中小型病險水庫大壩除險加固技術研究

趙修斌

（盛源鑫項目管理股份有限公司 710016）

中小型病險水庫大壩除險加固技術研究

趙修斌

（盛源鑫項目管理股份有限公司 710016）

我國是目前世界上擁有土石壩最多的國家之一，其中中小型水庫大壩以土石壩為主要壩型。土石壩工程在防汛抗旱等工程中起到了重要作用，推動著人類工農業的發展，但由于各種客觀條件原因的限制，使得土石壩存在嚴重的質量缺陷，影響到了人民的生命財產安全。因此本文通過一個工程實例對中小型土石壩危險性進行分析，提出了一套加固設計方案，通過工程實例進行了驗證，具有一定的可靠性，希望該設計方案對同類型工程起到參考作用。

中小型病險水庫；除險加固；加固要點；防滲設計

某水庫以灌溉為主，總容量為1143萬立方米，年平均徑流量為1453.2立方米，其水庫大壩壩址以上的控制流域為17.3平方千米，兼顧汛期防洪和人們生活等功能。水庫建于1967年，為當地的農業發展和社會經濟的發展起到了重要作用，由于技術和經濟原因，使得其質量缺陷日益暴露，并危及到下游人民的生命財產安全，在當地政府的組織下對其雖然進行過幾次加固，但效果扔不能然人滿意，因此被列為了該省病險中型水庫名列。

1 大壩除險加固必要性

經過對該壩體進行現場考察發現概水庫大壩存在多重安全隱患，在壩頂多處出現了裂縫，同時在對防浪墻也沒有設置伸縮縫，收到周圍環境的影響，擋土墻產生了隆起膨脹變形，嚴重影響到安全性。經過專家評估分析，水庫北邊的山體具有較大的滑坡可能性，且當滑坡產生后將直接進入水庫溢洪道，堵塞溢洪道，使發生洪水時嚴重影響水庫大壩的安全。由于施工質量問題，在輸水涵洞內表面處，混凝土表面蜂窩明顯，麻面嚴重，沖刷嚴重，特別是在洞底。各個閥門因為銹蝕風化老化等原因啟閉困難。在壩頂的防汛公路也因為受到上文提到的滑坡體的影響，對出現險情時的防汛工作帶來不利影響，隧洞出水節制閘也和輸水涵存在同樣問題，蜂窩、麻面、露石、孔洞等缺陷。所以根據相關規定和要求，對該大壩必須進行除險加固。

2 除險加固方法介紹

目前長財用的除險加固方法有兩種，混凝土防滲墻技術和灌漿法，二者都是對壩體進行垂直防滲。混凝土防滲墻技術是在掏槽孔內注漿防滲，具體是利用特殊的掏槽機械設備在壩體上進行掏槽，是兩邊到達壩體兩岸的穩定基巖層或防滲層，掏槽底部到達穩定防滲基巖段，施工中為了防止塌孔，在注入混凝土之前在掏槽孔內注滿泥漿，再當注混凝土時將導管插槽孔底部進行注入混凝土置換出泥漿，達到壩體防滲的目的[1-3]。該方法環境適應性較強，在各種復雜底層中都可滿足要求。灌漿法則是向被灌地層中預先打入套管，將制備的漿液通過高壓泵注入地層中，堵塞孔隙、裂隙或溶洞，阻斷透水源，達到防治目的，該方法中的地層通常宜為砂卵石、溶洞或裂隙較大的基巖等。

3 除險加固方案選擇

對本工程進行分析，在該大壩加固方案主要采用以下兩種，抓斗法造混凝土防滲墻結合帷幕灌漿和高壓擺噴灌漿防滲墻結合帷幕灌漿。抓斗法造混凝土防滲墻結合帷幕灌漿方案采用抓斗法造混凝土防滲墻處理方法對壩體填土和壩基覆蓋層進行防滲處理，處理長度為367m，防滲墻厚度為0.6m，墻體底部深入到穩定基巖0.5m，壩體中軸線位于墻體悲涼1m處，進行帷幕灌漿時帷幕孔中軸線與防滲墻的中軸線重合，按一排布置，孔距2.5m，布置150孔，總長度為灌注范圍為375m，具體的灌注深度根據施工實際情況進行確定。在方案II中采用高壓擺噴灌漿防滲墻結合帷幕灌漿進行處理，該方案采用二管高壓擺噴灌漿防滲墻對壩體填土及壩基覆蓋層進行防滲處理，防滲板墻位置設計與方案I相同，處理范圍也相同，進行帷幕灌漿時與方案I比較，在基巖段時采用旋噴方式，以旋噴固結體作為壩基帷幕灌漿的壓頂板。通過綜合分析，對兩種方案進行比較，方案一工藝較為先進，投資少，因此本工程中采用方案一進行大壩除險加固處理。

