小型水庫存在問題及除險(xiǎn)加固措施淺析

□陳建設(shè)

一、 基本概況

地處海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的福建省南安市，全市人口約150萬，是2011年全國(guó)百強(qiáng)縣之一。該市擁有中小型水庫148座(其中：中型水庫4座，小Ⅰ型水庫26座，小Ⅱ型水庫118座)，運(yùn)行管理情況較好，目前已完成了3座中型水庫的除險(xiǎn)加固工程建設(shè)，另1座中型水庫的除險(xiǎn)加固工程也完成了初步設(shè)計(jì)。小型水庫因受當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)環(huán)境等因素制約，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差，管理粗放，加上水庫除險(xiǎn)加固工作遲緩等原因，病險(xiǎn)水庫逐年增加，不僅這些水庫不能正常運(yùn)行和充分發(fā)揮效益，而且還嚴(yán)重威脅下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

自2008年起，該市全面開展小型水庫除險(xiǎn)加固工程建設(shè)，至2011年底，已開展了26座小Ⅰ型水庫、23座小Ⅱ型水庫的除險(xiǎn)加固工程建設(shè)。今年有39座小Ⅱ型水庫正在進(jìn)行除險(xiǎn)加固，在今后3年內(nèi)將對(duì)全市所有小型水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固，全面改善全市水庫的安全運(yùn)行狀況。

二、存在的主要問題及原因

南安市的小型水庫以土石壩為主，大多建成于上世紀(jì)50～70年代，是當(dāng)時(shí)群眾運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，屬于典型的“三邊工程”。經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，水庫各項(xiàng)安全指標(biāo)無法達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，已不能正常運(yùn)行。從實(shí)施除險(xiǎn)加固以來大壩安全鑒定的數(shù)據(jù)分析，多數(shù)水庫存在防洪標(biāo)準(zhǔn)低、大壩滲漏、放水涵洞損壞、溢洪道防沖能力和側(cè)墻高度不夠等問題。

(一)防洪標(biāo)準(zhǔn)低

小型水庫多數(shù)未達(dá)到現(xiàn)行《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)的要求，一旦洪水超過原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，必將危及下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。從已實(shí)施大壩安全鑒定的小型水庫統(tǒng)計(jì)分析，其防洪標(biāo)準(zhǔn)有三分之二以上達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求。主要原因：一是水庫設(shè)計(jì)時(shí)的防洪標(biāo)準(zhǔn)以上世紀(jì)60年代制訂的《水利水電工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(草案)》(SDJ401-64)為依據(jù)，其標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)相比過低，而且水文資料系列短，水文計(jì)算粗略，洪水計(jì)算過小，有的甚至未經(jīng)設(shè)計(jì)就修建，經(jīng)大壩安全鑒定復(fù)核，大部分達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；二是溢洪道未按設(shè)計(jì)要求施工，竣工后為增加庫容，人為抬高溢洪道底部高程，以及長(zhǎng)期缺乏管理等原因，造成溢洪道結(jié)構(gòu)的損壞或雜物堵塞，溢洪道不能滿足泄洪要求(洋坑就是其中的1座)；三是大壩因缺乏有效的管理和養(yǎng)護(hù)，以及施工質(zhì)量等原因，壩頂和防滲體高度不能滿足擋水要求。

(二)大壩滲漏

大壩滲漏一般分為正常滲漏和異常滲漏，正常滲漏滲流量小且穩(wěn)定，一般不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，異常滲漏往往滲流量大或比較集中，使壩體、壩基或壩肩發(fā)生管涌、流土和接觸滲漏等滲透破壞，從而影響大壩安全。從已實(shí)施或?qū)?shí)施除險(xiǎn)加固的88座小型水庫統(tǒng)計(jì)分析，水庫大壩均存在不同程度的壓實(shí)度低，壩體、壩基或壩肩滲漏，影響壩體穩(wěn)定等問題。

造成水庫大壩異常滲漏的主要原因有：1.壩體：填筑料質(zhì)量不符要求，施工質(zhì)量差及白蟻在壩身打洞，以及設(shè)計(jì)考慮不周等原因，導(dǎo)致壩體滲漏；2.壩基底部和兩岸山坡：壩址處大多沒進(jìn)行地勘，地層結(jié)構(gòu)摸得不夠清楚，設(shè)計(jì)時(shí)未采取有效的防滲措施，施工時(shí)清理不徹底，涵管和導(dǎo)墻與壩體結(jié)合處未設(shè)截水環(huán)、刺墻等止水措施，部分水庫大壩后期加高時(shí)新老防滲體之間處理不完善，致使壩體出現(xiàn)接觸性滲漏。

(三)放水涵洞斷裂或堵塞

在水庫日常管理中發(fā)現(xiàn)，有些水庫涵洞因斷裂漏水帶走壩體土，致迎水坡塌陷；有些水庫又因斷面太小被堵(主要是臥管放水的進(jìn)口消力井與涵洞交界處)。

