安徽省小型水庫土石壩常見病險及加固措施統計分析

梁 建， 李瑞忠， 路偉亭

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院, 安徽 合肥 230088;2.安徽省水利水資源重點實驗室, 安徽 蚌埠 233000;3.山東電力建設第三工程有限公司, 山東 青島 266100)

新中國成立以來，安徽省持續開展大規模水利建設，基本建成防洪、除澇、灌溉等工程體系，為安徽省除水害興水利發揮了巨大的作用。截至2020年10月，安徽省在冊水庫共計5916座，水庫總庫容172.98億立方米。這些水庫控制流域面積總計為5.49×104km2，占安徽省國土面積的39%。水庫大壩包括均質土壩4641座、粘土心墻壩588座、粘土斜墻壩159座，占水庫數量的91%。

2007年以來，安徽省對水庫進行了一輪除險加固，目前已經基本完成。本文以安徽省占比最多的小型水庫土石壩為研究對象，根據水庫規模、類型，以長江、淮河為界，分江南區、江淮之間和淮北區三區域，選擇典型水庫76座進行分類統計。選取如下：江南區選擇土石壩32座，江淮之間選擇土石壩38座，淮北區選擇土石壩6座。根據水庫安全鑒定結論統計水庫加固前的病險特征，根據水庫除險加固初步設計報告以及施工圖統計加固處理措施，旨在深入分析病險特征，提出更為有效的除險加固對策。

1 加固前小型水庫病險特征統計

安徽省的水庫絕大多數建于20世紀50～70年代，受當時社會、經濟、技術條件的制約，設計標準低、施工質量差。小型水庫土石壩的病險特征概括起來可以分為六個方面：①壩基透水系數大、清基不徹底，存在壩基滲漏現象；②壩肩未處理或被破壞、穩定不足；③壩體填筑質量差、沉陷滑坡、穩定不足、無護坡或護坡損毀、無排水設施或失效；④放水涵結構老化損毀、金屬結構失效、接觸滲漏；⑤溢洪道設施不完善、結構老化損毀、下泄能力不足等。大壩主要病險特征統計表如表1所列。

表1 水庫病險特征統計表

1.1 江南區小型水庫病險特征

江南區水庫主要分布在皖南山區和沿江丘陵地帶。江南區水庫大壩主要病險特征有清基不徹底、填筑質量差、存在壩體壩基壩肩滲漏、壩坡穩定不足、排水體堵塞失效、壩坡無護坡或損毀和壩體沉陷等。

如表1所示，清基不徹底、筑壩土體質量差、碾壓質量差、分期施工導致的接觸面處理控制不嚴等填筑質量問題是江南區水庫的主要問題，占水庫樣本的90%以上。心墻壩對心墻土質要求較高，江南區水庫大壩普遍存在心墻不滿足現行規范的現象。

江南區溢洪道主要病險特征為結構老化損毀、消能等設施不完善、下泄能力不足、圬工結構等。江南區60%以上的水庫都存在溢洪道結構老化損毀、設施不完善的病險特征。

江南區放水涵有塔式放水涵、斜拉桿放水涵、斜臥涵和虹吸式等，主要病險特征為壩下涵存在接觸滲漏、結構老化損毀、圬工結構、金屬結構失效等。50%以上的水庫都存在接觸滲漏現象，若處理不當，將會影響工程效益的發揮，并可能導致垮壩事故，帶來重大損失，甚至造成災難。加固前江南區有13%的水庫采用放水隧洞的引水方式，有效避免了因接觸滲漏對壩體造成的危害。

1.2 江淮之間小型水庫病險特征

江淮之間水庫主要分布在沿江丘陵地帶、江淮分水嶺、皖西山區，占安徽省水庫數量的76%。如表1所示，江淮之間水庫壩體主要病險特征有填筑質量差、壩坡無防護或損毀、清基不徹底、壩體滲漏、壩坡穩定不足、排水體堵塞失效、壩體沉陷、壩體滑坡等。

筑壩土體質量差、碾壓質量差、分期施工導致的接觸面處理控制不嚴等填筑質量差問題是江淮之間水庫的主要問題，在樣本中占62%。50%以上的江淮之間水庫存在壩坡無防護或損毀現象。

江淮之間水庫溢洪道主要病險特征為結構老化損毀、消能等設施不完善、圬工結構、下泄能力不足等。70%以上的水庫都存在結構老化損毀的病險特征。淠史杭灌區的“長藤結瓜”型反調節水庫，分布在六安市霍邱縣葉集區、淮南市壽縣、合肥市長豐縣等地，是江淮之間的典型水庫，此類水庫流域面積小，有的庫面面積即流域面積，一般無溢洪道或溢洪道較小，或采用放水涵洞兼作泄洪洞。

江淮之間放水涵以塔式放水涵為主，主要病險特征為壩下涵存在接觸滲漏、結構老化損毀、圬工結構、金屬結構失效等。江淮之間60%以上的水庫存在接觸滲漏現象。江淮之間也有少量水庫采用放水隧洞的引水方式。