4 防滲加固技術要點

（1）確定灌漿帷幕厚度

根據壩體地基基巖段巖石性質的不同，選擇帷幕的布置方式（選用單排或雙排帷幕），當采用單排帷幕時，帷幕寬度一般可采用孔距的 0.7-0.8倍進行計算。或者采用公式T=H/J進行計算，式中H為最大設計水頭，m，T帷幕的允許比降。

（2）防滲處理后滲流計算

在防滲處理后滲流計算中通常采用理正軟件實現，通過設定各參數進行結果計算，從計算出的結果中我們可以看到設計水位下壩體浸潤線及其下游出逸點的位置還有壩體及壩基內的流網圖。通過在“各點比降計算值圖”中查找得不同土層之間的滲透比降均小于 0.5，壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸比降也均小于0.45，因此本工程中所采用的施工方案起到了除險加固作用[4]。

（3）上游塊石護坡設計

在現有上下游壩坡不變的前提下對護坡進行處理，土石壩護坡一般從坡底到坡頂全斷面護坡，坡體的下部采用拋石護坡，上部采用塊石護坡，活潑主要作用在于保護壩體，使其不受暴雨風浪等外界力量的破壞，保證大壩的安全。干砌石護坡施工時為了避免因雨水沖刷而使石頭下陷，要求石料以下礫石墊層鋪設必須平整，同時也要保證在石塊鋪設時沒有較大的縫隙，保證石塊的穩定。

（4）下游壩面排水設計

在下游壩面設置縱橫向的排水溝用來排出落在把面上的水。根據一般施工經驗和設計規范要求，沿著大壩軸線方向，每50到100米布置一條橫向的排水溝，排水溝斷面尺寸一般為 0.3m×0.3m，施工材料選用混凝土或者漿砌石，邊坡上的縱向排水溝斷面寬一般為0.3到0.4m，深一般為0.2-0.3m，常布于馬道內側。在壩坡與岸坡連接處還應設置雨水截水溝，攔截雨水，避免雨水沖刷對壩體造成破壞。雨水截水溝的施工材料與排水溝相同，其尺寸大小根據當地的降雨量的大小來具體確定。

（5）大壩白蟻防治

白蟻是大壩非常危險的危險源，特別是在大壩的兩端和山體的交匯處以及壩內壩外坡水位以上適合白蟻群居的地方都會遭到白蟻的危害，對此，在施工現場一般采用如下方法進行防治：第一，對于兩岸壩面，主要通過預防和誘殺進行處理，同時輔以壩身灌漿來進行綜合防治；第二，分析大壩產生自蟻的原因，采取相應的治本措施，應用物理化學的手段進行防治；第三，加固大壩自蟻預防主要對象還是大壩下游坡面和大壩與山體結合的部位，在此處應該加強防范。

5 結論

我國人口眾多，擁有的水庫也是最多的，因此水庫安全與民生息息相關，研究水庫安全具有重要意義。在我國土石壩是應用最多的一種壩型，由于技術材料等眾多因素的影響，許多土石壩存在不同程度的缺陷，本文通過具體的工程實例，分析了除險危險的原因，對病險水庫進行了除險加固設計，應對設計效果進行了驗證，最后對護坡防護以及白蟻的防治進行了技術設計說明，保證壩體安全。

近十幾年來，通過對 100多座病險水庫的加固工程實踐，對各類加固技術進行了系統研究，有關專家現在提出了堆石壩變形控制灌漿技術、面板堆石壩墊層灌漿加密技術、瀝青混凝土心墻壩防滲體重構技術、大流量滲漏通道堵漏技術等，并在工程實際中進行應用驗證，隨著研究的不斷深入，更新更有效的技術也將會在不久的將來出現。

[1]嚴祖文.病險水庫除險加固技術研究綜述[J].中國科技信息，2009 (16）39-41.

[2]程圣國.小型土石壩病險水庫除險加固技術研究[J].小水電，2005 (06）43-44.

[3]謝天宇.病險水庫除險加固[J].中國水利，2008 (24) : 20-21

[4]胡江.蘇懷智.基于生命質量指數的病險水庫除險加固效應評價方法[J].水利學報.2012 ( 7):852-868.

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