楊 燕，鐘喬平

（云南省紅河州水利水電勘察設計研究院，云南 蒙自 661199）

1 概述

隨著興建水庫工程的大力推進，截止2020年底，紅河州興建各類水庫483座， 其中5.6%的中型水庫、17.8%的?。ㄒ唬┬退畮臁?6.6%的?。ǘ┬退畮?，壩型以土石壩為主。 這些水庫為防御洪水災害和保障國民經(jīng)濟建設發(fā)揮了重要作用。 但紅河州早期修建的水庫大壩普遍存在建設標準低、泄洪能力不足、清基不徹底，筑壩材料控制不嚴，壓實度不足、防滲體系不完善、滲漏嚴重、監(jiān)測設施不完善、金屬結(jié)構老化等一系列工程質(zhì)量缺陷和安全隱患。 而病險水庫直接涉及人民群眾的生命財產(chǎn)安全， 并影響國民經(jīng)濟發(fā)展和社會的穩(wěn)定， 因此對病險水庫進行除險加固十分必要和緊迫。

2 病險水庫存在的主要問題

經(jīng)過2020年完成的150多項大壩安全評價工作統(tǒng)計，存在的主要問題：

2.1 泄洪能力不足

部分水庫由于原設計采用的水文資料較老，原推求的洪水偏小， 現(xiàn)狀泄洪設施溢洪道不能安全下泄設計洪水； 部分水庫由于泄洪設施溢洪道下游有重要軍事設施，不允許泄洪。 水庫的泄洪能力不足，防洪安全不滿足規(guī)范要求。

2.2 抗震標準偏低

依據(jù)GB18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》和GB51247—2018《水工建筑物抗震設計標準》復核工程地震基本烈度、地震動峰值加速度、設防類別，一些水庫地震動峰值加速度取值低， 對大壩進行穩(wěn)定復核后，大壩抗震穩(wěn)定復核成果不滿足規(guī)范要求。如果遇到地震等情況，壩體就會出現(xiàn)裂縫、沉陷、變形和滑塌等現(xiàn)象。

2.3 存在滲漏問題

主要表現(xiàn)：①壩基滲漏，主要通過壩基未處理的第四紀沖洪積層、風化層及透水的裂隙向下游滲漏；②壩體滲漏， 主要形式是沿壩體產(chǎn)生的縱向裂縫及結(jié)構面發(fā)生的集中滲漏；③繞壩滲漏，主要表現(xiàn)在兩壩肩，壩體與基巖的結(jié)合層面上的滲漏，以及通過風化層、透水的破碎帶向下游繞滲。

2.4 壩體變形嚴重

部分水庫大壩沉降不均勻， 壩頂沿壩軸線方向出現(xiàn)錯臺裂縫，裂縫貫穿整個壩頂，其中裂縫最大寬度達11.3cm，高差6.8cm（前低后高），位于大壩最大壩高位置； 上游壩坡混凝土預制塊護坡出現(xiàn)擠壓變形，上游壩面戧臺中間部位沉陷，兩邊上翹；大壩變形與庫水位密切相關，大壩變形規(guī)律異常，存在危及安全運行的異常變形。

2.5 豎井爬梯銹蝕老化

現(xiàn)有的水庫豎井橫斷面為矩形， 豎井結(jié)構不具備檢修交通功能，往往只能通過隧洞放空后，自上游或下游隧洞進入檢修，檢修路徑長、難度大。 原豎井井壁雖設置有簡易的鋼爬梯，但隨著水庫運行多年，鋼爬梯銹蝕老化，未設置護籠，由于豎井較高，檢修人員需系安全帶下井檢修，安全條件極差。

圖1 鋼爬梯上覆有水垢，檢修條件差

圖2 鋼爬梯銹蝕老化，檢修安全條件差

2.6 隧洞洞壁開裂、潮濕滲水，在施工縫、變形縫的薄弱位置產(chǎn)生滲漏

水工隧洞在混凝土澆筑結(jié)束后， 由于山體內(nèi)地下水的滲流通道被封堵，易形成較高的外水壓力，使襯砌混凝土在施工縫、 變形縫的薄弱位置產(chǎn)生潮濕滲水、滲漏。

圖3 洞壁潮濕滲水、洞頂見鈣化沉淀物懸掛

圖4 洞頂白色鈣化沉淀物懸掛，環(huán)狀滴水

2.7 金屬結(jié)構老化和機電設備不能正常運行

隧洞閘門經(jīng)過多年運行后，易出現(xiàn)閘門銹蝕、止水老化、鋼絲繩老化、螺桿銹蝕、彎曲變形、啟閉時有卡阻現(xiàn)象等問題， 存在極大的安全隱患， 尤其在汛期，由于閘門不能正常啟閉，給工程安全度汛帶來極大壓力。部分隧洞工作閘門損壞，僅依靠檢修閘控制流量，應急能力差，存在安全隱患。

圖5 隧洞工作閘門銹蝕嚴重，銹蝕率100%

圖6 螺桿啟閉機銹蝕嚴重，銹蝕率60%

2.8 監(jiān)測設施不完善

紅河州中型、?。ㄒ唬┬退畮煊邪踩O(jiān)測設施，?。ǘ┬退畮旎緹o安全監(jiān)測設施。 即使有監(jiān)測設施的，又有很大一部分存在監(jiān)測項目不全、監(jiān)測設施完好率不高、不按規(guī)范要求開展觀測、觀測資料不全、不及時整理分析等各種問題， 沒有真正發(fā)揮監(jiān)測設施作為大壩安全“耳目”的作用。

