病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固存在的問(wèn)題及對(duì)策

石申權(quán)

黔南州水旱災(zāi)害防御服務(wù)中心 貴州 黔南 558000

引言

水是生命之源，而水庫(kù)作為蓄水保水的重要水利工程，為當(dāng)前飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)提供了最基本但又最堅(jiān)實(shí)的水源保障。由于水庫(kù)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域的重要作用，我國(guó)在近年來(lái)越發(fā)重視病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作。2021年3月24日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)工作的通知》（國(guó)辦發(fā)〔2021〕8號(hào)），明確了“十四五”期間病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的指導(dǎo)思想、總體要求以及目標(biāo)任務(wù)。為接下來(lái)開(kāi)展病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作指明了方向，施工者應(yīng)按照文件精神，從思想上重視病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作，從行動(dòng)上加快推進(jìn)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)，從問(wèn)題著手調(diào)整工作方向及重點(diǎn)，根據(jù)病險(xiǎn)水庫(kù)的實(shí)際情況，合理優(yōu)化除險(xiǎn)加固措施，采用新理念、新技術(shù)，建立病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的合理化工作機(jī)制和技術(shù)體系。

1 做好病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的重要性

1.1 維護(hù)公共安全

水庫(kù)為民生項(xiàng)目，在水庫(kù)投入使用后不僅能蓄洪補(bǔ)水，還能調(diào)節(jié)徑流，實(shí)現(xiàn)防洪、灌溉、供水等目的。但水庫(kù)一旦出現(xiàn)了病險(xiǎn)情況，必將影響其功能發(fā)揮，增大水庫(kù)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，如水庫(kù)出現(xiàn)滲漏或者失穩(wěn)等問(wèn)題時(shí)，將給下游人民群眾帶來(lái)生命威脅，可能造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失難以估量[1]。為此，病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固是確保水庫(kù)安全運(yùn)行，保障公共安全和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全的重要途徑。

1.2 保障穩(wěn)定高效運(yùn)行

水庫(kù)一經(jīng)投入使用，如缺乏必要的維護(hù)與管理，必將導(dǎo)致水庫(kù)面臨諸多風(fēng)險(xiǎn)，影響其運(yùn)行狀態(tài)。但對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)實(shí)施除險(xiǎn)加固，可降低和消除水庫(kù)病害和險(xiǎn)情，避免滲漏等對(duì)水庫(kù)的危害，保障水庫(kù)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)揮其在流域內(nèi)的作用。

2 病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固中存在的問(wèn)題

2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)低

我國(guó)在水庫(kù)建設(shè)中有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但原先水庫(kù)建設(shè)過(guò)程中技術(shù)落后，再加上無(wú)法整合已有的水文、氣象數(shù)據(jù)，在水庫(kù)建設(shè)中的防洪標(biāo)準(zhǔn)很難符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)我國(guó)在病險(xiǎn)水庫(kù)中的除險(xiǎn)加固投入增多，陸續(xù)出現(xiàn)了很多除險(xiǎn)加固新技術(shù)，對(duì)提高病險(xiǎn)水庫(kù)的安全性具有重要意義。結(jié)合病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固現(xiàn)狀，防洪標(biāo)準(zhǔn)較低為相對(duì)普遍性的問(wèn)題，主要是因?yàn)榍捌诘囊?guī)劃設(shè)計(jì)中所計(jì)算的防洪標(biāo)準(zhǔn)不準(zhǔn)確、未綜合考慮自然因素所導(dǎo)致[2]。

2.2 壩體滲漏

病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固過(guò)程中也經(jīng)常面臨大壩滲漏問(wèn)題，如出現(xiàn)這一問(wèn)題，大壩壩體因水體滲透導(dǎo)致壩體含水率升高，降低土體之間的有效應(yīng)力，從而使土體抗剪能力弱化，導(dǎo)致壩體可能出現(xiàn)不同程度的沉降或滑坡，最終將導(dǎo)致大壩坍塌。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，水庫(kù)大壩滲水問(wèn)題的誘因較多：一是前期在設(shè)計(jì)大壩時(shí)未考慮水庫(kù)防滲，存在設(shè)計(jì)缺陷；二是施工階段未根據(jù)大壩施工要求選擇先進(jìn)工藝及新型材料，施工工藝落后；三是運(yùn)行期未定期對(duì)大壩開(kāi)展安全鑒定，組織相關(guān)人員檢查與維修大壩，發(fā)現(xiàn)大壩的細(xì)小裂縫沒(méi)有及時(shí)處理，導(dǎo)致裂縫逐步擴(kuò)展成大裂縫，引發(fā)嚴(yán)重滲水[3]。

