病害水庫分析及除險技術研究

□陳敏強（興鋒盈［福建］集團有限公司）

病害水庫分析及除險技術研究

□陳敏強（興鋒盈［福建］集團有限公司）

基于水庫病害的特殊性，為了滿足水庫除險的要求，需要合理應用除險加固技術，并對技術類型進行有效的分析和優化。針對水庫病害，結合三溪水庫實例，簡述防洪標準與規范的要求不符、水庫大壩穩定性與強度較差以及水庫大壩的滲漏情況較為嚴重等水庫病害特點及其產生原因，在此基礎上對幾種水庫除險加固技術進行深入分析，提出技術優勢和適用范圍，旨在為類似工程提供合理參考和借鑒。

水庫病害；病害特點；除險加固；技術

0　引言

如今，中國水利水電事業蓬勃發展，現已建成的大小水庫數量劇增。然而，由于受到外界因素的影響或使用時間影響，導致近4成水庫出現了不同類型和程度的病險。實踐表明，病險的存在會使水庫效益難以充分發揮，且存在巨大的安全隱患，并對下游人們的生產生活造成很大威脅，是制約社會與經濟發展的主要因素之一。由此可見，在充分了解水庫病害特征的基礎上，采取有效的除險加固技術對病害進行全面的預防和處理是十分必要的，是促進我國水利事業持續發展的關鍵措施。現結合三溪水庫除險加固工程實例，對水庫病害特點及對應的除險加固技術進行深入的研究分析，具體內容如下。

1　三溪水庫除險加固工程概況

三溪水庫位于長樂市江田鎮三溪村，所在河流為三溪河，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、供水等功能的重要中型水庫。水庫工程于 1958年 4月動工興建，1959年 10月竣工，1979-1981年完成保壩加固。水庫壩址以上流域面積40.00 km2，水庫總庫容1072萬m3。水庫樞紐由主壩、副壩、正常溢洪道、非常溢洪道、輸水涵洞、壩后電站等組成。水庫下游有效灌溉面積2.20萬hm2，壩后及渠道三個梯級電站裝機6臺1315 kW，年發電量250萬kW·h。水庫下游保護人口約5.50萬人，耕地4.70 萬hm2。因此，水庫的安全運行對下游廣大群眾的生命財產和經濟建設至關重要。

2008年水庫大壩經安全鑒定，評定為三類壩，主要存在主副壩防洪標準不滿足要求，主副壩壩體及壩基滲漏，副壩右岸繞壩滲漏，正常溢洪道閘墩頂高程不滿足規范要求、閘門和啟閉設施老化等工程問題。采取的除險加固措施主要是：主副壩滲漏采用低彈模混凝土防滲墻；主副壩防浪墻拆除重建；溢洪道啟閉房、閘墩拆除重建，更換弧形閘門及啟閉設備等。該除險加固工程于2009年完工后，未發現大壩存在明顯滲漏等現象，水庫運行情況良好。

2　水庫病害的特點

2.1防洪標準與規范的要求不符

伴隨工程水文資料的不斷延長，水庫設計洪水量、洪峰以及洪水的發生均出現不同程度的變化；設計標準自身相對較低，不能滿足現行規范所提出的要求；水庫中泄水建筑物由于過流斷面較小等原因導致實際泄洪能力遠遠不夠；水庫中泄水建筑物安全性較差，無法正常進行泄洪工作等。

2.2水庫大壩穩定性與強度較差

土石壩的坡度較陡，重力壩建設基層的抗滑性能相對較差；拱壩壩肩厚度不足，或存在一定厚度的軟弱層，導致壩肩穩定性不能滿足要求；土石壩的壩體施工質量不達標，所選填料性能偏低；漿砌石壩的施工質量不達標，對大壩整體的穩定性造成影響。

2.3水庫大壩的滲漏情況較為嚴重，危及大壩安全

土石壩的防滲性能較差，不能滿足相關規范的要求；土石壩的下游側沒有排水設施，或現存排水設施已經失效；涵管外壁和壩體的連接部位存在一定程度的沖刷；壩基清基工作不夠徹底，基巖沒有使用有效防滲措施；漿砌石壩砌體的密實度不足，混凝土結構產生細小裂縫，引發滲漏。

3　水庫除險加固技術

3.1土石壩除險加固

3.1.1提升防洪標準

首先，可妥善設置防浪墻，在大壩上游設置混凝土防浪墻，墻高可根據水庫實際情況確定，通常保持在1.00～1.20 m范圍內［1］；其次，可對壩體進行適當加高，壩體加高的方法主要有三種，其一為下游培厚結合壩頂加高，這種方法不會受到蓄水的影響；其二為上游培厚結合壩頂加高，這種方法可在有效加高大壩的基礎上，提升壩坡的抗滑穩定性；其三為戴帽加高，這種方法適用于具體加高高度較小，填筑施工質量有所保證且壩坡穩定存在充足裕度的大壩。

