關(guān)于小型水庫(kù)常見(jiàn)的除險(xiǎn)加固技術(shù)淺析

尹茂想

摘 要：水庫(kù)是我國(guó)防汛抗旱重要的水利工程之一，這些小型水庫(kù)的建設(shè)和維護(hù)與國(guó)民的生活和工作密切相關(guān)。中國(guó)擁有大量的小型水庫(kù)，并且已經(jīng)建造了很長(zhǎng)時(shí)間。他們中的大多數(shù)都存在建筑質(zhì)量差和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低的問(wèn)題。由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，因此在許多方面存在危險(xiǎn)，水庫(kù)的大部分功能喪失，水庫(kù)地區(qū)的人們的生命受到損失。對(duì)財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。鑒于中國(guó)小型水庫(kù)的普遍性，本文闡述了目前中國(guó)小型水庫(kù)的安全隱患，并結(jié)合自己多年在水利工程中的經(jīng)驗(yàn)，著重分析小型水庫(kù)的加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞：水庫(kù);除險(xiǎn);加固;技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV697.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）22-0109-02

0 引言

水庫(kù)是預(yù)防洪災(zāi)和干旱氣候的最重要項(xiàng)目之一。高質(zhì)量的水庫(kù)建設(shè)和科學(xué)規(guī)范的水庫(kù)維護(hù)是水庫(kù)實(shí)現(xiàn)這些基本功能的前提。中國(guó)有大量的水庫(kù)，全國(guó)注冊(cè)的小型水庫(kù)有8萬(wàn)多個(gè)。這些小型水庫(kù)在農(nóng)業(yè)灌溉和為城鄉(xiāng)提供生活用水方面發(fā)揮著重要作用，也是防洪的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。在中國(guó)目前的小型水庫(kù)中，由于后期項(xiàng)目建設(shè)管理和后期缺乏維修資金等諸多因素，存在一些質(zhì)量問(wèn)題和安全隱患，嚴(yán)重威脅著水庫(kù)周邊居民的正常生產(chǎn)和生活。政府和水庫(kù)的監(jiān)管部門(mén)應(yīng)充分注意分配資金，加大后期維護(hù)力度，以確保水庫(kù)的正常運(yùn)行。

1 工程現(xiàn)狀

小型水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)顯著，可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉用水，可為人們的生活用水和工業(yè)用水提供水源，在防御洪水災(zāi)難中也發(fā)揮了一定的重要作用。但是由于各種原因，許多水庫(kù)都不同程度上存在一些危險(xiǎn)的問(wèn)題，因?yàn)橐话阍?950年代和1960年代建造小型水庫(kù)，而庫(kù)壩以土石壩為主，設(shè)計(jì)不合理，建設(shè)中質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)較低的問(wèn)題，再加上損壞和老化，具有許多潛在的危險(xiǎn)。在每年的洪水季節(jié)，有時(shí)會(huì)發(fā)生小型水庫(kù)大壩的破壞。一些具有嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)的小型水庫(kù)甚至可以筑壩。這種水庫(kù)分布范圍廣，偏遠(yuǎn)地區(qū)，大壩類(lèi)型眾多，老化，施工不完備，病害種類(lèi)多，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，工程本身質(zhì)量差，滲漏程度也不同。排水系統(tǒng)不能正常關(guān)閉。大多數(shù)項(xiàng)目都是有問(wèn)題的，并由村級(jí)進(jìn)行管理。它們不符合相關(guān)法規(guī)的要求，達(dá)不到有關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，大多數(shù)位于深山和狹窄山谷的高溝壑中。不僅造成水庫(kù)無(wú)法正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮其效益，而且還嚴(yán)重威脅到下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理迫在眉睫。但是，因?yàn)槲覈?guó)地域遼闊，小型水庫(kù)在各個(gè)地點(diǎn)分散的比較開(kāi)，相互之間距離較遠(yuǎn)，而且對(duì)于不同的氣候條件、地質(zhì)條件也各不相同，不能采用同樣的方法進(jìn)行除險(xiǎn)加固，這樣一來(lái)，就給我國(guó)小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工作帶來(lái)了很多麻煩。因此，在進(jìn)行加固之前，要對(duì)其過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，要保質(zhì)保量的完成除險(xiǎn)加固工作。

