水利水電工程水庫大壩病害分析及整治措施

段旺彪

（烏恰縣水利局,新疆 烏恰 845450）

我國有許多老舊水庫大壩工程，這些老舊工程由于建造時間比較久，又疏于養護，導致存在很多安全隱患。因此，需要針對存在病害的老舊水庫大壩工程進行整治，在確保其安全性的前提下，使其基本功能得以保存。

1 工程概況

某水庫位于北方的一個縣城內，其校核洪水位1 061.45 m，設計洪水位1 060.52 m。正常蓄水位1 060.80 m，死水位1 037.36m；總庫容為149萬 m3，正常庫容128萬 m3，死庫容1.7萬m3；水庫設計灌溉面積722.11公頃，此水壩始建于1976年2月，1981年完工。最大壩高22.23 m，壩頂寬4.6 m,壩頂長125 m，壩頂高程1 165.00 m。大壩上游采用400 mm厚的水泥土護坡，坡率為l :2.3～l :3.2；大壩下游未護坡,坡率為l :1.75～l :3.18；坡腳設置干砌條石排水棱體,棱體頂部高程1 146.3m，棱體內側無反濾。

2 大壩病害分析

通過對大壩施工總結和水庫運行資料進行查閱，并結合水庫現場勘察工作得知水庫大壩存在以下病害。

2.1 滲透現象

通過現場檢查發現，水庫大壩左壩肩1 146 m及1 129 m高程處出現少量滲漏現象，壩體外坡1 143 m高程出現局部滲漏。

為了對大壩出現滲漏的原因進行分析，制定合理的除險加固方案，本文采用Geo—slope分析軟件中的SEEP／W模塊進行滲流計算。為方便計算，對大壩最大橫剖面進行了簡化。滲流計算參數采用此水庫土工試驗的成果參數值，壩體各主要材料滲透系數見表1。

表1 各種材料滲透系數

2.2 地震病害分析

地震是造成水利水電工程水庫大壩病害問題的重要原因，在進行水庫設計的工作中應將地震問題考慮在內。這里所說的地震被稱作水庫地震，并不是人們常說的地震，水庫蓄水是導致此種地震發生的主要原因，其發生位置通常是水壩旁邊或鄰近水庫的下游。一般情況下我們認為水庫發生地震的契機與水庫所在地的地質結構有很大關系，比如地質結構非常活躍，活動斷層引發水庫地震。進一步來說，是水庫下面的巖石層受到水庫蓄水造成的壓力，讓其中儲藏的能力得以釋放而打破地殼應力的平衡，從而讓地震發生。

2.3 白蟻病害分析

“千里之堤，潰于蟻穴”，白蟻病害在水庫大壩使用過程中經常會出現，并且可以對水壩造成嚴重危害。比如導致水壩出現管涌、滑坡等危險情況，白蟻會在水壩內部挖掘眾多的苗圃墻，螞蟻爬行的通道也四通八達，嚴重破壞了水壩的穩定性和牢固性，為水壩帶來巨大安全隱患。

3 水利水電工程水庫大壩病害整治措施

3.1 壩坡加固

3.1.1 壩坡加固設計工作分析

在對壩坡加固進行設計的工作中，應注重上游的減載和削坡施工，并加強下游的加固增厚工作。首先要進行施工設計工作，在具體的設計過程中應以壩坡穩定性以及其他方面的計算結果為依據，為了使壩坡的阻滑力盡可能得到提升，需要科學合理的選擇具體的拋石地點。此外，還要對壩體上部位置的坡度進行削減，以此來提升邊坡的穩定性。拋石的選擇在壩坡加固工作中占有重要地位，在設計選擇工作中，應確保壩軸線的位置比原來壩坡的最低位置還要低，不然的話會對阻滑力產生影響，使阻滑力大幅度降低，并對壩體的穩定性和牢固性造成影響。其次，如果壩軸線的滑弧無法達到出漏點的位置，也會對阻滑力造成巨大影響，導致抗滑作用難以實現，所以在進行設計的過程中應保證壩軸線的位置不能在太前面。在對上游壩體進行削坡工作后，會出現大壩壩軸線往下移動的情況，此時應根據相關的建設標準要求來分析壩軸線位置是否合理，能不能對壩頂的寬度和高度要求進行滿足。