2.3 泄水建筑物存在安全隱患

水庫(kù)建設(shè)中設(shè)有泄水建筑物，這類(lèi)建筑物能在強(qiáng)降雨時(shí)及時(shí)泄掉多余洪水，保障水庫(kù)的安全運(yùn)行，還能合理調(diào)節(jié)水庫(kù)水流量，發(fā)揮水庫(kù)在區(qū)域內(nèi)的功能作用。但一些病險(xiǎn)水庫(kù)在長(zhǎng)期運(yùn)行中泄水建筑物的安全隱患繁多，在水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)隱患，如溢洪道底板因沖刷出現(xiàn)坑洼或因地形變化出現(xiàn)開(kāi)裂、失穩(wěn)等情況。

2.4 大壩抗震安全性低

當(dāng)前的水庫(kù)建設(shè)中對(duì)大壩抗震性有嚴(yán)格要求，主要是為了保障地震來(lái)臨時(shí)大壩有足夠的抵抗能力，減小地震對(duì)大壩結(jié)構(gòu)的威脅。我州雖不處于地震帶上，但仍有福泉、貴定、龍里、羅甸等縣（市）部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于地震烈度為Ⅶ度區(qū)。許多病險(xiǎn)水庫(kù)為早期修建，在當(dāng)時(shí)的條件下并不重視抗震性，因此，在除險(xiǎn)加固中相關(guān)人員需尤其關(guān)注抗震性方面，應(yīng)綜合考慮地震荷載，優(yōu)化局部構(gòu)造，并合理采用高性能材料。

2.5 使用管理和維護(hù)方面問(wèn)題

對(duì)于病險(xiǎn)水庫(kù)，為達(dá)到除險(xiǎn)加固的目的，相關(guān)人員在日常的工作中需根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)做好管理與維護(hù)工作，通過(guò)必要管護(hù)來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫(kù)存在的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)或者其他問(wèn)題，及時(shí)制定最佳的解決措施。現(xiàn)階段很多病險(xiǎn)水庫(kù)對(duì)管理與維護(hù)的重視度不夠，未安排專(zhuān)業(yè)部門(mén)、專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，水庫(kù)在出現(xiàn)問(wèn)題后無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，經(jīng)常在問(wèn)題較為嚴(yán)重的情況下才進(jìn)行處理，此時(shí)小病已變成大病，已經(jīng)給水庫(kù)運(yùn)行帶來(lái)了巨大的隱患。正是因?yàn)椴‰U(xiǎn)水庫(kù)使用管理及維護(hù)方面的問(wèn)題，導(dǎo)致水庫(kù)難以發(fā)揮其作用，甚至影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。

3 病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題的解決對(duì)策

3.1 提高防洪能力

面對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固中防洪標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低的問(wèn)題，有關(guān)人員需在原有基礎(chǔ)上提高水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員需進(jìn)入水庫(kù)地區(qū)展開(kāi)一系列調(diào)研，了解地質(zhì)水文等基本情況，并熟悉水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中注意事項(xiàng)，制定優(yōu)化措施。一般來(lái)說(shuō)，如要提高病險(xiǎn)水庫(kù)的防洪能力，有關(guān)人員需在水庫(kù)壩頂上游側(cè)修建防浪墻，但在修建時(shí)需嚴(yán)格控制墻體高度，論證此防浪墻投入使用后存在的安全風(fēng)險(xiǎn)；在大壩頂部位置應(yīng)引入帶帽加高的方式，提高壩頂高程。在計(jì)算大壩頂部高程時(shí)，應(yīng)綜合已有的參數(shù)，采用恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，在后續(xù)通過(guò)加高壩坡的方式，保障壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。在分析水庫(kù)泄流能力時(shí)，相關(guān)人員不僅需分析水庫(kù)的整體及局部結(jié)構(gòu)，還需要考慮壩體的承載力。

