王子明

（中國(guó)水利水電第一工程局有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130062）

1 水庫(kù)病險(xiǎn)原因分析

現(xiàn)在對(duì)于中小型水庫(kù)普遍存在的病險(xiǎn)及原因概括起來(lái)主要有以下幾類(lèi):

1.1 水庫(kù)庫(kù)壩區(qū)滲漏

壩體或壩基(含壩頭、山體)漏水,給予造成水庫(kù)庫(kù)壩區(qū)滲漏的約占總數(shù)的60%～70%,放水涵洞、涵管破碎、斷裂等水利配套工程老化引起漏水的,約占總數(shù)的30%。

1.1.1 壩址選擇不合理

在石灰?guī)r地區(qū),沒(méi)有利用庫(kù)區(qū)內(nèi)壩址附近有隔水巖層的地方建壩,如某水庫(kù),壩址距上游有隔水巖層的地方僅70m,但壩址卻選在灰色、白云巖和溶塌角礫巖上,巖溶發(fā)育,因而庫(kù)水向外滲漏。

1.1.2 壩基基礎(chǔ)處理不當(dāng)

許多壩基特別是土石混合壩,清基不徹底即回填土料,且粘土鋪蓋防治層厚度太薄。如某水庫(kù)大壩(土石混合壩),壩面用粘土鋪蓋防滲,壩腳粘土鋪蓋防滲層僅有0.4～1.0m,其后即亂石堆放的壩體。蓄水后受十幾米水頭的壓力,粘土防滲層被水壓穿,庫(kù)水不斷沿堆石間隙流走。

1.1.3 壩肩處理不當(dāng)

早期修建的中小型水庫(kù)大多沒(méi)有經(jīng)過(guò)周密施工設(shè)計(jì),搶時(shí)間,趕進(jìn)度,忽視質(zhì)量,甚至把左右兩壩肩的覆蓋土取來(lái)筑壩,因而兩壩肩覆土變薄,甚至沒(méi)有覆蓋層,全部巖石裸露。在水的長(zhǎng)期侵蝕作用下,巖石沿節(jié)理裂隙溶蝕,久而久之就發(fā)育成滲水通道而滲漏,或剩下的薄層覆蓋土被水壓穿而出現(xiàn)漏水。

1.1.4 壩前末設(shè)防滲鋪蓋

對(duì)于土石壩和土壩,壩前防滲鋪蓋是不可缺少的防滲措施,然而在20世紀(jì)50年代末興建的許多小型土石壩和土壩均未設(shè)壩前防滲鋪蓋,也無(wú)其它防滲措施。

1.2 壩體裂縫

由于壩體出現(xiàn)裂縫的約占中小型水庫(kù)總數(shù)的20%～30%,溢洪道不安全及影響壩腳的約占總數(shù)的20%。壩體構(gòu)筑質(zhì)量低劣,裂縫叢生,壩體質(zhì)量低劣且沒(méi)有溢洪道,如遇大洪水很有可能垮壩或因泄洪不暢發(fā)生洪水漫壩,危及運(yùn)城市區(qū)的安全。

1.2.1 溫度因素影響

在北方地區(qū),冬夏溫差較大,受熱脹冷縮作用,壩面護(hù)坡塊石經(jīng)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)。尤其是冬季,冰面與壩體相接處,由于冰推動(dòng)作用,使處于不穩(wěn)定的護(hù)坡塊石運(yùn)動(dòng)加劇,形成隆起、堆積,冰面融化后,隆起堆積起來(lái)的護(hù)坡塊石又自由滑落下來(lái),難以恢復(fù)原狀,長(zhǎng)此以住,護(hù)坡遭到破壞。

1.2.2 施工質(zhì)量問(wèn)題

壩體斷面不安全,填筑質(zhì)量差,壩肩與岸坡接茬不良,在施工中清基不徹底。土壩塊石護(hù)坡在施工過(guò)程中,常常由于塊石砌筑不緊密墊層不實(shí),經(jīng)長(zhǎng)期自然沉落和冰脹、水沖等綜合作用,使護(hù)坡體局部坍陷、下滑,個(gè)別塊石從護(hù)坡體中擠出在外,造成整個(gè)壩坡凸凹不平,產(chǎn)生裂縫。

1.3 庫(kù)岸失穩(wěn)

1.3.1 浪蝕作用

中小型水庫(kù)多位于山間峽谷,風(fēng)速小,水庫(kù)彎道多,吹程較小,故風(fēng)浪作用一般較小。一般出現(xiàn)塌岸的中型水庫(kù)多屬于平原水庫(kù),一般頻繁出現(xiàn)的風(fēng)浪坡高為40～60cm,有時(shí)可達(dá)100cm以上,浪蝕作用大。而中小型水庫(kù)風(fēng)浪波高多在10～20cm,受浪蝕作用較小。

