陶潺平 徐倩倩

【摘要】從浙江現(xiàn)存的小型水庫(kù)土石壩的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合浙江地區(qū)的具體實(shí)際和相關(guān)的成功經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)小型水庫(kù)土石壩的除險(xiǎn)加固給出合理化的建議。

【關(guān)鍵詞】小型水庫(kù)；土石壩；除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)方案的規(guī)劃

浙江地區(qū)的小型水庫(kù)攔水建筑物以土石壩居多，因?yàn)橐?guī)模較小，并且年代久遠(yuǎn)，相關(guān)的建設(shè)資料和數(shù)據(jù)缺少，因此不能像大壩那樣，直接利用已有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行除險(xiǎn)加固的方案設(shè)計(jì)。所以對(duì)小型水庫(kù)土石壩的除險(xiǎn)加固，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及了解原有壩體的構(gòu)造、壩基地質(zhì)狀況的前提下，制定具體的除險(xiǎn)加固方案。同時(shí)加固措施的選擇和設(shè)計(jì)要依據(jù)資金投入的力度和各個(gè)地區(qū)不同的情況來(lái)確定。最后的方案，既要節(jié)省資金又要保證方案的科學(xué)合理，確保其可行性。

二、除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.壩體和壩基的加固防滲設(shè)計(jì)

壩體和壩基的加固防滲設(shè)計(jì)在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體確定，根據(jù)筆者實(shí)踐，在考慮經(jīng)濟(jì)的情況下壩體防滲主要考慮套井回填、粘土斜墻、土工膜防滲。壩基防滲主要考慮帷幕灌漿或者開(kāi)挖回填粘土。

當(dāng)原有壩體防滲采用粘土心墻防滲且滲漏不滿足規(guī)范要求，則在進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮采用套井回填進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì)，但不宜采用粘土斜墻防滲，以防在水位降落時(shí)，在斜墻和心墻間形成“水包”對(duì)上游壩坡穩(wěn)定造成不利影響，若在該情況下一定要采用粘土斜墻進(jìn)行壩體防滲，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)“水包”對(duì)上游壩坡的不利影響，以確保壩坡安全。當(dāng)原有壩體防滲采用粘土斜墻時(shí)則可采用粘土斜墻防滲，該方法施工簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量容易保證。當(dāng)原有壩體為均質(zhì)壩時(shí)，則在考慮壩體成孔情況下，可分別采用套井回填或者粘土斜墻進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì)。當(dāng)項(xiàng)目區(qū)附近粘土料匱乏且壩體防滲為粘土斜墻或者均質(zhì)壩時(shí)，則可考慮采用土工膜防滲，但是在采用該方法時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工管理，確保施工質(zhì)量。

當(dāng)壩基透水層為土料且厚度較薄時(shí)可考慮挖除原有土料后回填粘土進(jìn)行防滲，當(dāng)壩基透水層為巖基時(shí)則考慮采用帷幕灌漿。

在壩體和壩基的加固防滲處理時(shí)，應(yīng)使壩體和壩基的防滲體形成統(tǒng)一體，徹底截?cái)酀B漏通道，使水庫(kù)滿足蓄水功能。

2.排水體設(shè)計(jì)

秉承上截下排的原則，應(yīng)做好排水體的設(shè)計(jì)工作，目前排水體類(lèi)型主要存在貼坡式排水、棱體排水、褥墊式排水、管式排水等，在小型水庫(kù)土石除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多的是貼坡式排水和棱體排水，排水體具體應(yīng)用條件筆者不再詳細(xì)介紹，讀者可翻閱相關(guān)文獻(xiàn)查詢，筆者只對(duì)棱體排水體的應(yīng)用材料進(jìn)行討論。翻閱相關(guān)文獻(xiàn)查詢發(fā)現(xiàn)對(duì)排水棱體的材料幾乎都采用塊石砌筑，但是在筆者具體實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目區(qū)往往存在石料短缺的情況，且外購(gòu)成本高，對(duì)工程建設(shè)帶來(lái)很大的麻煩，但是筆者又發(fā)現(xiàn)，往往在工程開(kāi)工建設(shè)后，在土石方開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)形成石渣，通過(guò)具體實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)排水體做好反濾的前提下，用石渣替代塊石后，再在石渣外表鋪筑一層方塊石，形成的“石渣排水棱體”不僅能滿足排水的功效還能大大降低工程造價(jià)，且不影響美觀，是一種不錯(cuò)的替代排水體。

