小型水庫除險加固工程要點探討

馮曉娟 永州市水利水電勘測設(shè)計院

通過小型水庫的建設(shè)與投入使用，有利于大幅度改善周圍地區(qū)農(nóng)業(yè)水利條件，有效控制水庫下游的徑流量，減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生?，F(xiàn)階段我國多數(shù)小型水庫運行年數(shù)已久，存在不同程度的安全隱患，故迫切需要進行除險加固，以降低水庫運行安全風(fēng)險，確保水庫下游群眾生命財產(chǎn)安全。因而對小型水庫開展除險加固設(shè)計工作進行探究分析，有著極大的必要性與現(xiàn)實意義。

1.科學(xué)開展工程測量

針對小型水庫除險加固所開展的測量工作，其主要任務(wù)包括：

第一，在對水庫大壩整體實施測量期間，應(yīng)當(dāng)對壩頂、壩面、平臺以及排水棱體等部分，展開全面詳細測量，要具體測量到每一個角點、特征點、轉(zhuǎn)折點等位置；要將測量圖比例尺設(shè)置為1:500，保證庫區(qū)大壩兩岸具備地形線，全面測量好壩基線長度。在測量大壩下游排水棱體期間，應(yīng)當(dāng)標(biāo)注好內(nèi)容與高程；將大壩的原河床斷面作為最大橫斷面，保證測量結(jié)果真實可靠；要全面測量好上下游壩腳部分，并具體標(biāo)注相關(guān)數(shù)據(jù)，包括坡比、堆石壓腳、排水棱體、平臺、排水溝和渠道等相關(guān)數(shù)據(jù)。

第二，在繪制庫區(qū)溢洪道平面圖的過程中，應(yīng)當(dāng)全面測量好堰首、泄槽、陡槽以及消力池地形數(shù)據(jù)，要注意加測兩側(cè)導(dǎo)墻高程；在測量溢洪道縱斷面時，應(yīng)當(dāng)全面測量好堰首形狀、泄槽與陡槽的轉(zhuǎn)折點、消力池的轉(zhuǎn)折點高程。在繪制放水設(shè)施臥管平面圖期間，要全面測量好各部分的形狀與高程、進口底板高程；測量涵洞時應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確測量涵洞的走向、出口高程、形狀與尺寸、類型。

第三，在對土壩進行測量作業(yè)期間，需要先將現(xiàn)有土壩軸線作為縱斷；在每個里程樁號布設(shè)控制點，其間距距離不得超出50m；隨后將各個里程樁作為斷面，來開展橫斷面測量工作，要保證在測量中橫斷面上具備土壩縱斷點。

第四，要做好輸水洞、溢洪道下游銜接河段的施測工作。在該階段，倘若其測量線路越長，則針對除險加固中消能防沖計算結(jié)果就越準(zhǔn)確。一般情況下，水庫工程多數(shù)會建設(shè)在河道支流附近，因此在測量溢洪道下游河段時，應(yīng)當(dāng)測量至該河段和下級河段交匯位置。在此過程中，技術(shù)人員需要順延渠道水流方向，測量至下一個控制型建筑物。

2.合理確定泄水建筑物堰頂高程

小型水庫工程的泄水建筑類型主要分為兩種，一種是開敞式溢洪道，另一種是深式泄水洞，其功能在于輸砂與泄洪。無論采用哪種泄水建筑類型，都應(yīng)科學(xué)制定其堰頂高程。

從原則上講，除險加固中泄水建筑物堰頂高程的設(shè)置，要以原高程作為基準(zhǔn)。究其原因，在于除險加固和新建水庫之間存在差別，除險加固工程的庫區(qū)淹沒線，不允許進行調(diào)整。為此在設(shè)計過程中，不應(yīng)抬高除險加固工程的堰頂高程。

圖1 小型水庫除險加固效果圖

我國多數(shù)水庫，在除險加固前已運行多年。在這種情況下，設(shè)計人員要按照實際測量資料，科學(xué)研究泄水建筑物的進口淤積程度，查看是否存在阻死問題，是否會對水庫泄洪帶來不利影響，倘若存在上述問題，就需要適當(dāng)抬升堰頂高程。要注意的是，抬升高度的確定，需要做好經(jīng)濟分析以及下游河段泄流能力分析工作。

3.確定放水設(shè)施加固改造方案

現(xiàn)階段，我國大部分已建小型水庫所采用的放水設(shè)施類型，主要包括以下三種，分別是壩下埋管、虹吸管和引水隧洞。這三種放水設(shè)施類型具備各自的優(yōu)缺點，在進行放水設(shè)施加固改造時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況合理的選擇方案。

