王小樸（西安景天水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司陜西西安710018）

安康小型水利工程的除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)淺析

王小樸
（西安景天水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司陜西西安710018）

在小型水庫運(yùn)行過程中，必須注重小型病險(xiǎn)水庫的危害性，通過合理的技術(shù)與勘探結(jié)果進(jìn)行病險(xiǎn)水庫的加固，并且對(duì)小型水庫除險(xiǎn)加固方案進(jìn)行完善。本文對(duì)水利工程小型水庫除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討，可為類似案例提供借鑒。

小型病險(xiǎn)水庫；加固設(shè)計(jì)；規(guī)劃

隨著近年來小型水庫建設(shè)的實(shí)施與發(fā)展對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)提升的影響越來越大，尤其是當(dāng)?shù)厝罕?，水利工程建設(shè)的正常運(yùn)行就顯得尤為重要。在小型水庫建設(shè)和加固過程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種問題，而邊坡穩(wěn)固和小型水庫的防滲加固不能滿足要求就是其中兩項(xiàng)重要規(guī)劃，在對(duì)水利工程進(jìn)行建設(shè)和維護(hù)的過程中，水利的邊坡穩(wěn)固、防滲加固規(guī)劃一直是水利工程人員關(guān)注的主要規(guī)劃，在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，這兩項(xiàng)規(guī)劃逐漸得到了很大的發(fā)展與改進(jìn)。［1］

1　水利工程除險(xiǎn)加固的必要性

我國《2013-2017年中國水利工程行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)經(jīng)營策略與優(yōu)劣勢(shì)分析報(bào)告》顯示［4］，我國水旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占各類自然災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)總損失的60%左右。自新中國成立以來，陜西先后建成各類水庫1019座，其中大型7座、中型58座、小型954座。經(jīng)過多年運(yùn)行，這些水庫大多已經(jīng)“疾病纏身”。2002年，陜西按照暫緩治理、降等報(bào)廢、加固處理3種類型對(duì)陜西全省病險(xiǎn)水庫進(jìn)行了排查，查明需要加固處理的病險(xiǎn)水庫接近水庫總數(shù)的一半，病險(xiǎn)水庫已成為陜西防洪體系中最為薄弱的環(huán)節(jié)和影響防洪安全的重大隱患。特別是小型病險(xiǎn)水庫，大多位于村鎮(zhèn)、縣城的上游，猶如頭上的“一盆水”，威脅著群眾的生命安全，而且蓄水功能減退，難以有效發(fā)揮灌溉供水效益。大量病險(xiǎn)水庫存在，病險(xiǎn)水庫工程的安全狀況成了政府和社會(huì)的心腹之患。

小型水庫以農(nóng)田灌溉為主，兼有防洪功能水利樞紐工程，自初建成并投入運(yùn)行以來，對(duì)村民土地的農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)揮了重要作用，對(duì)保持農(nóng)業(yè)增收和維護(hù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定起到了積極而又重要的作用。由于受當(dāng)時(shí)各種條件制約，水庫施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，缺乏管理，存在諸多病險(xiǎn)，如不盡早采取措施進(jìn)行加固，一旦潰壩將威脅下游村民生命財(cái)產(chǎn)安全，淹沒耕地，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。從防洪保安角度考慮，加固小型水庫是十分有必要的。

2　小型水庫工程存在的問題

（1）大壩壩坡不穩(wěn)定；

（2）現(xiàn)狀大壩下游有滲水；

（3）沒有岸坡排水設(shè)施；

3　小型水庫除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)方案

本次針對(duì)小型水庫上述問題，對(duì)病險(xiǎn)水庫進(jìn)行以下加固方案：

3.1小型水庫中邊坡加固的規(guī)劃措施

經(jīng)對(duì)現(xiàn)狀壩體的滲流、穩(wěn)定分析，壩體下游整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，故結(jié)合壩頂整修，對(duì)壩體進(jìn)行加固培厚。保證壩體的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)擬定以下三種方案。