3.2 保障溢洪道安全

病險(xiǎn)水庫(kù)常常存在溢洪道問(wèn)題，如未及時(shí)處理這一方面的問(wèn)題，將增大水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)。為此，有關(guān)人員在除險(xiǎn)加固期間需根據(jù)水庫(kù)溢洪道情況，采取一定的加固措施。首先，分析有溢洪道的過(guò)流能力，當(dāng)溢洪道的過(guò)流能力達(dá)不到防洪要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)寬溢洪道。其次，評(píng)估水庫(kù)運(yùn)行期間溢洪道的使用情況，分析其防護(hù)功能是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，必要情況下應(yīng)通過(guò)現(xiàn)澆混凝土來(lái)修建溢洪道。再次，優(yōu)化溢洪道的整體布局，控制溢洪道的彎道數(shù)量，盡可能減少?gòu)澋馈?/p>

3.3 做好防滲透加固處理

滲漏為病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的典型問(wèn)題，這一問(wèn)題對(duì)土石壩水庫(kù)的危害極大，必須做到早發(fā)現(xiàn)、早處理。由于水庫(kù)環(huán)境較為特殊，如發(fā)生滲漏問(wèn)題未及時(shí)處理，水流會(huì)攜帶土體流出，導(dǎo)致滲漏通道逐漸擴(kuò)大，滲漏量加劇甚至影響壩體穩(wěn)定。為此，任何病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固中相關(guān)人員都必須從更為專(zhuān)業(yè)的角度進(jìn)行防滲處理，依據(jù)滲漏位置及原因，采取更有針對(duì)性的防滲處理方式。結(jié)合水庫(kù)防滲經(jīng)驗(yàn)，可通過(guò)上堵下排的方式實(shí)現(xiàn)防滲，增強(qiáng)水庫(kù)結(jié)構(gòu)的防滲性和穩(wěn)定性，并以減小水體浸泡對(duì)水庫(kù)結(jié)構(gòu)的危害。針對(duì)水庫(kù)的防滲，主要可選擇以下措施：①沿水庫(kù)壩軸線(xiàn)方向上鉆孔進(jìn)行帷幕灌漿，在持續(xù)的灌漿填充作業(yè)下形成防滲墻增加大壩防滲能力，該方法主要適用于壩型為漿砌石或混凝土等材料的剛性壩。根據(jù)地質(zhì)條件，在灌漿前應(yīng)進(jìn)行鉆孔清洗和壓水實(shí)驗(yàn)，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)壓入的水量和施加壓力大小的關(guān)系，計(jì)算巖體相對(duì)透水性和了解裂隙發(fā)育程度。灌漿方式可結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行選擇，當(dāng)巖石條件較好時(shí)，可優(yōu)先考慮采取自下而上的灌漿方式，設(shè)單排孔，孔距可按2～3m進(jìn)行設(shè)置，實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)情況作相應(yīng)調(diào)整，帷幕下限應(yīng)深入弱透水層，帷幕線(xiàn)向兩壩肩延伸，帷幕灌漿段長(zhǎng)度宜采用5～6m，特殊情況下可適當(dāng)縮減或加長(zhǎng)，但不得大于10m。灌漿材料一般可采用普通硅酸鹽水泥，若遇到特殊情況，可在水泥漿中摻加速凝劑、粉煤灰或細(xì)砂。②采用土工膜+截流墻灌漿方式對(duì)壩體進(jìn)行防滲處理。沿壩體上游面與兩壩肩的基巖接觸部位及上游壩址處開(kāi)挖齒槽，在齒槽內(nèi)澆筑混凝土，再沿截流墻中線(xiàn)布置垂直帷幕灌漿孔，延伸至壩頂再沿壩軸線(xiàn)向兩壩肩延伸，通過(guò)灌漿使壩體、壩基、壩肩形成連續(xù)阻水帷幕，上游壩面通過(guò)鋪設(shè)高防滲性能復(fù)合土工膜進(jìn)行壩體防滲，土工膜嵌入周邊砼齒槽內(nèi)與灌漿帷幕相連，形成全方位的防滲體系，可以全面解決壩體、壩基及壩肩的滲漏問(wèn)題。目前，我州大部分土石壩水庫(kù)除險(xiǎn)加固均采用此方式進(jìn)行防滲處理。隨著復(fù)合土工膜生產(chǎn)技術(shù)的越發(fā)成熟、生產(chǎn)成本的降低、施工技術(shù)成熟，使得復(fù)合土工膜在土壩壩體防滲中得到推廣和廣泛使用，并且效果顯著[4]。通過(guò)周邊混凝土截流墻，很好地解決壩體（軟）與壩基（硬）兩種不同滲漏體接觸部位的滲漏問(wèn)題，再配合截流墻基礎(chǔ)帷幕灌漿，使壩基、壩體防滲體成為一個(gè)有機(jī)整體，從而使壩基滲漏、壩體滲漏、壩體與壩基接觸部位滲漏得到根治。③在水庫(kù)相應(yīng)的位置設(shè)置排水設(shè)施，保障高效排水，避免壩體積水不能及時(shí)排出，對(duì)水庫(kù)結(jié)構(gòu)的危害。