1.3 淮北區小型水庫病險特征

淮北區水庫主要分布在淮北丘陵區，壩體以均質土壩為主，主要病險問題包括填筑質量差、壩體滲漏、壩體沉陷等。填筑質量問題是淮北區水庫的主要問題，在樣本中占83%。

淮北區水庫溢洪道主要病險特征為結構老化損毀、消能等設施不完善、圬工結構、下泄能力不足等。70%以上的水庫都存在結構老化損毀的病險特征。

淮北區水庫放水涵全部為塔式控制的壩下涵，主要病險特征為結構老化損毀、圬工結構、接觸滲漏、金屬結構失效等。80%以上的水庫都存在接觸滲漏現象。

2 除險加固主要病險工程措施統計

2.1 壩基、壩身滲漏

土石壩滲漏的治理一般采取上堵下排的方式。江南區的水庫均實施了防滲措施，江淮之間有少量水庫壩體土質滿足規范要求，僅進行加培處理；淮北區多數水庫進行加培處理。統計結果表明，樣本中29%的水庫采用的高壓噴射灌漿的防滲措施，22%的水庫采用的復合土工膜的方式。

江南水庫部分土石壩位于皖南山區，普遍存在壩基滲漏和壩肩繞滲，有59%采取了帷幕灌漿的做法。其他土石壩中將截滲墻伸入不透水層的做法較為普遍，也有部分水庫結合粘土斜墻或土工膜，采用開挖截滲槽，完善鋪蓋的做法。

江南區有38%的水庫新建或修復了排水棱體，江淮之間有46%的水庫新建或修復了排水棱體，完善排水系統，排出壩內滲水。

2.2 壩坡不滿足要求

在對安徽省76座不同區域的小型水庫的調研中，壩坡病害主要有兩方面的問題：壩坡穩定不足，無護坡或護坡損毀。

針對壩坡穩定不足的解決方案主要有增加防滲設施、放緩壩坡或增設馬道。增加防滲設施主要是通過心墻或斜墻阻止水進入壩體，降低浸潤線，從而提高抗滑穩定系數。壩坡過陡、壩體單薄引起的邊坡穩定不足，一般通過放緩壩坡或增設馬道解決，江南區28%的水庫和江淮之間有13%的水庫采用了此類方式。

護坡是土石壩壩體結構的重要組成部分。上游護坡加固時51%的水庫采用預制混凝土塊護坡，36%的水庫采用干砌塊石護坡，部分水庫采用現澆混凝土護坡；下游護坡均采用草皮護坡。

2.3 溢洪道除險加固

統計結果表明，從江南區到淮北區溢洪道維修加固的比例從81%減少到33%，拆除重建的比例相應增加。除險加固后，水庫溢洪道普遍完善了進水渠、控制段、泄槽和消能防沖設施等結構形式，部分水庫溢洪道加大了下泄能力。針對溢洪道與壩體的接觸滲漏問題，部分水庫采取了堰下帷幕灌漿的方式。

2.4 放水涵除險加固

放水隧洞相比較壩下埋管，成本較高，但從保護壩體角度相對安全。放水隧洞在皖南山區較多，加固前江南水庫中采用放水隧洞的占13%，本輪除險加固改建為放水隧洞的占31%。江淮水庫中加固前采用放水隧洞的占3%，本輪除險加固改建為放水隧洞的占5%。淮北水庫中加固前后均采用的壩下埋管的方式。

在對放水涵除險加固調研中發現，江南區水庫由于壩子高、壩長短，涵洞埋深較大，在加固時大多采取涵洞封堵的方式；江淮之間中87%的水庫采取的拆除重建的方式；而淮北則全部采取拆除重建的方式。

3 結束語

安徽省小型水庫土石壩數量多、分布廣，地跨長江流域、淮河流域和新安江流域。一輪的除險加固為水庫的管護以及加固提供了寶貴經驗。

(1)筑壩土料差、填筑質量差問題是安徽省水庫土石壩的主要問題之一，造成多數土石壩存在不同程度的壩體壩基滲漏。壩下涵洞的接觸滲漏也是危及土石壩安全的主要問題之一。

(2)針對壩體、壩基滲漏問題，樣本中29%的水庫采用的高壓噴射灌漿的防滲措施，并取得了良好效果。針對壩下涵洞接觸滲漏問題，樣本中49%的江南水庫和8%的江淮水庫采用放水隧洞的方式避免接觸滲漏的發生。

(3)加強小型水庫的監測與管護。大壩監測是掌握大壩的運行狀態、保證大壩安全運行的重要措施，也是檢驗設計成果、檢查施工質量和認識大壩各種物理參數變化規律的有效手段，水庫測壓管觀測數據的分析研究對判斷大壩的運行狀態有著重要的意義。而小型水庫大多由鄉鎮、村管理，無專管機構和專業技術人員,因此采用新技術對小型水庫進行監測勢在必行。