3.壩坡設(shè)計(jì)

壩體上下游壩坡應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料并通過(guò)STAB、AUTOBANK、理正巖土等軟件進(jìn)行滲流分析和壩坡穩(wěn)定計(jì)算，最終確定上下游壩坡坡度。壩體上游坡的護(hù)坡一般采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡或者干砌塊石護(hù)坡，其中混凝土預(yù)制塊護(hù)坡在水庫(kù)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，預(yù)制塊會(huì)出現(xiàn)發(fā)黑的情況，影響美觀，筆者建議在經(jīng)濟(jì)可行的情況下可采用干砌塊石護(hù)坡。

4.溢洪道設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)存的小型水庫(kù)土石壩在歷史上很多是村民自行修建，未進(jìn)行水文分析及水力計(jì)算，導(dǎo)致溢洪道存在泄洪能力不足問(wèn)題。因此，在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，溢洪道的設(shè)計(jì)應(yīng)引起足夠的重視。在復(fù)核現(xiàn)有正槽溢洪道過(guò)流能力時(shí)，碰到過(guò)流能力不足，且無(wú)法擴(kuò)大正槽溢洪道寬度時(shí)，則可考慮布置側(cè)槽溢洪道。

由于小型水庫(kù)土石壩多位于偏遠(yuǎn)的山區(qū)，交通不便利，不便于人員及時(shí)直接進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管控。因此，小型水庫(kù)土石壩的溢洪道應(yīng)該保持通暢，進(jìn)口不應(yīng)設(shè)置閘門(mén)；溢洪道要建造在穩(wěn)定的地段上，具體要根據(jù)地形、地質(zhì)進(jìn)行合理規(guī)劃；溢洪道應(yīng)該盡量采取直線型軸線，如果由于地形的原因需要轉(zhuǎn)彎，應(yīng)該采取內(nèi)轉(zhuǎn)。

5.放水設(shè)施設(shè)計(jì)

小型水庫(kù)土石壩的放水設(shè)施很多采用壩下埋管，由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，存在不同程度的管道漏水、管道與壩體接觸漏水，且管道往往未座落于基巖上，對(duì)土石壩的運(yùn)行造成極大的安全隱患，因此在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，尋找新的放水設(shè)施替代方案顯得尤為重要。

小型水庫(kù)土石壩在壩高不高的情況下，可以采用虹吸管式的放水設(shè)施，虹吸管的允許真空度一般限制在6-8m水柱以內(nèi)，在此范圍內(nèi)虹吸管均能夠安全運(yùn)行。虹吸管建設(shè)完畢后應(yīng)對(duì)原有的放水涵管進(jìn)行封堵。

當(dāng)壩高較高，虹吸管不滿足布設(shè)要求時(shí)可采用放水隧洞進(jìn)行放水，該法投資較高。

三、土石方平衡分析及軟件應(yīng)用

土石壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，不可避免的涉及到土石方的開(kāi)挖和土石方的回填，過(guò)大的土方開(kāi)挖，不僅會(huì)增加造價(jià)，還會(huì)造成環(huán)境的不利影響，比如水土流失、棄土占地等問(wèn)題，土石方開(kāi)挖量的不足，又會(huì)造成土石壩填筑料的不足，則需考慮外運(yùn)，也不可避免的增加投資。因此理想的結(jié)果是土石方開(kāi)挖和回填做到平衡，因此在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)做好土石方平衡的概念設(shè)計(jì)，而為了快速高效的進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，則需借助輔助軟件（否則將會(huì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且達(dá)不到好的效果），筆者在這里向讀者推薦AUTOCAD CIVIL 3D軟件，該軟件可以較好的解決土石方平衡分析問(wèn)題，感興趣的讀者可以嘗試。

結(jié)語(yǔ)：

雖然小型水庫(kù)土石壩對(duì)所在地的農(nóng)田灌溉、防洪防旱、水產(chǎn)養(yǎng)殖起到的重要作用。但是我們也應(yīng)正視小型水庫(kù)土石壩在歷史上較多的由村民自行修筑，或者是邊設(shè)計(jì)、邊施工、邊調(diào)整的工程，導(dǎo)致現(xiàn)存的小型水庫(kù)土石壩存在很多先天不足。因此在新時(shí)期的小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中，我們要考慮周到全面，尤其設(shè)計(jì)方更應(yīng)高度重視，抓住問(wèn)題重點(diǎn)，將問(wèn)題消滅于源頭。