其一，在針對壩下埋管設(shè)施開展除險加固工作期間，注重采取大開挖方式建設(shè)涵管基槽，遵照設(shè)計邊坡進行開挖，要注重對邊坡進行加固與覆蓋防護，避免邊坡坍塌；隨后，要及時對基槽進行回填與分層壓實，做好新填土與原壩體土的結(jié)合；要將管身設(shè)置在滿足承載力要求的巖基或土基之上，把控好墊層澆筑質(zhì)量，避免管身不均勻沉降導(dǎo)致埋管斷裂。

其二，在加固處理虹吸管過程中，設(shè)定虹吸管進口、出口、駝峰高程期間，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定予以設(shè)置，放樣結(jié)束后需要開展復(fù)測；鎮(zhèn)墩和支墩的尺寸、位置切勿擅自改變，以此確保澆筑質(zhì)量，避免放水期間由于管身振動，造成培坡土方松動與滑坡，從而保證管道整體氣密性。

其三，在開展引水隧洞建設(shè)期間，需要委派專業(yè)人員實施測量放樣作業(yè)，由鉆孔工人根據(jù)量定好的中線、開挖輪廓線實施鉆孔作業(yè)，避免隧洞線位發(fā)生偏移。在挖掘隧洞過程中，要做好周邊位移、拱部下沉量測工作，避免發(fā)生塌方。在爆破挖掘期間，要注重做好洞口防護、洞內(nèi)支護工作，保證其密閉性能，避免滲水。

4.注重壩基防滲

想要防止水庫壩基出現(xiàn)滲漏問題，就應(yīng)當(dāng)根據(jù)庫區(qū)的實際情況、覆蓋層的實際深厚、附近黏土特性狀況，來開展水平鋪蓋或是垂直防滲措施。倘若覆蓋層較薄，且附近缺乏黏土材料，就應(yīng)采取垂直防滲的方法，以此達到相對理想的防滲效果。

其一，在開展垂直防滲施工作業(yè)期間，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真分析覆蓋層，其顆粒級配的詳細情況；要根據(jù)施工現(xiàn)場狀況、水庫工程建設(shè)的經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)，來做出綜合性分析。倘若覆蓋層主要是砂卵石，并且砂卵石的厚度在30m以上的情況下，便可運用混凝土來開展防滲操作；倘若覆蓋層主要是粉細砂的情況下，便可采取高噴灌漿的方法進行防滲。通過采取上述方式，能夠有效增強防滲墻的穩(wěn)固性，避免壩基出現(xiàn)滲漏。其二，倘若覆蓋層厚度較深，附近有滿足數(shù)量要求的可開采黏土，便可采用水平覆蓋的方式，在保證防滲質(zhì)量的同時，其施工難度也能相對降低。

5.注重壩體防滲

為有效加固壩體，防止壩體發(fā)生滲漏現(xiàn)象，需做到以下幾點：

首先，在施工期間，應(yīng)當(dāng)科學(xué)采取壩體填充灌漿方式，確保壩體具備較強的密實性。在進行灌漿操作期間，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置排距與孔距；進行密實填土施工作業(yè)期間，要注意松散填土區(qū)域，及時封堵好通道，以此防止出現(xiàn)滲漏問題。

其次，要針對壩體科學(xué)開展劈裂灌漿技術(shù)。劈裂灌漿的含義，是指運用填筑壩體期間，所形成的自然應(yīng)力來進行灌漿操作，該技術(shù)的優(yōu)點在于節(jié)省經(jīng)費且實用效果良好。在運用該技術(shù)的過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置下護臂套管，嚴(yán)格把控好灌漿壓力、灌漿總量、位移量以及裂縫情況，以此保證防滲質(zhì)量。

再次，要做好垂直防滲墻的應(yīng)用工作。要根據(jù)具體情況，適當(dāng)應(yīng)用防滲斜墻，適當(dāng)增加壩體的斷面，并鋪設(shè)好復(fù)合土工膜等相關(guān)設(shè)施。針對水庫上游護坡加固的設(shè)計工作，應(yīng)當(dāng)努力節(jié)省成本，確保設(shè)計內(nèi)容便于施工，具備較強的安全性與可靠性，要注重綜合運用預(yù)制砼塊、預(yù)制干砌石等多類護坡形式；對于水庫下游護坡的加固設(shè)計方面，需要選擇合適的草皮進行護坡處理。

最后，要注重滿足實際需求，靈活采取多種措施、灌漿加固方式，以此來提高加固質(zhì)量。對于小型水庫，需要先采取填充灌漿技術(shù)，隨后采取劈裂灌漿技術(shù)來加固壩體。壩體防滲設(shè)計工作的本質(zhì)，在于應(yīng)用科學(xué)的方式來有效控制滲流量，以此確保大壩滲流安全穩(wěn)定。

6.結(jié)論

綜上所述，在對小型水庫開展除險加固設(shè)計工作的過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)從工程測量、確定泄水建筑物堰頂高程、放水設(shè)施加固改造、壩基防滲、壩體防滲，這5個方面綜合思考，明確其中的重點注意事項，采取有針對性的設(shè)計策略，以此確保水庫除險加固質(zhì)量。