3.1.2防滲加固

按照方向可將土石壩防滲分為兩種類型，分別為垂直防滲以及水平防滲，在原則上采取“上堵下排”的策略，確保實際滲透坡降在容許范圍之內，使土體滲透趨于穩定。具體技術手段如下：

3.1.2.1防滲墻

使用鉆鑿、抓斗在地基上成孔，然后通過澆筑形成連續墻，進而起到防滲的作用。這種防滲方法的適用面很廣，對于施工條件的要求也較為寬松，防滲墻經久耐用，防滲效果突出，在許多水庫均有所使用，并取得了很好的使用效果，具有推廣與應用價值。

3.1.2.2高壓噴漿

該方法在松散、軟弱地基中較為適用，具有較好的可控性與適應性，而且施工機械設備簡單，受場地等因素的干擾程度小。但在實際施工中應注意，該方法會受到地層、工藝等方面的直接影響，所以在正式施工前必須進行現場試驗，得到準確的技術參數。此外，對于施工隊伍的整體技術水平也有著較為嚴格的要求，在存在相對較多漂石的地層中應盡量避免使用該方法。

3.1.2.3劈裂灌漿

在壩軸線上按照一定間隔布設豎向鉆孔，然后使用壓力灌漿的方法將壩體沿著軸線豎向劈開，同時向其中灌注泥漿，以此形成一個連續墻，起到防滲和加固的作用，如圖1所示。該方法具有直接明了、施工簡單、成本低廉等優勢。但實際適用范圍較窄，壩高超過50 m的大壩不能使用該方法，而且還必須在低水位情況下作業，漿液灌注壓力難以有效控制，施工過程中壩體容易出現失穩等情況，漿液固結需要很長的時間，因此施工隊伍必須具備足夠的經驗，否則施工質量將難以把控。

圖1　劈裂灌漿圖

3.1.3壩坡穩定加固

削坡放緩。壩體部分壩坡的抗滑穩定性未能滿足規范要求，并且壩頂的寬度足夠時，可合理采取削坡放緩的方法進行穩定加固；培坡放緩。對于壩坡坡度較大而產生的失穩現象，可根據實際情況妥善選取培坡放緩的方法進行穩定加固，使其抗滑穩定性滿足規范要求；合理加設防滲與排水設施；對筑壩材料進行置換；加密壩體。可選方法有：振動砂樁、擠密砂樁等。

3.2重力壩除險加固

3.2.1壩體加高

壩體加高過程中，具體加高方式的選取應充分考慮應力、穩定性等方面的需求。就目前來看，針對重力壩的有效加高方法主要有：前、后幫式，外包式以及戴帽式等。按照新舊壩體的連接情況，還可將重力壩加高方式分為整體加高、半整體加高與分離加高。

3.2.2防滲加固

壩體防滲加固，可選方法有：修建防滲板、防滲帷幕或防滲涂層。壩基防滲加固。對于重力壩的壩基而言，可采取灌漿法進行防滲加固，其中漿液的類型可根據要求選取，可以是水泥、水泥結合黏土，也可以是化學材料。

3.3拱壩除險加固

3.3.1壩身防滲加固

混凝土拱壩的橫縫在遭受損壞以后會產生滲漏；漿砌石拱壩由于沒有設置有效的防滲層，加之處理不當或施工質量不達標也會產生滲漏。對于防滲，可適時采取防滲面板及噴涂防滲層等有效方法。

3.3.2壩基、壩肩防滲加固

拱壩的壩基或壩肩在產生滲漏以后，會使揚壓力升高，對實際的地質條件造成惡化，而且威脅到整體穩定性，不利于水庫的正常運行。從壩基滲漏的角度講，可采取帷幕灌漿法進行處理，而壩肩地下水位偏高的情況下，可采取在壩肩增設排水設施等方法進行防滲加固。

4　結語

總而言之，水利工程關乎民生大計，但由于受到諸多因素的影響，水庫病害現象時有發生，危及下游居民安全，并對水庫運行效益造成不良影響。為此，必須在充分了解水庫病害特點的基礎上，結合水庫實際情況，選取行之有效的除險加固技術進行處理，進而預防大型病害的發生，實現水庫運行經濟、社會效益最大化的目標。

［1］鈕新強.水庫病害特點及除險加固技術［J］.巖土工程學報，2010（01）：153-157.

［2］周永昌.水庫病害特點及除險加固技術分析［J］.科技與創新，2014（03）：63-64.

［3］程曉光，秦希全.水庫病害特點及除險加固技術［J］.中國高新技術企業，2014（16）：134-135.

［4］張秋霞.常見水庫病害特點及除險加固技術分析［J］.河南水利與南水北調，2014（22）：9-10.

（責任編輯：韋詩佳）

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1673-8853（2016）07-0071-02

陳敏強（1973-），工程師，主要從事水利工程規劃、設計、施工與管理工作。

2016-04-12