當結束了上游壩體的施工，還需要加厚下坡位置，在下坡加厚施工設計工作中應注重施工材料的選用，確保材料質量過硬，符合相關建筑要求標準，避免對施工過程和施工質量造成影響。在具體的設計工作中，不僅需要保障施工的可靠性，另外也不能對施工過程中的經濟性選擇忽視。在選擇風化石渣材料方面，一般情況下可以將配比為1:2或者是1:2.5的材料應用到施工工作中，在對下坡進行加厚的工作中，還需要提前設計好下游的排水設施，對于排水設施的設計有兩個方面需要特別注意：其一，要為加厚施工的工作提供便利；其二，應仔細地對馬道進行檢查。在進行下坡加厚施工過程中，制定施工方案時應全面考慮到最不利的情況，如此才可以讓施工的穩定性得到保障，并保證施工過程能夠達到施工性能的具體要求標準。在施工方案制定工作中，還需要制定出多種方案，并通過科學的計算來對各種方案的可行性進行分析對比，最后選擇出最合適的方案。

3.1.2 壩坡具體加固措施

針對沒有設置防浪墻的土石壩，經確認可以繼續使用的情況下，就可以采取防浪墻的增設，對大壩進行加高。另外，在對下游進行培厚加高過程中，不需要將水庫中的水放空，以此來保證水庫可以正常運行，能夠使效益得到保障。如果在壩坡不具備良好的穩定性也無法滿足安全要求的情況下，施工工作應以穩定壩坡為基礎，同時在上游和下游對水壩開展培厚加高工作。針對混凝土水壩，可以通過以下兩種方法進行加高：第一種，可以通過澆筑方式來進行加高，同時將上下游的表面擴大斷面；第二種，在完成澆筑工作之后，利用預應力錨索將新澆筑的壩體和壩基相互連接起來，使其形成一個整體[1]。還可以采取植筋的方法對舊壩體或壩基與新澆筑的部分進行結合，提高水壩的牢固性，并使水壩的受力性能得到增強。

提升泄洪能力，可以加深或擴寬現存的溢洪道，如果有必要的情況下需要建立新的溢洪道。加固工作投資比較大，超出預算的情況下，可以建設簡單的溢洪道與自潰壩擋水相結合的方法來對泄洪能力進行提升。某老舊水庫除險加固工程施工現場如圖1所示。

圖1 某老舊水庫除險加固工程施工現場

3.2 防滲工作

3.2.1 除險加固方案

一般情況下，水壩中壩基和壩肩的位置比較容易出現滲透情況，所以應加強這兩個位置的防滲工作。在壩基和壩肩的防滲施工中，可以采用以下三種方案：（1）劈裂灌漿+排水棱體方案；（2）充填灌漿+排水棱體方案；（3）高壓擺噴灌漿+排水棱體方案。

3.2.2 方案選擇和比較

劈裂灌漿具有機理明確、操作簡單的特點，對于防滲工作有很好的效果。高壓擺噴灌漿能夠形成結構緊密的連續防滲體，并且有較大的強度和足夠的防滲性能，防滲效果良好。充填灌漿主要被應用于局部裂縫或是空洞的防滲處理中，當用于土壩全斷面的防滲處理時，由于不能讓灌漿壓力太大，所以會影響到灌漿效果。

3.2.3 加強孔底的淤泥清理工作

在防滲墻施工過程中，施工團隊需要注重孔底淤泥的清理工作。淤泥清理的方法比較多，主要的淤泥清理方法有泵吸排渣法、潛水泵排渣以及抽筒出渣等。施工團隊在選擇具體方法時應對孔底淤泥的淤積厚度和分布等情況進行分析，保證最后選用的方法具有合理性和科學性。另外，施工人員必須要遵照規范的流程來進行淤泥清理工作，確保淤泥清理工作能夠取得很好的效果，從而來提升防滲墻的加固作用。

3.2.4 合理應用造孔工藝

要想提升防滲施工工作的效率和質量，就要加強對造孔工藝的應用。一般情況下，在防滲墻施工過程中會應用到鉆劈法、抓取法和鉆抓法等三種造孔工藝。其中鉆抓法主要是在結構緊密的挖槽中應用；抓取法主要是在顆粒直徑較小的土層中應用；鉆劈法則主要應用在砂卵石底層的施工工作中。以上三種造孔方法都能對防滲墻施工質量造成一定影響，但使用特點都各不相同，這就要求施工人員在選擇時應以具體的施工現場情況和施工需求為依據，做到科學合理使用造孔方法，從而促進施工的質量和進度。