1.3.2 浸泡與重力作用

水庫(kù)蓄水后,庫(kù)岸長(zhǎng)期在水的浸泡作用下,巖土產(chǎn)生了物理化學(xué)、孔隙靜水壓力和動(dòng)水壓力等效應(yīng),并引發(fā)的中小型滑坡、崩塌和泥石流等,對(duì)水庫(kù)的安全運(yùn)用和水土保持以及庫(kù)岸邊人民生命財(cái)產(chǎn)的安全都構(gòu)成了較大的威脅。

1.4 水庫(kù)淤積

中小型水庫(kù)中部分水庫(kù)淤積嚴(yán)重。由于淤積嚴(yán)重,使一些水庫(kù)己無(wú)效益,防洪和興利矛盾十分突出。分析其主要原因:一是水庫(kù)上游水土流失嚴(yán)重;二是水庫(kù)本身缺少排沙底洞,累計(jì)淤積所致。據(jù)統(tǒng)計(jì),70%～85%的水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,主要原因是洪水分析成果不準(zhǔn),防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,泄洪能力不足。

1.5 水庫(kù)配套工程設(shè)施不完善

主要表現(xiàn)在閘門(mén)、啟閉設(shè)備運(yùn)行困難,泄洪不暢、關(guān)閉不嚴(yán),有的溢洪道、放水涵洞發(fā)生裂縫甚至塌陷毀壞。另外,護(hù)坡塊石被翻撬、搬動(dòng)、堆積時(shí)有發(fā)生,管理單位又不能及時(shí)整修,致使破壞越來(lái)越重。

2 病險(xiǎn)水庫(kù)的加固處理措施

2.1 防滲措施

2.1.1 柔性防滲

對(duì)大面積滲漏而無(wú)集中滲漏通道的庫(kù)壩區(qū),且坡度在24°以下的大壩和壩肩,或有集中滲水通道又有面上滲流的庫(kù)壩區(qū),只要對(duì)集中漏水通道先作處理 (如開(kāi)挖回填混凝土塞或是自流灌水泥漿、水泥砂漿等封堵),均適宜用柔氈鋪蓋防滲,但使用柔氈鋪蓋防滲的關(guān)鍵是:接頭一定要搭接好,周邊固結(jié)措施要得當(dāng),且最好是用混凝土截水墻截到隔水巖層或不透水部位上,共同組成防滲體。

2.1.2 剛性防滲

即混凝土防滲,適宜覆土較薄、坡度在25°～45°之間的巖石基面的岸坡滲漏區(qū),其關(guān)鍵是根據(jù)所受水頭選好混凝土標(biāo)號(hào)、鋪蓋的厚度和確定水灰比。施工時(shí),應(yīng)打掉巖基面的尖角,清除面上的泥垢、油污等雜質(zhì)和強(qiáng)風(fēng)化的破碎巖石,用水洗凈后(最好使用高壓水沖洗)墊上2～3cm厚的水泥砂漿,然后澆筑混凝土。混凝土澆筑要振搗密實(shí),養(yǎng)護(hù)2ld。對(duì)大面積的混凝土防滲鋪蓋要作分塊處理,每塊尺寸以4m×5m為宜,塊間分縫處作好止水處理。

2.1.3 水泥砂漿砌石勾縫防滲

該方法適宜庫(kù)岸坡度較陡(坡度在45°以上)、基面為巖面且覆土不厚的庫(kù)岸坡和水頭較低的壩體迎水坡面防滲。防滲砌體厚度根據(jù)水頭選定。砌筑要求平整、穩(wěn)定、密實(shí),座漿及豎縫砂漿填塞要飽滿(mǎn)密實(shí),豎縫填塞砂漿后應(yīng)插搗至表面泛漿為止,勾縫前必須將縫槽沖洗干凈,不得殘留灰渣和積水,勾縫完成后養(yǎng)護(hù)21d。

2.1.4 防滲帳幕灌漿

這種措施適用于壩基和壩肩的深部漏水防滲。其技術(shù)主要是確定孔深、孔距、布孔方式、布孔排數(shù)和選好漿液的配合比,確定灌漿壓力。

2.1.5 混凝土截水墻

對(duì)未設(shè)壩前防滲鋪蓋的壩體及左右岸坡,由于清除現(xiàn)有淤泥工程量大,投資大,而有的因庫(kù)水不能放干而無(wú)法清除,故只有設(shè)置混凝土截水墻或其它防滲帳幕。混凝土截水墻應(yīng)截到不透水巖層上,或截到不透水部位,與其它防滲體連為整體。

2.1.6 粘土鋪蓋止漏

該方法適用于粘土料場(chǎng)豐富的水庫(kù)。對(duì)于已建成土壩的壩基滲漏,特別是當(dāng)不透水層比較深的情況下,一般做垂直防滲墻(或截水槽)比較困難,則采用粘土鋪蓋。粘土鋪蓋長(zhǎng)度一般不小于3～5倍壩前水深,鋪蓋厚度一般在上游段不小于0.5m,與壩體相接處不小于1～2m。

