安康小型水利工程的除險加固工程設計淺析

王小樸（西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司陜西西安710018）

安康小型水利工程的除險加固工程設計淺析

王小樸
（西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司陜西西安710018）

在小型水庫運行過程中，必須注重小型病險水庫的危害性，通過合理的技術與勘探結果進行病險水庫的加固，并且對小型水庫除險加固方案進行完善。本文對水利工程小型水庫除險加固的設計方案進行探討，可為類似案例提供借鑒。

小型病險水庫；加固設計；規劃

隨著近年來小型水庫建設的實施與發展對我國國民經濟提升的影響越來越大，尤其是當地群眾，水利工程建設的正常運行就顯得尤為重要。在小型水庫建設和加固過程中，經常會遇到各種問題，而邊坡穩固和小型水庫的防滲加固不能滿足要求就是其中兩項重要規劃，在對水利工程進行建設和維護的過程中，水利的邊坡穩固、防滲加固規劃一直是水利工程人員關注的主要規劃，在長期的工程實踐中，這兩項規劃逐漸得到了很大的發展與改進。［1］

1　水利工程除險加固的必要性

我國《2013-2017年中國水利工程行業領先企業經營策略與優劣勢分析報告》顯示［4］，我國水旱災害直接經濟損失占各類自然災害直接經濟總損失的60%左右。自新中國成立以來，陜西先后建成各類水庫1019座，其中大型7座、中型58座、小型954座。經過多年運行，這些水庫大多已經“疾病纏身”。2002年，陜西按照暫緩治理、降等報廢、加固處理3種類型對陜西全省病險水庫進行了排查，查明需要加固處理的病險水庫接近水庫總數的一半，病險水庫已成為陜西防洪體系中最為薄弱的環節和影響防洪安全的重大隱患。特別是小型病險水庫，大多位于村鎮、縣城的上游，猶如頭上的“一盆水”，威脅著群眾的生命安全，而且蓄水功能減退，難以有效發揮灌溉供水效益。大量病險水庫存在，病險水庫工程的安全狀況成了政府和社會的心腹之患。

小型水庫以農田灌溉為主，兼有防洪功能水利樞紐工程，自初建成并投入運行以來，對村民土地的農業灌溉發揮了重要作用，對保持農業增收和維護當地社會經濟發展和社會穩定起到了積極而又重要的作用。由于受當時各種條件制約，水庫施工質量不達標，缺乏管理，存在諸多病險，如不盡早采取措施進行加固，一旦潰壩將威脅下游村民生命財產安全，淹沒耕地，造成巨大經濟損失。從防洪保安角度考慮，加固小型水庫是十分有必要的。

2　小型水庫工程存在的問題

（1）大壩壩坡不穩定；

（2）現狀大壩下游有滲水；

（3）沒有岸坡排水設施；

3　小型水庫除險加固的設計方案

本次針對小型水庫上述問題，對病險水庫進行以下加固方案：

3.1小型水庫中邊坡加固的規劃措施

經對現狀壩體的滲流、穩定分析，壩體下游整體抗滑穩定安全系數不滿足規范要求，故結合壩頂整修，對壩體進行加固培厚。保證壩體的穩定，設計擬定以下三種方案。

方案一：臨水側碎石土加培方案。自背水側坡腳按現狀坡比至設計壩頂高程后，按設計壩頂寬度和坡比向臨水側培厚。此方案優點是：①培土厚度大，施工方便。缺點是：①臨水坡加培部分其基礎處理難度較大，易產生沉降；②土方量大，投資大；③壩軸線偏移較多。

方案二：背水側堆石加培加固方案。根據實測地形圖與現場查勘，在現狀壩腳下游47m處有高約6m的砌石擋墻，形成跌坎，為避免壩后加培影響到原下游擋墻的安全穩定，本次采用堆石加培，采用較小的壩后加培坡比，使加培坡腳對下游擋墻不產生影響。自臨水側現狀坡腳按現狀坡比對臨水坡進行整修，此方案優點是：①降低浸潤線；②對現狀壩體破壞較小；③壩軸線偏移小；缺點是：①工程量大；②壩體下游基礎需進行加固處理。

方案三：兩側加陪加固方案。上游按設計坡比和壩頂寬度加陪，下游在現狀壩腳下游47m處有高約6m的砌石擋墻，形成跌坎，為避免壩后加培影響到原下游擋墻的安全穩定，本次采用堆石加培，采用較小的壩后加培坡比，使加培坡腳對下游擋墻不產生影響，此方案的優點是：①降低浸潤線；缺點是：①壩體下游基礎需進行加固處理，②臨水坡加培部分其基礎處理難度較大，易產生沉降，③投資大。

