浅谈水库除险加固的相关措施

浅谈水库除险加固的相关措施

摘要：许多水库存在着防洪标准偏低，达不到有关规范、规定要求，以及工程本身质量差，工程老化失修等问题，形成了大量的病险水库，工程不能正常运行，严重威胁着下游人民生命财产的安全或不能充分发挥其兴利效益。文章根据自身工作经验，结合实际情况，就小型水库提出一些除险加固措施和方法。

关键词：水库工程；除险加固；措施；

1 引言

水库工程隐患的存在，不仅使水库不能正常运行，不能充分发挥其效益，还严重威胁到人民生命财产的安全。积极落实小型水库除险加固预案要求，加快病险水库的除险加固，确保工程安全，充分发挥其防洪和兴利效益，促进经济与社会的发展，正是我们当前水利工作者的重任。

2 险情加固措施

土石坝病险水库最主要的病症是工程质量问题和防洪标准达不到要求，其中以渗漏最为普遍。渗漏又有坝基渗漏、坝体渗漏和坝肩绕漏等。病因主要有大坝截水体未达到基岩，清基不彻底，防渗料抗渗性差，筑坝土料碾压不实，蚁窝等。除险加固措施有多种，可以具体问题具体分析，根据每个小型水库的实际情况，分别采取切合实际的除险加固措施。现在针对小型水库存在的主要问题，介绍一些工程中经常采用的典型的措施及方法，一般加固顺序是先处理工程质量，然后提高防洪标准，也可结合提高防洪标准，一并进行处理。

2.1 提高水库防洪标准的工程措施

提高水库防洪标准的工程措施：①加高大坝、增加水库调蓄洪水能力，对削减洪峰的作用较大，对下游淹没影响也较小；②扩建或增建溢洪道，加大泄洪量，对削减洪峰的作用不是太大，但对下游淹没影响却较大。因此，对下游防洪有重要要求的水库应尽可能采取以增加坝高为主，必要时再结合扩建泄洪设施的办法进行。

2.1.1 大坝加高

适当加高大坝，可以较大地增加调蓄能力，提高防洪标准。一般采取以下措施。

(1)直接加高坝体

从坝顶上直接加高，而不是从背坡脚开始培厚加高。加高部分，迎水面可以利用防浪墙直立加高，背水面上部坡度加陡一些，与下游坡面相接，一般须经过计算，在安全的条件下进行。限于坝坡稳定的要求，加高的高度有一定，不能加高过大，影响坝坡稳定。一般加高1～2m，最大不宜超过3m。如加高过多，则必须加宽坝身。一般从背水坡脚加宽加厚，保证坝坡稳定。

(2)从大坝背水坡培厚加高

这一措施是在原大坝下游培厚，并加高坝顶，在加高培厚前，应对大坝下游面及下游坝基进行清基处理。这种措施比”戴帽”加高工程量要大，造价也高。但为了满足大坝坝坡稳定的要求，也只有采取这一措施。加高大坝可以超过3m，根据需要来定。

(3)从大坝上游培厚加高

在上游培厚加高的方式即在大坝上游面培厚大坝并加高坝顶，这种方式往往是在大坝上游坝坡稳定不能满足要求，或者下游坝坡地形、地物条件不允许的条件下采用。若在水库淤积物上加高，还应根据淤积物固结情况，进行变形和稳定分析，必要时采取相应措施。

2.1.2 溢洪道拓宽、加深或增建

(1)溢洪道拓宽

在地形、地质条件许可而且增加开挖量不大的情况下，将原溢洪道拓宽，而不降低堰顶高程，这是增加下泄流量、提高防洪标准的一项措施，投资也比较少，但不应增加泄流量过多，以免加重下游河道的负担。

(2)溢洪道加深

为提高防洪标准，降低溢洪道堰顶高程，同等水位情况下加大了下泄流量，满足了防洪标准的要求。

(3)增设溢洪道

在地形条件许可的情况下，开挖工程量不大，也可考虑增设溢洪道。投资可能大一些，但施工不受已建工程制约。以满足防洪要求。

2.1.3 大坝加高与溢洪道改建或增建相结合

为提高水库防洪标准，增加水库调蓄库容，加大下泄流量，可采用适当加高大坝与改建溢洪道或增设新溢洪道的综合措施。有的坝址两岸河谷地形狭窄，山

坡甚陡，扩大溢洪道有困难，为了提高防洪标准，如单纯依靠加高大坝，会带来很多问题，如库区移民和其他建筑物改建等。同时，加大泄洪洞也有困难。通过多方案比较分析，采用了适当加高大坝与增设新溢洪道相结合的措施，满足了水库提高标准。

