩段一般存在如下跡象：①壩坡土體常年松軟、潮濕，②壩坡面沼澤化、水生植物生長茂盛或有滲漏溢出點，③壩腳后農田不能生長干旱農作物，或壩腳后形成天然魚塘等。

近年來，從大量土石壩現場安全檢測的情況看，多數土石壩存在不同程度滲漏(或散浸)，并隨庫水位上升而愈加明顯，給水庫大壩帶來安全隱患。顯然，大壩滲漏(或散浸)現象，已是多數(未曾加固的)土石壩常見病害之一。

為客觀、科學、準確地分析眾多土石壩的滲漏原因，一般以現場安全檢測情況為基礎，同時查閱地質勘探及工程歷史資料，并咨詢部分參與建壩的庫區附近群眾。經過多方面綜合分析不難發現，土石壩滲漏(或散浸)產生原因具有廣泛共性，即：多數土石壩建壩年限較久遠(尤其上世紀九十年代之前建成的土石壩)，在建壩初期就已埋下滲漏隱患，屬歷史遺留問題，具體表現在兩個方面：①建壩初期施工條件差，無重型碾壓機械，僅靠人工夯實或滾石碾壓等簡易方法筑壩，壩體土方填筑壓實情況較差；②對于天然地基條件較差的土石壩，因受到施工設備簡易及地基處理手段落后等因素限制，常出現大壩清基不徹底，或地基礎與壩身底面的結合部處理不到位。

2.2拱壩滲漏

拱壩是一個空間殼體結構，在平面上形成拱向上游的弧形拱圈，在鉛直剖面上是直立于河床基礎和壩肩巖體上的懸臂梁，是中小型水庫大壩中較常見的一類壩型。

滲漏是拱壩較為常見的病害之一，其滲漏點水流多表現為流動狀態，一般較容易發現。從大量拱壩現場安全檢測的工程實例來看，拱壩滲漏產生原因復雜多樣，但較常見的滲漏原因有三種，即：①壩身拱圈與河床基礎或壩肩巖體的結合部處理較差；②對于砌石拱壩，砌石縫內的砌筑砂漿常被庫水侵蝕、剝落或淘空，造成壩身存在砌石空洞而引起漏水；③壩身拱圈的分縫拉裂或變形而引起滲漏。

3 壩體缺損

壩體缺損亦是中小型水庫的常見病害之一，鑒于在各類壩型當中，土石壩出現損毀的現象最為普遍和嚴重，因此文章對土石壩缺損的產生原因進行介紹。土石壩壩體缺損產生原因可概括為二個方面：

①自然環境因素：受長期庫水浸泡或風浪沖刷影響，常造成庫區側壩坡面土體松軟、浪坎或滑坡，進而引起壩坡護砌出現沉陷、松散或坍塌現象；背水面壩坡受滲漏(或散浸)影響而被沼澤化，另外壩坡雨淋溝也是土石壩較常見的問題。

②人畜損毀因素：部分土石壩存在白蟻或其它動物危害；平原和丘陵地帶的水庫大壩多數地處村鎮交通樞紐附近，壩頂往往兼作交通道路，車輛碾壓常造成壩頂坑洼不平并積水，同時車輛荷載引起的側向土壓力較易造成壩頂防浪墻(或壩肩石)出現傾斜甚至倒塌；在土石壩上從事開挖、耕種等人類活動，常造成壩坡面不規整或缺土現象，也是一個較為普遍的問題。

4 樞紐建筑物結構裂縫

中小型水庫大壩樞紐工程配套建筑物，有放水涵、灌溉涵和泄洪閘等，目前仍有不少建筑物建設年代較早。其梁、板、墻柱等混凝土構件多因早期材料緊缺原因，存在構件尺寸偏小、混凝土強度偏低、鋼筋配筋率偏少等問題，造成其自身結構承載力不足而引起裂縫，其中，梁構件出現結構裂縫(主要為彎矩縫和剪切縫)現狀最為普遍；墻體、涵洞之類的砌石構件常因自身結構整體性差，當基礎不均勻沉降時較易出現結構裂縫，裂縫走向多為豎向或斜向。

5 庫水排泄不暢

庫水排泄不暢問題是多數水庫的共性問題，常給水庫大壩帶來安全隱患，致使庫水排泄不暢的原因多表現在如下四方面：①溢洪道、泄洪涵閘等泄水建筑物(初建時期)設計標準偏低，泄水能力不足；②受到庫區附近自然地形限制，水庫泄水通道彎折或開鑿不到位導致庫水排泄不暢；③泄水建筑物進出水口位置，常有土石堆雜物、水生浮游植物造成阻水現象；④下游消能設施不完善或水毀，也是造成庫水排泄不暢的常見原因之一。

6 材料設備老化

水庫建筑物常用材料有鋼材、混凝土、石料、磚木等，隨著使用年限的增長，各類材料老化現象愈加嚴重，結構安全性和耐久性大幅降低，其老化特征及產生原因如下：(1)混凝土碳化因素引起混凝土變脆，同時造成構件內鋼筋銹蝕；(2)漿砌石構件的砌筑砂漿變脆、強度變低，表面勾縫出現老化脫落，部分石料出現風化；(3)磚混(木)結構房屋，木制構件干裂、腐朽，磚體風化、脫皮；(4)閘門及其埋附件等金屬結構銹蝕。

(未曾加固的)多數中小型水庫，其配備的變壓器及啟閉機械等設備，投入使用年限長(或屬淘汰產品)，即使目前仍繼續使用，但往往存在設備老化不靈、零部件缺損難以配置和維修等問題。另外，由于水庫位置多較為偏僻(尤其山區水庫)，供電線路老化和架設距離較遠，汛期庫區供電得不到有力保障。

7 結語

鑒于我國中小型水庫數點多面廣，多數水庫自建庫至今已運行數十年。由于建庫初期遺留問題、環境及人畜損毀、設備材料老化等多方面原因，對于不少(未曾加固的)中小型水庫而言，大壩滲漏、壩體及樞紐建筑物缺損、庫水排泄不暢、材料設備老化等常見病害較為普遍。因此，中小型水庫除險加固是一項長期而復雜的工作。