水庫除險加固工程技術方案研究

劉文峰 上饒市水利電力勘測設計院

近年來，隨著鄉村振興和國家新基建戰略的深入推進，我國的水庫建設數量越來越多，而一些修建時間較早的水庫，則開始出現一些病險，其中土石壩的病險是最常見類型。水庫在使用過程中，土石壩出現病險情況是必然的情況，尤其是對于水流沖擊大的水庫，土石壩鋼筋混凝土結構在長期的浸泡中難免出現脫落，滲漏的問題，因此需要對水庫進行除險加固，強化水庫的土石壩，穩定土石壩，避免產生泄漏。

1.水庫除險加固工程概述

水庫除險加固工程指的是對水庫土石壩出現的病險情況，進行除險，并且對水庫土石壩進行加固的工程。除險加固工程是水庫在長期使用中必不可少的維修性施工。由于水庫所處的地理位置，水文情況，地區經濟發展情況，水庫下游地區情況都不相同，所以水庫的除險加固工程施工也不相同，需要根據具體的情況選擇合適的施工技術和方法。水庫除險加固主要針對水庫的土石壩，因為土石壩是鋼筋水泥混凝土結構制造，在長期使用過程中，巨大的水體壓力和水下暗流引發的沖擊力會對土石壩產生較大的力學作用，再加上混凝土在長期浸水的情況下，內部結構產生變化，應力作用導致土石壩出現裂縫、缺口等情況，而這些缺口在水庫土石壩使用中會產生較大的風險，如果不及時采取除險加固措施，就有可能導致水庫泄漏甚至土石壩塌方等嚴重事故，所以，水庫的除險加固工程對水庫維穩和土石壩壩體穩定有著重要作用。

婺源縣大塘塢水庫位于樂安河支流賦春水的一條支流上，主要負責轄區內的農業灌溉，順帶承擔著防洪、發電和養殖的責任，屬中型水庫，電站裝機125K W，年發電量22萬度，可灌溉面積0.734萬畝，同時供下游2000余人飲用水。水庫校核水位119.67m，相應庫容1402萬m3，設計水位119.27m，水庫正常蓄水位118.12m，死水位為110.92m。

2.水庫土石壩病險成因分析

大塘塢水庫的修建時間是上個世紀，修建時間久遠，限于當時的修建技術和質量標準，大塘塢水庫主要存在著壩基滲漏、壩體滲漏和壩體穩定度不達標這三個病險成因。

2.1 壩基滲漏

壩基滲漏是老水庫病險的主要情況，大塘塢水庫修建至今已有三十多年時間，由于當時的壩基修建技術和水庫設計的限制，在壩基和壩體連接面的施工上存在著質量不過關的問題，對壩基沒有進行足夠的技術處理，使得在長期的水流沖擊之下，壩基與壩體的接觸面出現滲水的情況。這主要是因為清基不到位引發的，水庫的壩基建設在河床之上，而河床大多高低不平，所以在建設之初就需要進行全面的清基，如果清基不到位，在長期的水流沖擊下，河床石塊等被沖走，就會在壩基形成空隙，出現滲漏的情況。其次，截水槽的開挖深度不夠也會導致壩基滲漏的問題，截水槽主要的作用就是防止地下水流動的土石壩工程結構，如果其開挖深度不夠，地下水仍舊能夠流經土石壩，也就會導致壩基滲漏出現。壩基滲漏造成的后果與滲漏量相關，小規模的地下水滲漏對水庫土石壩本身的影響較小，但是如果壩基滲漏較為嚴重，就可能會危及到土石壩的穩定。

2.2 壩體滲漏

壩體滲漏也是水庫病險的一大成因。相比起壩基，壩體的厚度更低，受到的水流沖擊力更大，并且受到陽光直接照射的同時長期浸水，在熱脹冷縮效應之下，壩體內部的鋼筋混凝土結構出現變形或者內部應力，導致壩體出現裂縫等情況，引發滲漏。而壩體在修筑過程中，填筑質量差也會導致壩體滲漏。對于很多上個世紀修建的水庫大壩而言，由于當時的技術限制和資金條件限制，使得大壩修筑采用人工填筑的方式，填筑質量差，壩體不夠緊密，在長期使用中就會出現滲漏的問題。加上當時的建筑材料質量也較差，所以很多使用年限較久的水庫大壩都會出現壩體滲漏的問題。而壩體滲漏會直接導致壩體中的鋼筋材料生銹，承載能力下降，如果不采取除險加固措施，就會導致水庫大壩出現破損風險。