3.4 提升大壩抗震安全性能

任何水庫(kù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中都需考慮抗震性要求。黔南州雖然發(fā)生地震頻率不強(qiáng)，但位于地震烈度為Ⅶ度區(qū)內(nèi)的水庫(kù)也應(yīng)考慮抗震因素，如在水庫(kù)除險(xiǎn)加固方面未考慮地震影響，將增大水庫(kù)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。為此，病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固中，相關(guān)人員需將抗震工作作為重點(diǎn)，著重分析地震對(duì)水庫(kù)結(jié)構(gòu)的危害，采取一系列優(yōu)化與改進(jìn)措施。但抗震設(shè)計(jì)的前提條件是有關(guān)人員需進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)地質(zhì)調(diào)研，獲取詳細(xì)的地質(zhì)資料，并查閱水庫(kù)所在地的地震記錄[5]。前期階段相關(guān)人員需以地震區(qū)劃圖、地震活動(dòng)斷層探測(cè)作為依據(jù)，確定水庫(kù)的抗震設(shè)防要求與標(biāo)準(zhǔn)，在此條件下選定水庫(kù)、大壩的結(jié)構(gòu)形式，確定施工中所用材料的類(lèi)型，在局部位置應(yīng)設(shè)置抗震加固構(gòu)造。日常的工作中應(yīng)由專(zhuān)人做好抗震性能鑒定、監(jiān)測(cè)，特別是病險(xiǎn)水庫(kù)，抗震監(jiān)測(cè)應(yīng)作為重點(diǎn)，可在水庫(kù)結(jié)構(gòu)或者附近設(shè)置專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)儀器，由該儀器采集地震及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)水庫(kù)因地震災(zāi)害出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)立即安排專(zhuān)人分析結(jié)構(gòu)變形及損壞部位、嚴(yán)重程度，采取更有針對(duì)性的加固改進(jìn)措施。

3.5 加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，關(guān)注水土保持

一些病險(xiǎn)水庫(kù)未做好日常的管理與維護(hù)，引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。在當(dāng)下的條件下為解決此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)由有關(guān)部門(mén)統(tǒng)籌建立環(huán)境管理機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)需根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行情況及其周?chē)h(huán)境，制定科學(xué)且合理的環(huán)境監(jiān)測(cè)管理計(jì)劃，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)。為確保得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果，每日定時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)生態(tài)破壞的問(wèn)題，并及時(shí)處理。一旦監(jiān)測(cè)到這些指標(biāo)超出正常標(biāo)準(zhǔn)，立即發(fā)出預(yù)警，提醒相關(guān)人員注意處理。一些水庫(kù)還存在水土流失問(wèn)題，在除險(xiǎn)加固過(guò)程中需做好水土保持工作。為保障水土保持工作的有效性，相關(guān)人員需分析引發(fā)水土流失現(xiàn)象的原因，綜合應(yīng)用工程、生態(tài)手段。

4 結(jié)束語(yǔ)

病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固是水利領(lǐng)域需關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。結(jié)合當(dāng)下病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固情況，相關(guān)技術(shù)越發(fā)成熟，不論是設(shè)計(jì)還是施工，都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但每一病險(xiǎn)水庫(kù)都有各自的特點(diǎn)，在除險(xiǎn)加固方面依舊存在問(wèn)題。未來(lái)有關(guān)人員還需繼續(xù)做好病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固方面的技術(shù)、管理等創(chuàng)新，以提高水庫(kù)的結(jié)構(gòu)性能和功能效益，為水利高質(zhì)量發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。