林杰雄

龍門(mén)縣縣城河堤管理處 廣東 惠州 516800

在降水區(qū)域不均或時(shí)間不均的地區(qū)，建設(shè)小型水庫(kù)能夠有效調(diào)解水資源分布，促進(jìn)本地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并保障交通安全。然而由于小型水庫(kù)的影響范圍相對(duì)較小，因此小型水庫(kù)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中往往難以得到有效的維護(hù)。缺乏維護(hù)能夠?qū)е滦⌒退畮?kù)在使用過(guò)程中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，因此小型水庫(kù)必須定期進(jìn)行檢查，判斷小型水庫(kù)的結(jié)構(gòu)安全等情況，并根據(jù)檢查的實(shí)際結(jié)果進(jìn)行除險(xiǎn)加固。本文對(duì)影響小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)選擇的因素進(jìn)行了分析，并以萬(wàn)馬坪水庫(kù)為案例，進(jìn)行了小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的針對(duì)性分析。

1 小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固影響因素

水庫(kù)的除險(xiǎn)加固是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要充分考慮材料選擇以及結(jié)構(gòu)保障等相關(guān)因素。確定小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)水庫(kù)所處區(qū)域的水文以及地質(zhì)等相關(guān)情況，選擇更為適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，以保證水庫(kù)除險(xiǎn)加固完成后能夠正常使用。

1.1 地質(zhì)因素

地質(zhì)環(huán)境以及地質(zhì)因素對(duì)水庫(kù)加固技術(shù)選擇的影響最為突出，水庫(kù)建造區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定度能夠直接影響技術(shù)的選擇。在地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性相對(duì)較好的區(qū)域，水庫(kù)除險(xiǎn)加固過(guò)程中能夠根據(jù)水庫(kù)當(dāng)前結(jié)構(gòu)的情況以及水庫(kù)的除險(xiǎn)加固需求選擇技術(shù)，且在地質(zhì)穩(wěn)定性相對(duì)較好的地區(qū)，能夠采用穩(wěn)定性更好的材料以及技術(shù)進(jìn)行加固。在地質(zhì)穩(wěn)定性相對(duì)較差的區(qū)域，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為破碎，因此選擇加固技術(shù)時(shí)必須充分考慮加固措施對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的影響。由于地質(zhì)較為破碎的地區(qū)地面的承載力相對(duì)較弱，因此在選擇加固技術(shù)時(shí)需要避免對(duì)地表造成破壞，然而需要注意的是地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為脆弱的區(qū)域，加固的周期一般相對(duì)較短，需要定期檢查加固。

1.2 水文因素

水文因素同樣能夠?qū)庸碳夹g(shù)選擇造成較大的影響，從水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)的應(yīng)用情況來(lái)看，在流水的侵蝕以及影響下水庫(kù)所處區(qū)域的巖體結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生較大的變化，因此在巖體受水流影響較大的區(qū)域，一旦忽略水文因素造成的影響加固技術(shù)不僅無(wú)法達(dá)到較好的加固效果，甚至能夠造成其他的風(fēng)險(xiǎn)。因此在選擇水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)時(shí)，需要充分考慮下述兩項(xiàng)因素。（1）需要充分考慮水流分布以及水流水位變化等造成的影響。對(duì)水庫(kù)能夠產(chǎn)生影響的所有水流的分布以及變化，均需要充分考慮，尤其需要充分考慮水流季節(jié)性變化的影響。（2）需要充分考慮水流變化對(duì)土壤以及巖石結(jié)構(gòu)造成的影響，在本地區(qū)的巖石結(jié)構(gòu)相對(duì)較為脆弱的情況下，需要根據(jù)豐水季水流對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的影響[1]。