造成涵洞斷裂的主要原因：建庫時(shí)物資緊張，砌筑涵洞的膠結(jié)材料為石灰，石灰在涵洞中不能完全氧化，達(dá)不到原本就很低的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行自然老化而產(chǎn)生斷裂；涵洞被堵主要是臥管流進(jìn)雜物、小孩丟進(jìn)石塊等堵塞消力井所致。

(四)溢洪道的防沖能力和側(cè)墻高度不夠

從已實(shí)施安全鑒定和除險(xiǎn)加固的88座小型水庫統(tǒng)計(jì)分析，原溢洪道都是石灰三合土漿砌塊石,水泥砂漿勾縫。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的運(yùn)行,三合土漿老化非常嚴(yán)重，防沖能力極差,不符合現(xiàn)行規(guī)范要求。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工要求都很低,溢洪道的側(cè)墻高度大部分不夠。

此外還包括啟閉設(shè)備老化、壩面不整或護(hù)坡塊石風(fēng)化嚴(yán)重，以及管理養(yǎng)護(hù)跟不上等問題。

三、除險(xiǎn)加固措施

小型水庫的除險(xiǎn)加固工作，應(yīng)對(duì)每個(gè)水庫安全鑒定提出的問題進(jìn)行具體分析，根據(jù)實(shí)際情況分別采取切實(shí)合理的除險(xiǎn)加固措施。現(xiàn)針對(duì)小型水庫存在的主要問題，對(duì)工程實(shí)施過程中應(yīng)采取的典型加固措施簡(jiǎn)要介紹如下。

(一)防洪標(biāo)準(zhǔn)低的處理

為使水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，一般采用改擴(kuò)建泄洪設(shè)施、加高大壩、加高大壩與改擴(kuò)建泄洪設(shè)施相結(jié)合、增設(shè)泄洪設(shè)施等措施。在現(xiàn)有壩頂高程高于校核洪水位時(shí)，宜采用增設(shè)防浪墻來加高大壩，增加調(diào)蓄洪水和擋水能力，提高水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)等措施。少數(shù)采用加寬溢洪道，同時(shí)改變溢洪道進(jìn)口段堰型，增大流量系數(shù)，提高溢洪道泄洪能力。當(dāng)然，還可采取適當(dāng)加高大壩和改擴(kuò)建溢洪道并舉的方法。此外，降低溢洪道頂高程，對(duì)提高水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)效果顯著，且投資相對(duì)經(jīng)濟(jì)，但處理不當(dāng)會(huì)影響水庫正常效益的發(fā)揮。

(二)大壩滲漏問題的處理

1.壩體滲漏加固。通過安全鑒定查出的問題，壩體防滲一般采用高壓旋噴防滲墻防滲和迎水坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，大部分采用的是兩種措施結(jié)合的方法進(jìn)行壩體防滲。

2.壩基和壩肩的防滲。由于是除險(xiǎn)加固，如果其防滲達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求，想水平鋪蓋已經(jīng)很難，而且壩基、壩肩的防滲還得和壩體防滲形成閉合。為此，南安市采用帷幕灌漿的方法進(jìn)行防滲加固。

至于劈裂灌漿、振動(dòng)沉模澆防滲墻、沖槽澆防滲墻等措施也可采用，但由于技術(shù)要求，投資規(guī)模、交通條件、地質(zhì)條件等原因，南安市在小型水庫除險(xiǎn)加固中沒有使用。

(三)放水涵洞改造

由于放水涵洞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低和施工質(zhì)量差、斷面小等，常出現(xiàn)堵塞、涵洞斷裂等險(xiǎn)情。在已加固的小型水庫中，基本進(jìn)行了涵洞進(jìn)口改造，斷面滿足直洞條件的進(jìn)行套管加固，資金、地形、地質(zhì)滿足的，則采取打隧洞、封堵舊涵洞的辦法進(jìn)行加固。

(四)溢洪道存在問題的加固

對(duì)于確需襯砌的溢洪道，通常采用混凝土襯砌；對(duì)砌體老化的，在不提高堰頂高程的情況下進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌；側(cè)墻高度不夠的采用漿砌條石或混凝土加高。

(五)其他問題的處理

增設(shè)應(yīng)急搶險(xiǎn)通道，確保萬一水庫出險(xiǎn)時(shí)人員和機(jī)械能及時(shí)趕到；新建管理房，保證水庫管理人員在臺(tái)風(fēng)暴雨期間有躲避風(fēng)雨的場(chǎng)所。

管理方面，建設(shè)期間應(yīng)嚴(yán)格遵循各項(xiàng)工程建設(shè)程序；運(yùn)行期間應(yīng)建立和健全管理機(jī)構(gòu)，改善管理體制，完善管理制度，提高管理水平和效率。

四、結(jié)束語

小型水庫除險(xiǎn)加固必須建立在大壩安全鑒定的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)現(xiàn)的工程隱患進(jìn)行有針對(duì)性的除險(xiǎn)加固，使加固后的水庫確實(shí)能排除隱患，改善和提高水庫各項(xiàng)性能，確保工程安全運(yùn)行，充分發(fā)揮其應(yīng)有的防洪效益和經(jīng)濟(jì)效益。