2.2 提高水库工程质量的措施

关于工程质量问题，土石坝主要是渗漏、滑坡和裂缝，其中滑坡和裂缝的产生，有的也与渗漏有关，所以处理土石坝质量，关键是防渗，这里主要是针对防渗提出一些常用的工程措施。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有水平防渗与垂直防渗。在采取工程措施时，多采取垂直防渗措施，这是因为采取这一措施，一般不需要放空水库。

反之，如果采取水平防渗措施，则必须放空水库，才能彻底进行。而水库长期蓄水后，总会有些淤积，给水平防渗处理带来一定的困难；在保持坝基渗透稳定和截渗方面，水平防渗也不如垂直防渗彻底。同时，我市大多水库有城市供水功能，放空水库有困难。水平防渗措施有上游铺盖、开挖导渗沟、减压井和水平盖重压渗等；垂直防渗措施有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填粘土防渗、深层搅拌连续防渗墙、板桩灌注及土工合成材料防渗等措施。在工程施工中，应根据坝体、坝基工程地质条件、坝体结构型式、坝高、适用条件等综合考虑，并进行经济比较后确定，有时也可采取2～3种组合防渗措施。

2.2.1 垂直防渗措施

(1)混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是指在大坝或坝基用冲击钻或抓斗依次造孔，形成完整的孔槽，在孔槽中浇筑混凝土，形成一道连续的混凝土防渗墙体。根据不同施工方法分为桩柱式和槽板式两种成墙方式。混凝土防渗墙的厚度需计算结构强度、抗渗强度、耐久性及施工条件确定，跟墙体采用钢筋混凝土、素混凝土或塑性混凝土等材料也有关。混凝土防渗墙的主要优点可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件。如处理坝体、坝基整体防渗，可从坝顶建造防渗墙，直达基岩，墙的两端与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入新鲜岩层或弱风化基岩内一定深度。如仅处理坝基防渗，其防渗墙上部应与坝体的防渗体相连接，并深入一定的深度。在处理中只要严格控制质量，是可以达到彻底截断渗透水流目的。这是病险水库防渗加固常用的一项措施。

混凝土防渗墙施工中，必须确保施工质量，尤其应注意两槽孔混凝土墙间连接问题，是保证防渗的关键，在连接部位，从孔口到孔底的任一高度连接的墙厚必须达到设计厚度，而且混凝土墙间必须连接紧密，不能有夹泥层，以防渗透破坏。

(2)深层搅拌连续防渗墙防渗措施

水泥土薄墙坝体防渗是一种新型防渗技术，采用多头小直径深层搅拌桩机钻孔，待钻头达到设计深度后，将水泥浆用泥浆泵由高压泵输进钻杆，经钻头喷人旋搅后的土体，在钻杆钻进和提升的同时水泥浆和原土料得到了充分拌和，形成水泥土浆，水泥土浆凝固形成防渗墙。此外，还可填充被搅拌土体周围空隙形成宽度大于被搅拌宽度的防渗墙带。该设备工作条件为含砾小于5cm的任何土体，目前最大防渗深度可达25m，被广泛应用于江河堤防及小型水库大坝的防渗工程，具有防渗效果好、造价低、功效高、施工方便等优点。

(3)大坝土工膜防渗处理措施

土工膜防渗措施是一种优质、经济、可靠的土工合成防渗材料，它施工方便，适应变形能力强，具有较好的不透水性。该防渗技术由专业施工队伍施工，采用深层链条挖掘机，在大坝坝顶或上游坡沿纵向挖掘30cm宽深沟，沟深最大可达12m，沟内用泥浆固壁，然后用设备和人工将宽幅土工膜压入沟内，直达设计沟底深度，两幅土工膜之间搭接宽度为30cm，最后沟内用粘土充填，形成连续的土工膜防渗帷幕。土工膜防渗技术由于受设备条件，适用于防渗深度小于12m和筑坝土料内含砾砾径小于15cm的土坝。此项技术具有防渗效果明显、造价低、功效高、施工方便等优点。

(4)高压喷射灌浆

高压喷射灌浆是利用钻机造孔后，把带有喷头的灌浆管下至土层预定位置，用高压设备把压力为20～30MPa高压射流从喷嘴喷射出，用射流冲击和破坏地层土体；能量大、速度高，呈脉动状态的射流动压超过土体强度时，土粒从土体中剥落，部分细小土粒随浆液冒出地面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下，与灌入浆液混合，在土体中形成凝结体，起到防渗的作用。