方案一：臨水側(cè)碎石土加培方案。自背水側(cè)坡腳按現(xiàn)狀坡比至設(shè)計(jì)壩頂高程后，按設(shè)計(jì)壩頂寬度和坡比向臨水側(cè)培厚。此方案優(yōu)點(diǎn)是：①培土厚度大，施工方便。缺點(diǎn)是：①臨水坡加培部分其基礎(chǔ)處理難度較大，易產(chǎn)生沉降；②土方量大，投資大；③壩軸線偏移較多。

方案二：背水側(cè)堆石加培加固方案。根據(jù)實(shí)測(cè)地形圖與現(xiàn)場(chǎng)查勘，在現(xiàn)狀壩腳下游47m處有高約6m的砌石擋墻，形成跌坎，為避免壩后加培影響到原下游擋墻的安全穩(wěn)定，本次采用堆石加培，采用較小的壩后加培坡比，使加培坡腳對(duì)下游擋墻不產(chǎn)生影響。自臨水側(cè)現(xiàn)狀坡腳按現(xiàn)狀坡比對(duì)臨水坡進(jìn)行整修，此方案優(yōu)點(diǎn)是：①降低浸潤線；②對(duì)現(xiàn)狀壩體破壞較??；③壩軸線偏移?。蝗秉c(diǎn)是：①工程量大；②壩體下游基礎(chǔ)需進(jìn)行加固處理。

方案三：兩側(cè)加陪加固方案。上游按設(shè)計(jì)坡比和壩頂寬度加陪，下游在現(xiàn)狀壩腳下游47m處有高約6m的砌石擋墻，形成跌坎，為避免壩后加培影響到原下游擋墻的安全穩(wěn)定，本次采用堆石加培，采用較小的壩后加培坡比，使加培坡腳對(duì)下游擋墻不產(chǎn)生影響，此方案的優(yōu)點(diǎn)是：①降低浸潤線；缺點(diǎn)是：①壩體下游基礎(chǔ)需進(jìn)行加固處理，②臨水坡加培部分其基礎(chǔ)處理難度較大，易產(chǎn)生沉降，③投資大。

鑒于以上三種方案有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)推薦采用方案二對(duì)壩體進(jìn)行加培處理。

3.2小型水庫工程防滲加固方案措施［4］

通過地質(zhì)勘查，壩體有滲漏問題，本次進(jìn)行防滲加固體系的健全是非常必要的，確保壩體浸潤線的降低，進(jìn)行土體強(qiáng)度的提升，本工程是壩體是土壩，對(duì)本工程的滲漏處理采用上游“鋪、截、堵”，下游“導(dǎo)、減、排”的原則進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)，本工程防滲采用以下兩種防滲方案比較，見表1。

方案（一）上游鋪設(shè)土工膜方案。自迎水側(cè)從坡腳至設(shè)計(jì)壩頂高程鋪設(shè)土工膜，護(hù)坡結(jié)構(gòu)自上而下為30cm厚M7.5漿砌石拱格內(nèi)填干砌石、50cm庫內(nèi)淤積土，兩布一膜土工膜，護(hù)坡基礎(chǔ)為M7.5漿砌石基礎(chǔ)，斷面為矩形，尺寸1.0m×1.0m（寬×高）此方案優(yōu)點(diǎn)是：①降低浸潤線土體強(qiáng)度的提升；②適應(yīng)彈性變形能力；③投資低。缺點(diǎn)是：①防滲效果差；②容易破壞。

