我國小型病險水庫病害特點及除險加固技術

湯貴仁

（山丹縣霍城河水利管理處，甘肅 張掖734100）

1 引言

我國小型水庫分布范圍較廣，數量眾多，在農業灌溉、防洪抗洪等方面發揮著重要的作用。如今受種種因素的影響，小型水庫存在較多的病害問題，因此，有必要對其病害特點以及除險加固技術進行探討分析，使其功能作用得以充分發揮。

2 我國小型病險水庫的特點

當前，我國小型病險水庫的特點包括：

1）防洪能力有待提升：首先，很多小型病險水庫已運行多年，原有的水庫防洪設計已難以滿足相關規范的要求；其次，隨著近幾年全球變暖，尤其是降雨量顯著增加，原來的壩頂高程難以滿足當下的防洪需要；最后，水庫泄洪道相關設施不夠完善，斷面尺寸較小，引發渠道淤積問題，嚴重影響了水庫防洪泄洪能力。

2）存在嚴重的滲漏問題。在水庫的實際運行中，由于種種因素的影響，導致水庫自身結構將受到一定的影響，例如，在西北高寒地區，晝夜溫差較大，水庫壩體結構容易損壞，出現了滲流問題。

3）水庫整體結構安全性不足。對于小型病險水庫，由于種種病害的影響，導致自身結構安全存在一些問題。比如，小型水庫的壩體由于壩坡過于陡峭，下游壩體有較高的浸潤線，導致壩體不穩定問題加重；在水壩基礎部分，分布有高含水量的淤泥層，從而對壩坡抗滑穩定性能造成嚴重的影響；受壩體填土固結沉降作用影響，致使壩體出現嚴重的變形，從而很容易在外界因素的干擾下引發裂縫、坍塌、滑坡等安全問題[1]。

又如，針對小型水庫溢洪道，其結構設計均為敞開式，同時，采用漿砌結構，實際保護性能也比較差。在具體病害表現上，主要呈現以下特點：（1）在水流常年的沖刷作用下，襯砌結構被嚴重破壞，嚴重影響了設施的消能功能；（2）部分渠道沒有進行襯砌，生長出較多雜草，在雨季來臨時，受雜草阻擋的影響，嚴重削弱了渠道過流能力；（3）溢洪道進出口堆積較多污泥，在污泥的影響下，過流面不斷縮小，容易引發各種安全問題。

再如，水庫輸水涵管結構主要應用于農業灌溉，但是，很多涵管結構已使用多年，老化失修，導致涵管表面出現較多裂縫，漏水較為嚴重，對農業正常灌溉造成嚴重的影響。

4）抗震性能較弱。部分小型病險水庫在初次進行設計時，出于成本考慮，沒有做好抗震設計，抗震設施較為簡陋。

3 我國小型病險水庫的病害原因分析

導致我國小型病險水庫出現病害的原因主要包括：

1）在勘察設計方面，受限于當時的技術和經濟條件等因素，沒有做好水文地質條件的勘察工作，缺乏對地質情況的全面了解，雖然進行了防滲設施的鋪設，但是，由于防滲設施的長度或厚度不足，在水庫的后續運行中，很容易由于滲水壓力的影響，導致水庫壩體出現滲漏問題。

2）在小型病險水庫除險加固施工過程中，造成水庫出現病害的原因主要表現為以下幾點：（1）施工材料不達標，不利于施工質量的提升，土料含水量較大，碾壓施工不滿足設計要求，導致水庫后續運行過程中過早出現了病害問題；（2）缺乏全面的施工管理，施工人員取土較為隨意，導致水庫天然地質防護遭受破壞而失去防滲作用；（3）在施工過程中，填土不夠均勻，嚴重影響了壩體的壓實效果，壩體內部存在漏壓的虛土層，在水庫的后續使用中，容易在虛土層中出現集中滲流問題。

3）外界各種不良因素的影響。比如，高寒地區晝夜溫差大，壩體結構材料內部均含有一定的自由水，容易結冰造成體積膨脹，從而對結構內部造成破壞，引發各種病害問題；又如，很多小型病害水庫還會受到白蟻的侵害，在汛期，洪水會順著白蟻巢穴侵入壩體內部，在滲流壓力的作用下，導致水庫結構遭受嚴重的破壞影響，引發各種病害問題。