(5)粘土截渗墙垂直防渗措施

坝前粘土防渗墙措施是在迎水坡脚处开挖截渗槽，深挖至不透水基岩以下0.5m，厚度选用坝前水深10倍，而后采用人工回填粘土并分层夯实，形成一道连续的截渗墙，并与原粘土斜墙结合为一体，结合厚度为1.5m，起防渗作用。

(6)花管灌浆与混凝土面板结合防渗措施

具体做法如下：首先将库内水位降至一定位置，用花管灌浆方法处理坝体下部及坝基的渗漏问题，上部坝体则沿坝坡浇筑混凝土防渗面板，两部防渗体连成一整体，起到很好的防渗作用。这种方法可以缩短钻孔进尺，又不用完全放空库容，施工方便，成本底。

2.2.2 水平防渗措施分水平铺盖与排水减压设施。

(1)水平铺盖加固

一般采用粘土铺盖，加固水平防渗铺盖前，必须钻探了解检查坝址地区水文地质状况，这是做好防渗加固的先决条件。通过勘察了解坝基砂砾石平面和空间的分布情况、层次性质和分布规律以及地下水动态特性和渗透途径等，以便针对不同的具体条件，可能发生的问题、性质和程度，以及已成的铺盖情况，确定加固铺盖的具体尺寸、范围，铺盖层下是否需要增设反滤层，是否有软弱基础需要处理。同时，还要调查加固铺盖土料的料源、数量、级配、最大干容重、最优含水量、渗透系数和允许坡降等。在加固水平铺盖时，根据详细勘探试验资料，进一步查明各层颗粒级配、渗透系数和允许渗透坡降等。在特殊情况下，如不能放空水库时，也可利用水中倒土、深水抛土及人工放淤等方法，但只能作为加固的辅助手段。

(2)排水减压设施加固

排水减压设施一般采用导渗沟、减压井及水平盖重压渗等设施。对导渗沟的加固，应根据设计要求，严格掌握层间关系，防止导水沟淤堵。若发生淤堵情况或局部破坏，须及时清除、翻修。导渗沟的断面应满足正常排除渗水的要求，若不足，应当扩大。导渗沟还应有一定的纵坡和排水出路，如发现有积水，应及时加以整修，使渗透水能够及时排掉。对减压井的加固，主要是解决井内淤塞，起不到减压作用的问题，应及时冲水清理，但不要破坏井壁反滤层，以免失去反滤作用。还要防止人为地向井内投小块石，如已发现，及时设法清除，并加强井口保护，以防再次发生。对水平压渗盖重设施的加固，如发现反滤层失效或压渗厚度不够，就及时翻修，满足设计厚度。

2.3 水库输水涵及其启闭设施改造措施

小型水库的输水建筑物大多采用直接埋设在坝体内地基上的涵管，涵管的好坏直接关系到大坝的运行安全。在我市小型水库中大多涵管都存在安全隐患，常见形式是涵管漏水、断裂、堵塞、气蚀等以及进口闸门变形破坏，致使闸门启闭困难等。涵管漏水又分为纵向漏水和横向漏水。纵向漏水是由于涵管与筑坝材料是两种不同介质，接合处总存在一个层面，水在水压力的作用下沿着层面自上而下渗透而产生的接触渗漏。特别是土坝涵管周围土体填筑质量差，夯实不够或者截水环数量不足，使水流渗径很短时，这种渗漏更为严重。横向渗漏是由于涵管存在断裂、伸缩缝填料老化、接头处理不当、砌筑砂浆不饱满或脱落、混凝土施工振捣不实或存在冷缝薄弱环节，高压水流从这些薄弱环节渗入而产生。涵管断裂主要是由基础处理不当或不均匀荷载造成，也有的是由于未设置沉降缝、伸缩缝，温度变化使产生裂缝。对涵管产生纵向漏水，一般我们采用灌浆、增加截水环等措施处理，对产生横向裂缝或断裂、气蚀等破坏的，我们一般采用管内套管或新建涵管的措施。

2.4 大坝护坡处理措施

对于土坝类型的水库，要对坝坡进行护坡处理。根据当地的实际情况，一般迎水坡采用干砌块石护坡或混凝土面板护坡，背水坡一般采用草皮护坡或混凝土

预制块护坡。

3 结束语

小型病险水库通过除险加固工程实施后，能够确保水库安全度汛，正常蓄水，发挥其应有的社会效益和经济效益，保证了水库下游广大人民群众的生命财产安全，对促进国民经济发展和人民生活水平的提高，具有重要意义。