2 存在問(wèn)題

因?yàn)槿h的大多數(shù)水庫(kù)建于20世紀(jì)50年代后期至70年代初期，在此期間修建的中小型水庫(kù)多屬“三無(wú)”或“三邊”工程，所以中小型水庫(kù)存在很多的安全隱患。

2.1 工程質(zhì)量問(wèn)題造成的安全隱患

由于我國(guó)的一些小型水庫(kù)建立初期的設(shè)計(jì)條件、施工技術(shù)水平以及復(fù)雜地質(zhì)地貌條件限制，機(jī)械化施工水平比較低，在建筑前期沒(méi)有系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方案或者設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范化，難以保證其穩(wěn)定性。因此，水庫(kù)存在嚴(yán)重的質(zhì)量和安全問(wèn)題。另外，對(duì)于小型水庫(kù)，它們不等同于三峽和葛洲壩等大型水利和水電項(xiàng)目。在建設(shè)過(guò)程中，地方政府是最重要的項(xiàng)目驗(yàn)收和監(jiān)督部門(mén)。這些部門(mén)處于小型水庫(kù)建設(shè)的初期。由于缺乏長(zhǎng)期規(guī)劃，僅考慮和監(jiān)督水庫(kù)下面的任務(wù)，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的河道變化水庫(kù)建設(shè)，水量變大，水位增加，水庫(kù)水位上升。水庫(kù)的蓄水量保持不變。無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前的水利要求，再加上長(zhǎng)期的洪水和雨水侵蝕，小型水庫(kù)的性能已大大降低，大壩發(fā)生了裂縫，滑坡，滲流和變形，嚴(yán)重?fù)p害了安全運(yùn)行小水庫(kù)。這種威脅也給水庫(kù)的日常維護(hù)和加固帶來(lái)了嚴(yán)重困難。

2.2 管理工作薄弱

根據(jù)調(diào)查，該縣的小型水庫(kù)均有不同程度的安全隱患。常見(jiàn)的安全問(wèn)題：防洪標(biāo)準(zhǔn)低，大壩滲漏，裂縫和壩坡塌陷，溢洪道泄洪標(biāo)準(zhǔn)不足以及在排水建筑物中無(wú)法正常運(yùn)行。缺乏大壩安全觀(guān)察，水狀況報(bào)告和防洪設(shè)施，項(xiàng)目盲目運(yùn)行，極易發(fā)生故障。特別是對(duì)于由村民管理的小型水庫(kù)，日常的管理和維護(hù)工作不負(fù)責(zé)任，安全管理的責(zé)任也無(wú)法履行。

3 除險(xiǎn)加固技術(shù)

3.1 土石壩壩坡穩(wěn)定加固技術(shù)

在土石壩邊坡加固工作之前，有必要通過(guò)觀(guān)察，滑坡勘探和巖土試驗(yàn)確定滑坡的性質(zhì)和具體原因，以設(shè)計(jì)大壩邊坡穩(wěn)定加固的技術(shù)方案。需要根據(jù)《碾壓土壩施工技術(shù)規(guī)范》（SDJZ13+83）來(lái)提高壩體加固標(biāo)準(zhǔn)。土石壩壩坡穩(wěn)定加固技術(shù)包括兩種方法：培土放緩壩坡坡度和削坡放緩壩坡坡度兩種方法。對(duì)于大壩上部陡峭的壩坡，為提高抗滑能力，經(jīng)常采用格構(gòu)保護(hù)的方法。為了增強(qiáng)上游水壩的坡度，土壤要比原始的水壩材料（如礫石，礫石和沙子）慢，以便在水位降低時(shí)便于水庫(kù)排水。在某些水庫(kù)中，由于在加固過(guò)程中無(wú)法排空水庫(kù)中的水，因此無(wú)法在水下壓實(shí)土壤的壓實(shí)部分。通常，使用拋石放緩壩坡來(lái)減緩大壩坡度的方法。例如，如安徽盧村水庫(kù)的壩坡穩(wěn)定加固，就是采用上游壩坡水下部分拋填塊石料，水上部分碾壓填筑中、粗砂培厚的技術(shù)方案;而下游壩坡上部采用帶腳槽的格構(gòu)加固方案，取得了較好的效果，水庫(kù)運(yùn)行多年，穩(wěn)定性較好。