4 我國小型病險水庫除險加固技術分析

4.1 瀝青混凝土防滲加固技術

瀝青混凝土防滲加固技術主要應用于水庫渠道防滲加固，該防滲加固技術以瀝青為膠結劑，并與混凝土骨料（如碎石、砂等）混和在一起，經過加熱、壓實，形成穩定性較強的防滲材料。這種防滲材料有諸多優點，如滲漏損失較小，耐久性、抗堿類腐蝕能力強，防滲有效期限可達30 年。不僅如此，在完成瀝青混凝土防滲加固后，得益于材料本身的柔性和黏附性，加固的泄洪渠道有一定的自我愈合能力，適合應用于小型病險水庫除險加固[2]。更為重要的是，該防滲加固技術具有良好的凍脹變形適應性，即使在-27 ℃的低溫下，仍具備一定的柔性，有非常強大的抗凍能力，并且本身容易修補，因此，適合高寒地區的水庫加固。但這一防滲加固技術也有一定的局限性，如瀝青材料源不足，施工工藝較為復雜，并且實際要求較高等，在實際應用時，需要綜合考慮，謹慎選擇。

4.2 防洪安全加固技術

應用防洪安全加固技術時，主要目的是進一步提高水庫的泄洪能力，減少洪水對水庫的沖擊影響，可從以下幾方面著手：（1）不斷增加壩高，若水庫大壩實際高程難以滿足當下的防洪需要，可結合壩頂路面做好相應的加固改造措施。具體來說，在壩體上游側，可以加設混凝土防浪墻，墻體高度控制在1.2m 以內；若大壩欠高比較小，但壩體本身足有安全，經過縝密的計算論證，可采取加固壩頂方式，一般加高高度控制在2～3m。若壩頂實際高程比較低，與計算高程有著較大的差距，可以選擇加高壩坡，并提升壩坡的厚度。（2）促使水庫溢洪道泄洪能力得到顯著的提升[3]。在實際實施過程中，可充分結合實際，通過增大溢洪道過流斷面，完善溢洪道相關設施，做好溢洪道加固等，有效提升溢洪道泄洪能力。（3）將上述2 種技術措施聯合在一起。可選擇在大壩上、下游，做好壩體培厚加高措施。若大壩上游壩坡抗滑穩定不足，并且受下游地形條件限制，水庫水位較低時，可選擇在壩體上游，做培厚加高措施；大壩上游壩坡抗滑穩定不足，但下游實際地形條件相對有利，水庫有著較高的水位時，可選擇在下游壩體位置處，做好培厚加高措施。若壩體滲漏問題比較嚴重，可選擇在壩體上游，建設黏土斜墻，有效培厚加固加高壩體，有效解決壩體滲漏問題。

4.3 結構安全加固技術

針對土石壩結構，進行加固時，可采取以下措施：（1）針對壩體出現的裂縫，可選擇黏土充填灌漿技術；（2）若壩體抗滑穩定不足，在壩體坡腳選擇干砌石加固技術進行加固穩定；（3）部分小型水庫由于年久失修，導致上下游護坡存在破損嚴重的問題，加強對水庫護坡的改造。在壩體上游，可選擇現澆混凝土技術進行護坡改造。壩體下游的護坡，可選擇塊石護坡施工技術進行改造。針對溢洪道結構加固，一方面要在原本的基礎上進行擴寬處理，另一方面還應加強溢洪道的清淤工作，做好結構的優化布置，避免經過地質不良的地段。此外，針對溢洪道結構破損部位，需要加強修復。針對輸水涵管結構，一方面，針對現有的涵管加強修復，提升涵管輸水能力；另一方面，對破損較為嚴重的涵管重新進行更換，降低涵管滲漏問題。

5 結語

綜上所述，當下很多小型病害水庫存在滲漏嚴重、防洪薄弱等一系列病害問題，不僅不利于水庫的安全穩定運行，還嚴重限制了其在農業灌溉與防洪抗洪方面的作用。因此，要提高對小型水庫除險加固的重視程度，采取針對性的除險加固措施，有效保護小型水庫安全穩定運行。