3.2.5 加強排水施工

排水施工在水庫大壩防滲施工工作中有著重要作用，目前的排水施工方法主要有棱柱式和貼坡式兩種。在使用棱柱式排水施工時，應拆除原有的已經失效的棱柱式排水設施，對于還可以使用的與新的棱柱式排水設施進行結合，配合施工。為了節省成本，控制施工材料的使用，可以在原有的排水工程基礎上進行相應的加強維護施工，設置水平形式的排水帶就是比較常見的一種方法，其對新老排水工程進行結合，對提升水庫大壩的排水功能。另外，為了提升水壩的外觀形象，在繼續排水施工的過程中還可以對其進行美化，方法可以采用金包銀形式。

3.3 地震病害整治措施

因水庫地震而造成的影響很難進行直接規避，需要做的是將應對工作準備妥當。首先，應對壩區的地質結構和土質結構進行有效掌握，對水庫大壩的具體等級進行確認，在對地震發生時可能帶來的危害程度分析工作中，可以科學運用事件樹或FMECA等方法，從而確定受到地震影響后，水庫大壩遭受的破壞程度和潰決模式。另外，還需要對發生地震后對下游的影響程度進行分析，加強大壩地震風險情況的監測工作。在應對地震現象時應遵循合理的應對原則，不斷積累應對經驗，將實時分析工作進行落實，從而逐漸建立起一套成熟的地震預警系統。

3.4 白蟻病害整治措施

針對白蟻病害對水壩造成的危害，水庫大壩維護人員應嚴格執行大壩安全管理制定，絲毫不能放松警惕，做好定期檢查工作，在平時增加巡視的次數。針對白蟻的防治方法比較多，比如施藥法、煙熏法、挖槽法和灌漿毒土法等，下面針對幾種常用方法來具體介紹。

噴施滅蟻零粉劑。如果水壩存在大量的白蟻時，可以將泥被和泥線挑開，利用噴粉球將滅蟻靈粉劑直接噴灑到白蟻的身上，由于白蟻是通過觸角的接觸來進行相互之間的信息傳遞，所以這種方法可以使得藥物在白蟻群中得到迅速的傳播，從而讓消滅白蟻的目的有效實現。

灌漿毒土法。上文已經提及，在通常情況下會使用灌漿法來進行水壩的加固施工，所以在具體的施工過程中可以將一定數量的有機磷類藥品加入灌漿漿液中，實現對白蟻進行預防和殺滅的效果。此種方法一方面能夠對蟻道、蟻巢和白蟻進行消除，另一方面還可以對水壩土壤進行毒化，對白蟻繁殖具有很好的防治作用。此外，還在背水坡和迎水坡之間造就了一道隔離墻，讓白蟻的行動范圍得到有效控制。

4 水利水電工程水庫大壩施工質量控制措施

4.1 加強施工技術水平

水利水電工程團隊的施工技術水平對水庫大壩的整體質量影響較大，為了減少水庫大壩在后期的使用過程中出現的病害，應該對每一個施工環節進行嚴格把控，在根本上對施工技術進行提升，尤其應加強建筑企業管理人員的全局意識，對下屬工作人員的管理也應加強，在施工過程中做好監督工作，以此保證工程施工的順利進行。施工企業可以為施工現場配備先進的機器設備來進行輔助施工，這也是提升施工技術水平的有效措施。另外，還要建立一套完善的施工管理制度，讓施工過程變得更加科學規范，防止不良工程的出現。除此之外，施工企業還可以借鑒國外先進技術，以此來提高施工技術水平，還要充分認識到施工技術產品在水利水電工程施工安全中所發揮的重要作用，加大資金投入，提升水利水電工程施工的水平和效率[1]。

4.2 加強水庫大壩的養護維修工作

水庫大壩的日常養護工作對于大壩病害的整治工作有重大意義，也是保證施工質量的前提條件[2]。因此，大壩維護工作人員在日常的養護維修工作中，應積極提升自身的責任意識，將每天的巡堤工作落實到位，在巡邏的過程中不放過任何一個可疑問題。還應加大對水庫保護工作的宣傳力度，切實做好水庫大壩病害的預防工作。此外，還應加強對自動化檢測工具的科學利用，從而做到對整個水庫大壩的運行情況進行有效監督和控制，如果發現了存在的問題，應立即采取有效措施予以解決，確保病害問題盡量在可控范圍之內，從而促進水庫大壩的正常有效運行。

5 結語

綜上所述，目前在水利水電工程水庫大壩的施工以及使用環節中，仍存在諸多問題，水庫大壩的病害問題就是其中最主要的一種。病害問題為水庫大壩的安全性帶來嚴重影響，我們應積極采取有效措施對病害問題進行解決。

Analysis of Reservoir Dam Diseases and Treatment Measures for Water Conservancy and Hydropower Projects