為了加強(qiáng)邊坡防護(hù)，上部主要采用石塊，預(yù)制混凝土和現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行邊坡防護(hù)。低于正常水位的高程通常采用現(xiàn)澆混凝土邊坡進(jìn)行處理，并且在邊坡保護(hù)下鋪設(shè)粗砂和礫石。混凝土護(hù)坡被分成幾塊，各縫之間用20毫米厚的瀝青板隔開(kāi)。在正常水位以上，空心預(yù)制塊通常用于保護(hù)壩坡，還可以美化壩坡。下游經(jīng)常使用石頭，草皮，草皮和混凝土坡度。考慮到斜坡的排水需求，可以在馬道內(nèi)布置幾個(gè)垂直和水平排水通道，以利于斜坡上的排水。

3.2 土石壩壩體抗震液化加固技術(shù)

方便、簡(jiǎn)單的施工是土石壩的優(yōu)勢(shì)，它還會(huì)引起施工質(zhì)量問(wèn)題，這些問(wèn)題往往達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并留下許多隱患。發(fā)生地震時(shí)，密實(shí)性差的沙土就會(huì)被液化破壞。提高大壩抗震能力的加固技術(shù)主要是加密法，置放法和壓重法。三種方法的加固方法不同。加密方法使用振動(dòng)加密方法來(lái)增加沙子的致密性并提高沙子的地震液化能力。置放法是將液化區(qū)的沙子排空，然后用抗液化性更好的材料（例如礫渣）重新填充，從而提高大壩的地震液化能力。壓重法是在液化區(qū)的砂子表面施加較大的壓力，以提高砂子的有效應(yīng)力，使砂子具有抗地震液化的能力。密云水庫(kù)白河土壩在1997年地震加固后，在壩上游側(cè)放置了可液化的礫石層。1998年，由于未排空水庫(kù)，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了抗震加固，水下部分采用拋石和邊坡技術(shù)，水部分也由石渣料填筑，取得了預(yù)期的效果。

3.3 土石壩防滲加固技術(shù)

土石壩使用最廣泛的防滲加固是土工膜防滲加固技術(shù)。土工膜是一種高分子合成材料，屬于合成纖維土工建材。它具有優(yōu)越的防滲性能，并且比人造絲更能適應(yīng)壩體。變形能力強(qiáng)，施工速度快，節(jié)省了成本，因此在土壩防滲加固中受到青睞。土工膜防滲技術(shù)主要用于土石壩的防滲加固。主要用于透水地基上的大壩的水平防滲路面和豎向的防滲墻，豎向的大壩的防滲坡墻或豎向的防滲墻，以及防止水平滲水的涵洞閘門(mén)。在隧道和大壩地下管道的防滲中，使用最廣泛的是垂直鋪裝防滲技術(shù)。該技術(shù)的基本思想是：首先用水孔打孔或雙鋸機(jī)在需要抗?jié)B加固的土壩上垂直打開(kāi)縫隙，用泥漿墻保護(hù)溝墻，然后放置帶有槽口深度的整卷土工膜。進(jìn)入插槽，然后旋轉(zhuǎn)軸卷，展開(kāi)土工膜，最后將土工膜兩側(cè)的土壤填滿(mǎn)，形成防滲帷幕。此技術(shù)需要注意以下事實(shí)：回填土壤時(shí)，應(yīng)在水箱底部填充一米以上的粘土，以密封水箱底部并防止水從水箱底部滲出。填充后要壓實(shí)。國(guó)內(nèi)外許多大，中，小型水庫(kù)都采用了該技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和加固效果。