2.2 壩體裂縫的處理措施

針對(duì)建筑物出現(xiàn)裂縫問(wèn)題,對(duì)采取劈裂灌漿進(jìn)行加固。

2.2.1 翻松夯壓,灌土封口

對(duì)于細(xì)小的龜裂縫、縱向裂縫,將裂縫處土料翻松,重新夯壓密實(shí),以防止雨水侵入。對(duì)于縫寬不大于1～2cm,深度不超過(guò)1m的裂縫,用干而細(xì)的砂壤土從縫口灌入,用板條或竹板等填塞搗實(shí),然后在縫口用粘性土封堵壓實(shí)。

2.2.2 開(kāi)挖回填

對(duì)于縫寬大于2cm,深度超過(guò)1m的裂縫,則采用開(kāi)挖回填的方法即將發(fā)生裂縫部位的土料全部挖出,再置新回填夯實(shí)?？v向裂縫的開(kāi)挖回填,開(kāi)挖槽的長(zhǎng)度和深度都應(yīng)超過(guò)裂縫的長(zhǎng)度和深度0.3～0.5m,如裂縫較寬較深,為便于施工和保證安全,槽底寬度一般采取0.5～1.0m,槽壁可挖成階梯形斷面。回填時(shí)再逐級(jí)削去臺(tái)階,使其保持梯形斷面,用與原壩體同類(lèi)土料分層夯實(shí),每層厚度以0.1～0.2m為宜。對(duì)于貫穿上下游的橫向裂縫,為了防止在溝槽側(cè)面新老土結(jié)合處形成集中滲流,還應(yīng)開(kāi)挖結(jié)合槽,與裂縫相交成十字。結(jié)合槽間距 5～6m,槽寬 1～2m。

2.3 提高防洪標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格按照現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),必要時(shí)根據(jù)具體情況采取加高大壩或在壩頂增設(shè)防浪墻,以滿(mǎn)足防洪要求。根據(jù)水庫(kù)的壩型、壩類(lèi)、滋洪道所處地形位置以及土石料的開(kāi)采難易情況,采取的措施有:

2.3.1 加高壩體

該方法既能增加有效庫(kù)容,又可提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于加壩方量不太大,庫(kù)區(qū)有豐富的土石科可取,運(yùn)輸方便的水庫(kù)均按設(shè)計(jì)斷面加高壩體,提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 擴(kuò)大泄洪能力

對(duì)于缺乏土石料的庫(kù)區(qū),或壩體斷面不易加高的水庫(kù),則采取拓寬滋洪道或增設(shè)非常溫洪道及復(fù)式溢洪道,以增大泄洪能力,提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 防止庫(kù)岸失穩(wěn)的措施

為確保大壩的運(yùn)行安全,在加固中應(yīng)對(duì)大壩增設(shè)必要觀(guān)測(cè)設(shè)施。建立以水庫(kù)為中心的通訊網(wǎng)確保汛期水庫(kù)管理所與主管部門(mén)的通訊暢通。對(duì)于淤積特別嚴(yán)重的水庫(kù),除對(duì)水庫(kù)采用消淤措施外、特別注意對(duì)庫(kù)區(qū)上游流域面積內(nèi)進(jìn)行植樹(shù)種草、防風(fēng)固沙的水土保持治理,從源頭上減少庫(kù)淤積來(lái)源。

2.5 工程管理措施

充分調(diào)查、全面收集水庫(kù)的技術(shù)資料,為水庫(kù)的安全管理積累資料,同時(shí)為水庫(kù)加固提供可靠依據(jù)。根據(jù)水庫(kù)的病害狀況,壩型、地形及土石料的分布情況,采取針對(duì)性的技術(shù)措施,按照“先險(xiǎn)后病、先急后援、先大后小”的原則,因地制宜地制定出水庫(kù)的加固措施及年度實(shí)施計(jì)劃。確定技術(shù)可靠、施工可行、經(jīng)濟(jì)合理、效益突出的除險(xiǎn)加固方案,編制設(shè)計(jì)計(jì)劃,報(bào)請(qǐng)上級(jí)主管部門(mén)批準(zhǔn)。嚴(yán)格把住質(zhì)量關(guān),采用經(jīng)濟(jì)與行政手段,強(qiáng)化施工管理,根據(jù)施工進(jìn)度,分期撥款,堅(jiān)持嚴(yán)格的驗(yàn)收制度,確保完成病險(xiǎn)庫(kù)加固任務(wù)。

3 結(jié)論

近幾年,由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展快速，為了滿(mǎn)足工、農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的需水要求,對(duì)各地區(qū)的部分水利設(shè)施進(jìn)行了加固處理,本文在分析水庫(kù)病險(xiǎn)原因的基礎(chǔ)上對(duì)常用的幾種處理措施進(jìn)行了總結(jié)。

[1]陶麗琴.切實(shí)搞好病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固.中國(guó)水利報(bào).2004-06-08