1.3 技術(shù)因素

技術(shù)因素以及技術(shù)保障性對(duì)水庫(kù)加固同樣能夠產(chǎn)生較大的影響，針對(duì)不同區(qū)域有需要采用不同技術(shù)進(jìn)行處理。水庫(kù)除險(xiǎn)加固進(jìn)行過(guò)程中，壩體加固是其中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在石質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為穩(wěn)定的區(qū)域，僅需要處理壩體裂縫等填補(bǔ)的需求。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為破碎的情況下，一般需要通過(guò)灌注等會(huì)技術(shù)提高地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而對(duì)含水量較高的區(qū)域，則需要重現(xiàn)采用針對(duì)性技術(shù)降低施工區(qū)域的含水量，使得施工區(qū)域的彈性模量顯著降低。小型水庫(kù)同樣能夠?qū)λ幁h(huán)境造成較大影響，因此小型水庫(kù)在除險(xiǎn)加固過(guò)程中，施工開(kāi)始前，需要參與施工的各個(gè)部門(mén)進(jìn)行技術(shù)討論，確定與工程需求更為匹配的技術(shù)。

2 工程概況

萬(wàn)馬坪水庫(kù)位于南昆山，該地區(qū)位于北緯23°38′，東經(jīng)114°38′，該地區(qū)的平均溫度為23℃，年平均降水量則為2500mm。本地區(qū)氣候?yàn)閬啛釒夂?，植被覆蓋率較高，且本地區(qū)的旅游產(chǎn)業(yè)相對(duì)較為發(fā)展。萬(wàn)馬坪水庫(kù)位于龍門(mén)縣南昆山旅游區(qū)管理委員會(huì)萬(wàn)馬坪村，水庫(kù)具有發(fā)電以及灌溉等功能，該水庫(kù)的灌溉面積為200畝，水庫(kù)的裝機(jī)總量則為320kW。萬(wàn)馬坪水庫(kù)能夠?qū)Τ溲蛱憧与娬具M(jìn)行補(bǔ)充，增加水電的發(fā)電總量。萬(wàn)馬坪水庫(kù)與1984年投入使用，使用至今已經(jīng)接近40年的時(shí)間，由于建設(shè)時(shí)間相對(duì)較早，且建設(shè)過(guò)程中技術(shù)水平存在一定的不足，因此當(dāng)前水庫(kù)的問(wèn)題更為突出。水庫(kù)位置如下圖：

圖1 萬(wàn)馬坪水庫(kù)地理位置圖

本文所述除險(xiǎn)加固工程進(jìn)行前，萬(wàn)馬坪水庫(kù)已經(jīng)進(jìn)行了兩次除險(xiǎn)加固。2003年由于水庫(kù)壩體的滲漏較為嚴(yán)重，因此導(dǎo)致水庫(kù)溢流壩的溢流面出現(xiàn)表面脫落的情況，同時(shí)壩體的表面同樣出現(xiàn)面層砼局部毀壞的問(wèn)題。針對(duì)這一時(shí)期水庫(kù)實(shí)際存在的問(wèn)題，該次除險(xiǎn)加固的內(nèi)容包括：（1）修建水庫(kù)的截水墻，并增厚壩體；（2）進(jìn)行水庫(kù)溢流段的維修，并拆除壩體下游位置的擋水墻；（3）更換水庫(kù)輸水涵管的閘閥；（4）采用灌漿技術(shù)對(duì)壩體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理；（5）維修水庫(kù)的壩體道路。2021年由于壩體存在漿砌石以及弱風(fēng)化花崗巖石料膠結(jié)不足導(dǎo)致壩體泄露的問(wèn)題，且溢流壩的壩體表面混凝土出現(xiàn)脫落、溢流壩的挑流鼻坎已經(jīng)完全破損無(wú)法繼續(xù)使用、壩體輸水涵管腐蝕嚴(yán)重并且防腐層脫落、人員配置方面存在一定程度的不足、水庫(kù)防汛采用的資料存在不足、管養(yǎng)房相對(duì)較為簡(jiǎn)陋，根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果可知萬(wàn)馬坪水庫(kù)使用安全已經(jīng)出現(xiàn)相對(duì)較為嚴(yán)重的問(wèn)題，急需進(jìn)行整體性加固維護(hù)[2]。