3.4 壩下涵管及隧洞加固技術(shù)

早年建造的許多小型水庫(kù)，發(fā)電，灌溉和供水通常用于在大壩涵洞下輸送水。由于涵洞的質(zhì)量問(wèn)題和涵洞的不合理結(jié)構(gòu)或壩體的變形，會(huì)導(dǎo)致涵洞的漏水，面臨嚴(yán)重的危險(xiǎn)。因此，需要對(duì)涵管進(jìn)行加固加強(qiáng)。對(duì)于那些有安全問(wèn)題，直徑小，有一定困難的涵洞，如果大壩不高，采用大壩改造安裝新涵洞可以有效地保證和增加涵洞的輸水量，但開(kāi)挖存在大量問(wèn)題。因此，也可以將其作為套管的形式進(jìn)行處理，即將鋼管放置在原始損壞的涵洞中，并在新套管和舊涵洞之間進(jìn)行灌漿，但是這種方法會(huì)減小管道直徑并影響水的輸送。對(duì)于大直徑的涵洞，直接采用鋼筋混凝土管的方法，并對(duì)新舊管進(jìn)行灌漿。如果鋼筋加固后壩體變形引起新的滲漏，則只有涵洞被堵塞并丟棄，隧道將被重建以代替涵洞的功能。

對(duì)于危險(xiǎn)的隧道，為了達(dá)到結(jié)構(gòu)安全和防滲漏的要求，可以在隧道中添加鋼襯，并將水泥砂漿倒入鋼襯和墻之間的縫隙中，以與原始隧道壁形成鋼襯。這一種技術(shù)不能減少涵洞輸送的水量，但是涵洞的內(nèi)徑必須大于一米，否則無(wú)法建造。同時(shí)，應(yīng)注意，鋼襯由于外部水的壓力而不穩(wěn)定。也可以在隧道中添加鋼筋混凝土襯砌。這種加固方法將減少隧道部分，從而減少水的輸送。同時(shí)，加固隧道的直徑需要大于兩米和五米，方便施工人員操作。優(yōu)越性不及在隧洞內(nèi)加鋼內(nèi)襯。另一種技術(shù)是在隧道中粘貼高強(qiáng)度碳纖維布襯里。碳纖維布具有良好的柔韌性和高拉伸強(qiáng)度。厚度是0.111mm和0.167mm。拉伸強(qiáng)度極限為3790～4825MPa，延伸率>1.4%，彈性模量高達(dá)220～235GPa。在要加固的隧道壁上粘貼1～3層高強(qiáng)度碳纖維布的襯砌，可以達(dá)到隧道混凝土襯砌的強(qiáng)度和防滲加固的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

小型病險(xiǎn)水庫(kù)的數(shù)量很多，醫(yī)療保險(xiǎn)的程度也很?chē)?yán)重。做好小水庫(kù)加固工作，對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，確保社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義。為做好加固設(shè)計(jì)，有必要調(diào)查危險(xiǎn)水庫(kù)加固工作的場(chǎng)所，為加固設(shè)計(jì)方案提供工程依據(jù)，以達(dá)到加固危險(xiǎn)水庫(kù)的目的。中國(guó)大多數(shù)小型水庫(kù)已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間了，各個(gè)環(huán)節(jié)都存在著隱患。無(wú)論是重大危險(xiǎn)還是隱患，水利建設(shè)技術(shù)人員都應(yīng)高度重視。加固前，應(yīng)根據(jù)水庫(kù)自身的實(shí)際情況，充分說(shuō)明施工情況，認(rèn)真選擇施工措施，嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)操作，以確保水庫(kù)發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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