鑒于以上三種方案有上述諸多優點，本次設計推薦采用方案二對壩體進行加培處理。

3.2小型水庫工程防滲加固方案措施［4］

通過地質勘查，壩體有滲漏問題，本次進行防滲加固體系的健全是非常必要的，確保壩體浸潤線的降低，進行土體強度的提升，本工程是壩體是土壩，對本工程的滲漏處理采用上游“鋪、截、堵”，下游“導、減、排”的原則進行防滲設計，本工程防滲采用以下兩種防滲方案比較，見表1。

方案（一）上游鋪設土工膜方案。自迎水側從坡腳至設計壩頂高程鋪設土工膜，護坡結構自上而下為30cm厚M7.5漿砌石拱格內填干砌石、50cm庫內淤積土，兩布一膜土工膜，護坡基礎為M7.5漿砌石基礎，斷面為矩形，尺寸1.0m×1.0m（寬×高）此方案優點是：①降低浸潤線土體強度的提升；②適應彈性變形能力；③投資低。缺點是：①防滲效果差；②容易破壞。

方案（二）劈裂式灌漿防滲方案。根據壩體小主應力的分布規律布孔，利用水利劈裂原理，有控制性地劈裂壩體，并灌入合適的漿液，形成防滲帷幕，同時使所有與漿縫連通的裂縫，洞穴，軟弱夾層等壩體隱患，均能得到漿液的充填擠壓密實，使壩體達到防滲加固目的，確保避免堤身發生一系列的滲漏。根據堤身的具體工作狀況，本次對壩基進行單排帷幕灌漿（樁號0-003～0+060），灌漿深度深入弱風化層5m范圍，帷幕灌漿沿壩軸線布孔，孔距3m；對壩體部分（樁號0+012～0+060）進行單排灌漿劈裂灌漿，壩體劈裂式灌漿孔沿壩軸線布置，灌漿孔的孔距采用3m，灌漿孔應為鉛直孔。上至現狀壩頂，下至帷幕灌漿上邊界；設計劈裂灌漿材料為粘土，泥墻設計厚度10cm。進行一定厚度的鉆透。同一排孔灌漿，應先灌第一序孔，再灌第二序孔、第三孔序，灌漿開始應先用稀漿灌注，經過3min～5min的灌漿，壩體劈裂后在加大漿液稠度，若孔口壓力下降或出現負壓，應加大漿液稠度，灌漿過程中應對灌漿孔孔口壓力，間隔時間進行綜合控制，壓力表精度不應大于10kPa。這樣，可以較好地處理在灌漿中出現的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問題，使灌入的泥漿沿壩的軸向形成一道帷幕，達到改善堤身質量、提高堅固度和防止滲漏的目的。此方案優點是：①提高壩體整體性；②提高壩體密實性。缺點是：①投資高。

表1　防滲方案對比表

針對以上兩種防滲方案，從投資、防滲效果及大壩穩定性三方面綜合分析，如表1所示，鋪設復合土工膜雖然投資低，并能達到一定防滲效果，但是容易破壞，防滲效果差。灌漿雖然投資高，但是灌漿能提高壩體的密實性、整體性、穩定性，還能加固地基的作用，且灌漿技術和施工成熟，因此本工程最終選用灌漿防滲。

3.3小型水庫工程岸坡排水設施措施

本工程原大壩背水坡坡面無排水設施，為了防止岸坡沖刷，本次結合大壩背水坡加培對坡面排水溝進行新建，擬設橫向及岸坡排水溝共7條，總長761m。在壩坡與兩岸坡相交處設岸坡排水溝3條，長650m。橫向排水溝5條，長111m。設計橫向排水溝為矩形斷面，尺寸為30cm×40cm（寬×高），岸坡排水溝為梯形，斷面尺寸90cm×3cm×40cm（上寬×下寬×深），壁厚均為30cm，坡比為1:0.75，結構由M7.5漿砌塊石砌筑。

4　結語［3］

小型水庫除險加固設計方案的不斷完善和符合當地要求，是保證小型水庫除險加固順利實施和保證加固處理后水庫發揮最大效益的關鍵。小型水庫的除險加固在水利工程建設中重要內容之一。小型水庫的除險加固，不僅能提高小型水庫防洪能力，還能發揮小型水庫供水效益，既保障水庫的安全運行，又提高了水庫蓄水調節能力，實現水資源可持續發展。陜西水利

［1］孟凡字，楊鳳云，張維濱.小型水庫除險加固問題探討［J］.黑龍江科技信息，2009年.

［2］劉武，李曉強.小型水庫除險加固處理方案與水庫利用探討［J］.陜西水利，2009年.

［3］楊濤，水利工程除險加固治理策略研究［J］.內蒙古水利，2012年.

［4］羅長軍，劈裂式灌漿技術在弧石灘水庫隱蔽工程處理應用（巖土力學2005）739-744.

（責任編輯：暢妮）

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