車建波 周佳威

【摘? 要】我國(guó)很早就興建了許多小型水庫(kù)，考慮到當(dāng)時(shí)興建技術(shù)條件、材料等的限制，導(dǎo)致其存在或多或少的問(wèn)題，這將威脅到水庫(kù)的穩(wěn)定和下游居民的安全。論文根據(jù)其所在地質(zhì)、氣候等自然因素分析小型水庫(kù)經(jīng)常發(fā)生的病險(xiǎn)和發(fā)生的原因，提出除險(xiǎn)加固的處理方法，保障水庫(kù)的正常運(yùn)作，提升水庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

【Abstract】Many small reservoirs were built in China very early. Considering the limitations of technical conditions and materials， there were more or less problems， which would threaten the stability of reservoirs and the safety of downstream residents. According to the natural factors such as geology and climate， this paper analyzes the risks that often occur in small reservoirs and their causes， and puts forward the treatment methods to eliminate risks and strengthen them， so as to ensure the normal operation of the reservoir and increase the operation performance of the reservoir.

【關(guān)鍵詞】小型水庫(kù);病險(xiǎn);除險(xiǎn)加固;處理方法

【Keywords】small reservoir; risks; risk removal and reinforcement; treatment methods

【中圖分類號(hào)】TV697.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）09-0182-03

1 引言

水利水電是我國(guó)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工程。小型水庫(kù)在全國(guó)范圍內(nèi)用于灌溉、發(fā)電和農(nóng)田養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著十分重要的作用，遍布全國(guó)各地開(kāi)始興建小水庫(kù)，幫助當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活。20世紀(jì)50年代至70年代達(dá)到興建高潮，建造了許多小水庫(kù)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)、建設(shè)技術(shù)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的水平較低，運(yùn)營(yíng)及維持管理不足，再加上年代久遠(yuǎn)，到目前為止，在使用小水庫(kù)過(guò)程中存在多種多樣的病險(xiǎn)危害，使得水庫(kù)安全存在隱患。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、建造技術(shù)的持續(xù)完善，要加強(qiáng)和整頓小型水庫(kù)，總結(jié)出大壩、溢洪道、輸水涵管經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，針對(duì)其進(jìn)行一一排查，減少發(fā)生危險(xiǎn)的可能性，進(jìn)一步加大水庫(kù)的穩(wěn)固性，讓水庫(kù)能夠長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)作。

2 小型水庫(kù)常見(jiàn)病險(xiǎn)及其成因

水庫(kù)如果出現(xiàn)病險(xiǎn)而沒(méi)有進(jìn)行有效處理，很大程度上會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)建筑物出現(xiàn)開(kāi)裂的現(xiàn)象，并且開(kāi)裂處會(huì)越來(lái)越大，甚至造成潰壩決堤的情況。小型水庫(kù)常見(jiàn)的病險(xiǎn)如下。

2.1 防洪能力低

小型水庫(kù)的性能表現(xiàn)有2個(gè)方面：一是提高水資源利用效率，讓其更好地灌溉當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)工程;二是防洪，因?yàn)榇蟛糠中⌒退畮?kù)的建設(shè)都相對(duì)早，在當(dāng)時(shí)對(duì)水庫(kù)的洪水需求量調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高，如壩頂高度設(shè)計(jì)水庫(kù)不完善不能滿足蓄水要求，從而引起洪水超過(guò)壩頂發(fā)生堤壩崩塌意外事件。其他水庫(kù)由于水庫(kù)放水施工不完善，橫斷面的過(guò)流能力不高，溢洪道內(nèi)部積累了大量黏土，導(dǎo)致水庫(kù)放水功能下降等。

2.2 抗震能力差

小型水庫(kù)的抗震能力是評(píng)價(jià)水庫(kù)施工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)小型水庫(kù)出現(xiàn)的危險(xiǎn)進(jìn)行總結(jié)，可以看出很多水庫(kù)問(wèn)題是抗震能力低下導(dǎo)致的結(jié)果，發(fā)生劇烈震動(dòng)會(huì)造成水庫(kù)結(jié)構(gòu)發(fā)生龜裂、變形、浸水、崩塌等問(wèn)題，從而對(duì)水庫(kù)壩基穩(wěn)固性產(chǎn)生影響。

2.3 壩體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定

重點(diǎn)出現(xiàn)在堤壩防滑穩(wěn)定性下降，堤壩傾斜面變形、崩塌、山體滑坡等現(xiàn)象，造成這些問(wèn)題的重點(diǎn)是壩坡過(guò)于傾斜陡峭，對(duì)浸潤(rùn)線的建造過(guò)高，從而影響到大壩的穩(wěn)固性，建造質(zhì)量不高，壩體載體的承載能力超過(guò)了其材料承載能力的范圍，最終會(huì)導(dǎo)致壩體開(kāi)裂。