2.3 壩體穩定不滿足規范要求

隨著我國經濟的發展，基礎設施建設越發完善，水庫作為基礎水利工程中至關重要的一環，國家對其建設標準也越來越高，但是很多水庫大壩修建的時間較早，當時的建設規范和要求還不完善，也不適用于現代水庫工程建設，所以會出現部分水庫壩體的穩定度不能夠滿足現代要求，需要對其進行加固。還有一類是由于管理缺位，導致水庫在最初興建的時候壩體穩定度就沒有達到既定的規范要求，在后期使用中出現各種各樣的問題，滲漏是其中最為常見的一類。壩體的穩定對水庫有著巨大的影響作用。

3.常用水庫除險加固技術

對于大塘塢水庫土石壩存在的病險滲漏問題，需要采用除險加固工程對其進行整改維修，避免滲漏問題進一步惡化，導致出現更加嚴重的后果。常用的水庫除險加固技術包括以下幾種。

3.1 帷幕灌漿技術

帷幕灌漿是水庫壩基除險的主要措施，通過把漿液灌注到壩基的空隙中，形成混凝土阻水幕，阻擋水流通過，從而減少壩基滲漏，填補壩基的完整性，提高壩基穩定性。帷幕灌漿通常選擇在水庫低水期施工，并且在正式施工以前，需要進行灌漿試驗，選擇水庫大壩中具有代表性的壩段試驗帷幕灌漿的效果。試驗合格之后才進行全面的帷幕灌漿。帷幕灌漿一般采用分段灌漿法。大塘塢水庫的壩肩及壩端繞滲處理采用帷幕灌漿處理，以便壩肩帷幕與壩體防滲能形成一道整體封閉的屏障；大塘塢水庫灌漿采用分段灌漿法，漿液為水泥砂漿和純水泥漿。根據鉆孔探察情況和壓注試驗結果，孔洞較大孔段先用水泥砂漿充灌，待至基本不吸漿后，立即改換水泥漿灌注；其余孔段則直接用純水泥漿進行充填灌漿。

3.2 壩體填筑

壩體填筑是解決壩體滲漏病險的主要措施，由于很多水壩的建設時間都較為久遠，當時的技術水平只能夠采取人工夯筑的方法，所以會存在夯筑不夠緊密的情況，這也是導致壩體滲漏的主要原因之一。所以對這些壩體進行除險加固，采用填筑是非常有效的途徑，將混凝土砂石從壩體的裂縫或者空隙之中填充進去，然后使用機械將壩體夯實，從而解決壩體滲漏的問題。壩體填筑在水庫除險加固中使用非常普遍，土方填筑施工需要注重不能隨意填筑，不能亂倒、亂鋪。而應該統一填筑，統一碾壓，填筑的厚度通常為15-20cm。土方填筑之后，使用拖拉機履帶進行碾壓，提升其密實度，采用的方法為輪跡排壓法，而對于其中碾壓不到位的地方，或者碾壓不足部位，需要使用人工夯實的方法予以輔助施工。

3.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑也是水庫除險加固的重要方法，混凝土澆筑的內容主要是水壩的邊緣支撐結構，是壩體與水道兩邊連接地區的工程，這些結構在長期使用過程中，因為本身的結構原因，會出現裂縫等問題，所以需要使用混凝土澆筑，建設新的結構工程，用以加強水壩的穩定性。混凝土澆筑施工方法與常規施工一樣，只是需要注重施工質量。

3.4 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿是水庫除險加固中使用非常多的技術，通過高壓噴射灌漿可以在地下快速形成凝結體，而且不需要開挖地表，所以可以節約施工成本。并且高壓噴射灌漿的施工設備與操作方式簡單，適應性很強，所以有著很大的應用前景。

大塘塢水庫除險加固工程中采用高壓噴射灌漿和帷幕灌漿的單價、工程量和合計總價情況見表1，可以用于分析兩種工程的施工成本情況。

表1 大塘塢水庫高壓噴射灌漿和帷幕灌漿的工程造價情況

根據表1可以發現，該水庫除險加固工程涉及到的工程施工單價較低，能夠節約施工資金。

4.小結

綜上，水庫除險加固工程是水庫病險排除和穩定性保障的重要內容，通過除險加固工程可以提升水庫的使用壽命和安全性，促進水庫更好地發揮其水利作用，并保障周邊地區民生，而水庫除險加固技術則需要根據具體的施工場景選擇合適的技術方法，到達高質量除險加固效果。