3 風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀及需求分析

3.1 水文信息復(fù)核結(jié)果

對(duì)萬(wàn)馬坪水庫(kù)水文信息的復(fù)核結(jié)果顯示，水庫(kù)的正常水位為478.3m，水庫(kù)的總體容量為70.55萬(wàn)m3，其中水庫(kù)的死水位為464.3m，死庫(kù)容則為2.2萬(wàn)m3。根據(jù)萬(wàn)馬坪水庫(kù)的實(shí)際情況以及除險(xiǎn)加固的需求，需要在不改變輸水涵管進(jìn)口位置以及溢洪道進(jìn)口位置的情況下，需要維持正常水位以及死水位不變，并保證水庫(kù)的庫(kù)容達(dá)到68.55萬(wàn)m3以上。

3.2 水庫(kù)現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題

萬(wàn)馬坪水庫(kù)修建于1984年，由1984年至今中國(guó)水利工程的技術(shù)水平已經(jīng)取得了巨大的突破以及進(jìn)展，在小型水庫(kù)的建設(shè)以及維修方面，當(dāng)前小型水庫(kù)已經(jīng)能夠采用模塊化的建造技術(shù)進(jìn)行建設(shè)，而當(dāng)前普遍采用的材料不僅防水性較好，同樣在水流的長(zhǎng)期沖擊下同樣能夠保持較好的膠結(jié)穩(wěn)定性。但建造時(shí)間較早的萬(wàn)馬坪水庫(kù)技術(shù)水平相對(duì)較差，建設(shè)過(guò)程中使用的很多材料同樣并不符合當(dāng)前水庫(kù)建設(shè)的要求。從水庫(kù)維修角度來(lái)看，萬(wàn)馬坪水庫(kù)使用至今僅2003年進(jìn)行了一次大規(guī)模維修加固，而2021年水庫(kù)的檢測(cè)結(jié)果顯示，該水庫(kù)當(dāng)前存在較為嚴(yán)重的問(wèn)題，急需進(jìn)行大規(guī)模的整體性加固維修。

2021年整體性檢測(cè)的結(jié)果顯示，萬(wàn)馬坪水庫(kù)存在下述主要問(wèn)題。（1）萬(wàn)馬坪水庫(kù)大壩的壩體底部存在清理不完善的情況，該大壩的壩體基礎(chǔ)部分為漿砌石以及弱風(fēng)化花崗巖石料膠結(jié)結(jié)構(gòu)，而由于建設(shè)階段采用的膠結(jié)技術(shù)存在嚴(yán)重的不足，因此石料之間的膠結(jié)已經(jīng)顯著下降，部分石料已經(jīng)出現(xiàn)膠結(jié)失效的情況。即當(dāng)前壩體的底部防水性能已經(jīng)較差，存在嚴(yán)重的滲水情況。壩體背水面以及基礎(chǔ)部分的嚴(yán)重滲水，對(duì)大壩的安全造成了嚴(yán)重的影響，因此當(dāng)前大壩必須進(jìn)行防滲處理。（2）由于水庫(kù)使用的混凝土等級(jí)較低，因此混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在不足，目前溢流壩下游的表面已經(jīng)出現(xiàn)混凝土松動(dòng)甚至脫落的情況，同時(shí)溢流壩表面的縫隙存在長(zhǎng)草的情況，即溢流壩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性已經(jīng)出現(xiàn)問(wèn)題。（3）溢流壩的挑流鼻坎已經(jīng)完全破損，導(dǎo)致出口位置無(wú)法正常出水。（4）采用CCTV技術(shù)對(duì)壩體進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)壩體輸水涵道的鋼管出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的腐蝕，鋼管的防腐蝕表面同樣已經(jīng)出現(xiàn)了大面積的脫落。（5）當(dāng)前水庫(kù)已經(jīng)普遍采用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，而由于建造時(shí)間相對(duì)較早，因此萬(wàn)馬坪水庫(kù)的監(jiān)控系統(tǒng)并不完善，水庫(kù)維修過(guò)程中需要同步完善監(jiān)控系統(tǒng)。（6）水庫(kù)當(dāng)前的防汛物資急需進(jìn)行補(bǔ)充。（7）管養(yǎng)房需要重新建造[3]。