圖7 測壓管管帽銹蝕嚴重，無法開啟

圖8 測壓管被封死，無法觀測

2.9 管理水平落后

水庫大壩安全管理仍以傳統(tǒng)手段為主， 現(xiàn)代高新技術應用不足，信息化水平低，智能化、智慧化管理與監(jiān)管尚處于探索研究階段。

管理水平相對滯后，仍以傳統(tǒng)的人工手段為主，導致安全隱患早期識別、 洪水預報和預測預警能力不足，防洪功能和綜合效益不能充分發(fā)揮，應急決策技術支撐能力薄弱，時效性差。

3 除險策略

3.1 針對水庫的泄洪能力不足的問題

提高水庫防洪能力的加固措施主要有兩種：一是加高大壩，增加水庫調(diào)蓄能力；二是增建或擴建泄洪設施，加大泄洪能力。

3.2 針對壩體滲漏、變形、大壩抗滑、抗震穩(wěn)定性不滿足要求的問題

可在壩體和壩基設置塑性混凝土防滲墻， 或進行帷幕灌漿處理，或者兩種方式相結(jié)合。對大壩上下游坡凹凸不平，壩坡存在不均勻沉降、隆起和蠕變現(xiàn)象的，可對上下游壩坡進行整形、培厚。 通過上述措施，可解決大壩及壩肩滲漏問題以降低壩體浸潤線，確保壩坡抗滑、抗震穩(wěn)定。

3.3 針對豎井爬梯銹蝕老化的問題

對原輸水隧洞進行改造，采用設踏步豎井結(jié)構，豎井上部襯砌為“回”字形的雙壁式結(jié)構，直接設置旋轉(zhuǎn)踏步直通豎井底部， 克服常規(guī)單閘門豎井結(jié)構檢修交通條件的不足，滿足踏步通行及凈高要求。

3.4 針對隧洞開裂且滲水、漏水的問題

根據(jù)隧洞開裂滲水的情況， 采用水泥基滲透結(jié)晶材料封閉和灌漿的方式進行處理， 當裂縫寬度大于0.1mm時，采取灌漿的方式，灌漿材料為高滲透活性稀釋劑改性系列環(huán)氧漿材料； 當裂縫寬度小于0.1mm時，采用水泥基滲透結(jié)晶材料封閉處理就可以達到防止?jié)B漏。對結(jié)構和伸縮縫漏水的薄弱環(huán)節(jié)，在伸縮縫處鑿槽回填環(huán)氧漿材料及環(huán)氧基液，對于孔洞滲漏水可在洗干凈的鑿開槽中回填玻璃水泥砂漿。

3.5 針對金屬結(jié)構老化和機電設備不能正常運行的問題

對存在問題的所有金屬結(jié)構和機電設備展開全面的檢查、維修和更換工作，并注意日常維護保養(yǎng)和維修，及時消除設備的故障和隱患。并對操作機電設備的相關人員展開培訓， 加強其對于機電設備的操作水平，從而為水利工程中的機電設備提供保障。

3.6 針對監(jiān)測設施不完善的問題

嚴格按照《水利水電工程安全監(jiān)測設計規(guī)范》，完善水庫監(jiān)測設施，并強化日常觀測管理，重視監(jiān)測設施和儀器設備保養(yǎng)和維護等一系列措施， 從而實現(xiàn)大壩安全監(jiān)測工作全過程管理， 使安全監(jiān)測工作真正起到大壩安全的耳目作用。

3.7 針對水庫安全管理的問題

充分運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等新一代信息技術，解決“重建輕管”問題，強化信息技術與業(yè)務深度融合， 提高水利工程監(jiān)管效率效能。爭取盡快建成大壩安全監(jiān)測監(jiān)督平臺，實現(xiàn)大壩安全管理信息的在線監(jiān)管； 實現(xiàn)大壩安全監(jiān)測信息實時采集與報送，在線分析、智能診斷，實時預警， 為水庫突發(fā)事件應急設置提供遠程會商平臺與技術支撐。 為水庫大壩安全健康診斷、智能監(jiān)控、提質(zhì)增效、智慧監(jiān)管、突發(fā)事件早期預警與應急決策等提供科技保障。

4 結(jié)語

紅河州病險水庫的病險問題呈多樣化， 主要表現(xiàn)為：泄洪能力不足、抗震標準偏低、大壩變形、大壩抗滑、抗震穩(wěn)定性差、壩體或壩基滲漏嚴重、隧洞開裂漏水、金屬機構或機電設備不能正常運行、管理設施和觀測設備不完善等問題。 ①及時消除水庫大壩的病險問題，針對水庫大壩，進行定期安全鑒定，建立水庫大壩鑒定評估體系，及時發(fā)現(xiàn)病情險情，摸清水庫大壩安全風險所在。②根據(jù)水庫大壩病險情況，科學制定除險加固方案。③按照創(chuàng)新要求，善于在加固方案中應用新理念、新技術、新工藝、新材料，使病險水庫大壩病險狀況得以根除， 工程壽命得以大幅度延長，水庫功能得到綜合性利用，水庫大壩生態(tài)環(huán)境面貌得以煥然一新。④借助智能技術，建設水庫雨水情測報、大壩安全監(jiān)測等設施，建立健全水庫安全運行監(jiān)測系統(tǒng)和智能化調(diào)度系統(tǒng)，充分利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等信息技術，提高水庫來水預報、水庫安全狀況評價、 下游河流生態(tài)需水分析等方面的能力和水平，實現(xiàn)雨情、水情、經(jīng)濟社會用水的精準預報和精準調(diào)度，安排好防洪、抗旱、供水等不同功能的需求，全面提高水庫綜合利用效益。