方案（二）劈裂式灌漿防滲方案。根據(jù)壩體小主應(yīng)力的分布規(guī)律布孔，利用水利劈裂原理，有控制性地劈裂壩體，并灌入合適的漿液，形成防滲帷幕，同時(shí)使所有與漿縫連通的裂縫，洞穴，軟弱夾層等壩體隱患，均能得到漿液的充填擠壓密實(shí)，使壩體達(dá)到防滲加固目的，確保避免堤身發(fā)生一系列的滲漏。根據(jù)堤身的具體工作狀況，本次對(duì)壩基進(jìn)行單排帷幕灌漿（樁號(hào)0-003～0+060），灌漿深度深入弱風(fēng)化層5m范圍，帷幕灌漿沿壩軸線布孔，孔距3m；對(duì)壩體部分（樁號(hào)0+012～0+060）進(jìn)行單排灌漿劈裂灌漿，壩體劈裂式灌漿孔沿壩軸線布置，灌漿孔的孔距采用3m，灌漿孔應(yīng)為鉛直孔。上至現(xiàn)狀壩頂，下至帷幕灌漿上邊界；設(shè)計(jì)劈裂灌漿材料為粘土，泥墻設(shè)計(jì)厚度10cm。進(jìn)行一定厚度的鉆透。同一排孔灌漿，應(yīng)先灌第一序孔，再灌第二序孔、第三孔序，灌漿開始應(yīng)先用稀漿灌注，經(jīng)過3min～5min的灌漿，壩體劈裂后在加大漿液稠度，若孔口壓力下降或出現(xiàn)負(fù)壓，應(yīng)加大漿液稠度，灌漿過程中應(yīng)對(duì)灌漿孔孔口壓力，間隔時(shí)間進(jìn)行綜合控制，壓力表精度不應(yīng)大于10kPa。這樣，可以較好地處理在灌漿中出現(xiàn)的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問題，使灌入的泥漿沿壩的軸向形成一道帷幕，達(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅(jiān)固度和防止?jié)B漏的目的。此方案優(yōu)點(diǎn)是：①提高壩體整體性；②提高壩體密實(shí)性。缺點(diǎn)是：①投資高。

表1　防滲方案對(duì)比表

針對(duì)以上兩種防滲方案，從投資、防滲效果及大壩穩(wěn)定性三方面綜合分析，如表1所示，鋪設(shè)復(fù)合土工膜雖然投資低，并能達(dá)到一定防滲效果，但是容易破壞，防滲效果差。灌漿雖然投資高，但是灌漿能提高壩體的密實(shí)性、整體性、穩(wěn)定性，還能加固地基的作用，且灌漿技術(shù)和施工成熟，因此本工程最終選用灌漿防滲。

3.3小型水庫工程岸坡排水設(shè)施措施

本工程原大壩背水坡坡面無排水設(shè)施，為了防止岸坡沖刷，本次結(jié)合大壩背水坡加培對(duì)坡面排水溝進(jìn)行新建，擬設(shè)橫向及岸坡排水溝共7條，總長(zhǎng)761m。在壩坡與兩岸坡相交處設(shè)岸坡排水溝3條，長(zhǎng)650m。橫向排水溝5條，長(zhǎng)111m。設(shè)計(jì)橫向排水溝為矩形斷面，尺寸為30cm×40cm（寬×高），岸坡排水溝為梯形，斷面尺寸90cm×3cm×40cm（上寬×下寬×深），壁厚均為30cm，坡比為1:0.75，結(jié)構(gòu)由M7.5漿砌塊石砌筑。

4　結(jié)語［3］

小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案的不斷完善和符合當(dāng)?shù)匾?，是保證小型水庫除險(xiǎn)加固順利實(shí)施和保證加固處理后水庫發(fā)揮最大效益的關(guān)鍵。小型水庫的除險(xiǎn)加固在水利工程建設(shè)中重要內(nèi)容之一。小型水庫的除險(xiǎn)加固，不僅能提高小型水庫防洪能力，還能發(fā)揮小型水庫供水效益，既保障水庫的安全運(yùn)行，又提高了水庫蓄水調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展。陜西水利

［1］孟凡字，楊鳳云，張維濱.小型水庫除險(xiǎn)加固問題探討［J］.黑龍江科技信息，2009年.

［2］劉武，李曉強(qiáng).小型水庫除險(xiǎn)加固處理方案與水庫利用探討［J］.陜西水利，2009年.

［3］楊濤，水利工程除險(xiǎn)加固治理策略研究［J］.內(nèi)蒙古水利，2012年.

［4］羅長(zhǎng)軍，劈裂式灌漿技術(shù)在弧石灘水庫隱蔽工程處理應(yīng)用（巖土力學(xué)2005）739-744.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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