3.3 除險(xiǎn)加固必要性

由于建造的時(shí)間較早，且水庫(kù)的功能較為復(fù)雜，因此水庫(kù)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的問(wèn)題。為保證水庫(kù)正常使用，當(dāng)前萬(wàn)馬坪水庫(kù)已經(jīng)縮短水庫(kù)的巡檢周期，通過(guò)更為徹底的巡視以及檢查，保證水庫(kù)出現(xiàn)的問(wèn)題能夠得到及時(shí)的解決。然而由于水庫(kù)的問(wèn)題累計(jì)時(shí)間較長(zhǎng)，很多問(wèn)題已經(jīng)無(wú)法通過(guò)小范圍內(nèi)調(diào)整以及修補(bǔ)解決，必須通過(guò)大規(guī)模的除險(xiǎn)加固，才能夠維持水庫(kù)的正常使用。對(duì)萬(wàn)馬坪水庫(kù)而言，全面性的除險(xiǎn)加固能夠發(fā)揮如下作用。

（1）維持水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免繼續(xù)使用過(guò)程中壩體出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞。與建造的初期相比，由于建造使用的石料膠結(jié)效果下降較為顯著，因此壩體已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的松動(dòng)。通過(guò)對(duì)壩體的加固，萬(wàn)馬坪水庫(kù)的壩體結(jié)構(gòu)能夠得到改善，壩體的穩(wěn)定性能夠得到較為顯著的提升，即大壩的使用周期能夠顯著延長(zhǎng)，使用安全能夠得到更為充分的保證。

（2）水庫(kù)的系統(tǒng)性加固以及維護(hù)，能夠有效滿足灌溉的需求。萬(wàn)馬坪水庫(kù)需要滿足本地區(qū)200畝農(nóng)業(yè)用地的灌溉需求，然而由于水庫(kù)的結(jié)構(gòu)存在一定問(wèn)題，因此為避免水資源調(diào)解對(duì)水庫(kù)的結(jié)構(gòu)安全造成影響，因此水庫(kù)的實(shí)際需水量與理論需水量存在一定的差異，通過(guò)水庫(kù)的加固以及維護(hù)能夠提高有效容積，滿足農(nóng)業(yè)用地的灌溉需求。

（3）水庫(kù)的除險(xiǎn)加固能夠滿足水庫(kù)發(fā)電的基本需求，維持本地區(qū)的供電穩(wěn)定性。萬(wàn)馬坪水庫(kù)具備補(bǔ)充水電發(fā)電量的功能，該水庫(kù)能夠滿足本地供電的穩(wěn)定性。水庫(kù)發(fā)電與水庫(kù)蓄水量同樣存在一定的關(guān)聯(lián)，如前文所處，搶險(xiǎn)加固前水庫(kù)受到結(jié)構(gòu)的影響無(wú)法保證需水量，因此導(dǎo)致發(fā)電同樣無(wú)法得到充分的保證，而水庫(kù)的搶險(xiǎn)加固能夠保證水庫(kù)的正常發(fā)電[4]。

4 除險(xiǎn)加固施工

4.1 施工條件

（1）水庫(kù)能夠經(jīng)由S355省道與外界連接，由于水庫(kù)的壩體與村道相連，因此對(duì)內(nèi)的交通同樣較為便利。施工區(qū)域的通訊網(wǎng)絡(luò)同樣較為完善，通訊較為便利。

（2）加固工程在原地進(jìn)行，施工區(qū)域較為平坦，地面起伏相對(duì)較小，障礙物相對(duì)較少，即施工區(qū)域施工條件相對(duì)較好，較為適合開(kāi)展工程。

（3）由于處于亞熱帶地區(qū)，因此本地區(qū)的降水較為集中，本地區(qū)冬季的溫度能夠基本滿足施工的需求，且由于降水量較小因此更為便于施工。

（4）萬(wàn)馬坪水庫(kù)施工場(chǎng)地存在水電供給的問(wèn)題，施工過(guò)程中需要使用柴油發(fā)電機(jī)滿足施工供電的需求，生活用電則能夠由村電網(wǎng)供給。

（5）除險(xiǎn)加固工程使用的材料需要就近購(gòu)買(mǎi)，其中水泥、石料以及鋼筋能夠由南昆山市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，市場(chǎng)據(jù)施工場(chǎng)地距離約5km，混凝土需要由永漢購(gòu)買(mǎi)，市場(chǎng)距離為30km。

（6）根據(jù)工程渣土運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)需求，工程的渣土需要在萬(wàn)馬坪村附近渣土場(chǎng)處理，渣土場(chǎng)與施工場(chǎng)地的距離約3km。

4.2 施工方法

（1）工程土方工程主要為灌漿平臺(tái)基礎(chǔ)部分以及溢洪道，土方挖掘以機(jī)械挖掘?yàn)橹?，不適合使用機(jī)械進(jìn)行挖掘的區(qū)域需要人工輔助進(jìn)行挖掘。

（2）工程土方回填的需求與挖掘一致，技術(shù)方法同樣相同。

（3）混凝土工程中，小方量時(shí)采用自拌混凝土，大方量時(shí)使用商品混凝土，混凝土建造區(qū)域包括有灌漿平臺(tái)、防滲面板、溢流壩面、消力池導(dǎo)水墻。

（4）混凝土澆筑過(guò)程中，主要部位采用模板進(jìn)行固定，且工程使用的模板為表面更為光滑的新模板。

（5）工程施工的鋼筋為商品鋼筋，受力鋼筋長(zhǎng)度差值不應(yīng)超過(guò)±10mm，箍筋不超過(guò)±5mm。12mm以下鋼筋采用綁扎進(jìn)行固定，28mm以內(nèi)焊接固定，超過(guò)28mm采用幫條焊固定。

（6）止水帷幕灌漿采用自上而下分段鉆進(jìn)，分段灌漿，孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法混凝土與基巖接觸段巖石段長(zhǎng)2m，單獨(dú)灌漿并待凝，以下灌漿段長(zhǎng)5、6m在若有斷層破碎帶地質(zhì)條件地區(qū)縮短灌漿段長(zhǎng)并待凝。止水帷幕施工的基本流程為固定鉆機(jī)位置、確定鉆孔技術(shù)、鉆孔、裂縫沖洗以及壓水、灌漿、灌漿凝固、再一次灌漿、檢查孔口情況、封孔。灌漿過(guò)程中一旦出現(xiàn)灌漿穿孔等情況，需要及時(shí)進(jìn)行表面封堵，通過(guò)濃漿低壓限流間歇灌漿等措施，待滲漏部位達(dá)到一定強(qiáng)度后再逐漸升壓灌漿[5-6]。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)我國(guó)水庫(kù)的使用統(tǒng)計(jì)情況，我國(guó)大型水庫(kù)的維護(hù)一般相對(duì)較好，而使用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的中小型尤其小型水庫(kù)，很大一部分均存在不同程度的維護(hù)問(wèn)題。小型水庫(kù)的維護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致水庫(kù)的使用風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生較為頻繁。水庫(kù)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的情況下，需要通過(guò)針對(duì)性的除險(xiǎn)加固技術(shù)，才能夠保證水庫(kù)的使用安全，避免風(fēng)險(xiǎn)影響的擴(kuò)大化。本文案例所述的萬(wàn)馬坪水庫(kù)，由于地質(zhì)以及水文環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，因此必須通過(guò)除險(xiǎn)加固保證水庫(kù)能夠正常進(jìn)行使用。