2.4 壩體滲漏

水庫(kù)大壩泄漏是經(jīng)常出現(xiàn)的水庫(kù)問(wèn)題。水庫(kù)壩基、水庫(kù)庫(kù)肩、水庫(kù)庫(kù)體等地方經(jīng)常出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。其主要原因是水壩壩基在清理時(shí)不夠全面，水壩壩基的巖石開(kāi)裂現(xiàn)象較為嚴(yán)重;在對(duì)水壩進(jìn)行填充時(shí)選用材料與之不合或質(zhì)量不好，堅(jiān)固性、滲透性沒(méi)有得到標(biāo)準(zhǔn)的要求，水庫(kù)壩基、水庫(kù)庫(kù)肩、水庫(kù)庫(kù)體出現(xiàn)開(kāi)裂未做出任何防漏措施和進(jìn)行防漏加固處理。

2.5 建筑物老化

由于長(zhǎng)時(shí)間的工作，水力構(gòu)造物、管道及其他構(gòu)造物老化，使用老式機(jī)電設(shè)備等原因，導(dǎo)致一連串的崩塌、堵塞、損壞、截?cái)?、水泄漏等?wèn)題，對(duì)水庫(kù)安全有重大影響，為危險(xiǎn)情況的出現(xiàn)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

2.6 管理缺失

對(duì)小型水庫(kù)的管理人員分配不合理，水庫(kù)管理過(guò)程中重點(diǎn)放在日常運(yùn)作，忽略了對(duì)水庫(kù)的維護(hù)和日常監(jiān)看、測(cè)量工作，水庫(kù)的水位、雨量也沒(méi)有在相應(yīng)時(shí)間更新和進(jìn)行監(jiān)看、測(cè)量，缺少對(duì)水庫(kù)情況的前期預(yù)測(cè)和大壩觀測(cè)工作，導(dǎo)致水庫(kù)調(diào)度規(guī)定只是大概范圍，在管理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題沒(méi)有制定出針對(duì)措施等，與小型水庫(kù)管理者本身的知識(shí)不夠和下?lián)苜Y金過(guò)少、管理不善有很大聯(lián)系。

3 小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的必要性

3.1 工程隱患較多

針對(duì)當(dāng)前的小型水庫(kù)建設(shè)而言，仍然存在較多的隱患，如陸壩高低程度以及后水坡比陡等就是其中主要存在隱患的問(wèn)題之一，很多高地干砌石護(hù)坡逐漸失去了應(yīng)有的防護(hù)作用，同時(shí)，在大壩背后缺乏相關(guān)的防護(hù)措施，若水庫(kù)發(fā)生了坍塌現(xiàn)象，便會(huì)使大面積的農(nóng)田被淹沒(méi)，甚至危及下游相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.2 除險(xiǎn)加固是充分利用水資源的需要

通常情況下，多數(shù)小型水庫(kù)主要的天坑板高程較低，這就容易造成水庫(kù)的安全隱患，且其主要的庫(kù)容較小，無(wú)法充分利用水資源。對(duì)于丘陵以及山區(qū)而言，土地存在的坡度較陡，存在比較的干旱的情況，無(wú)法保障水資源，就會(huì)降低生產(chǎn)。因此，需要強(qiáng)化對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的消除措施，增強(qiáng)對(duì)小型水庫(kù)的建設(shè)力度，增加當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田灌溉用水，同時(shí)強(qiáng)化小型水庫(kù)防護(hù)措施的建設(shè)，滿足地區(qū)對(duì)于水資源的需求。

3.3 水庫(kù)除險(xiǎn)加固為水利多種經(jīng)營(yíng)開(kāi)辟新路

大多數(shù)危險(xiǎn)的小型水庫(kù)位于村莊和城鎮(zhèn)附近。擴(kuò)建水庫(kù)后，可以為養(yǎng)魚(yú)提供近1000英畝的水，增加每年可以養(yǎng)殖的魚(yú)的數(shù)量，并改善當(dāng)?shù)氐娘嬍辰Y(jié)構(gòu)。寬闊的水面為當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)開(kāi)辟新的旅游景點(diǎn)提供了機(jī)會(huì)，也為城市居民提供了一個(gè)休閑度假的優(yōu)雅場(chǎng)所。

4 小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理方法

4.1 保證基礎(chǔ)資料的完整、準(zhǔn)確和可靠

水庫(kù)加固工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要課題是根據(jù)新的水文資料對(duì)水庫(kù)的規(guī)模進(jìn)行評(píng)估。這就要求水文氣象資料、水文地質(zhì)工程資料、工程勘察資料等基礎(chǔ)資料必須完整、準(zhǔn)確、可靠。這些基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性將直接影響水庫(kù)加固工程的設(shè)計(jì)，特別是收集的資料在使用前必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。對(duì)不完整的地質(zhì)資料和調(diào)查要及時(shí)補(bǔ)充和完善。

4.2 采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備

針對(duì)小型危險(xiǎn)水庫(kù)的建設(shè)時(shí)間追溯到二十世紀(jì)五六十年代，在當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、設(shè)施以及相關(guān)技術(shù)比較落后的背景下，嚴(yán)重缺乏新材料以及相關(guān)新工藝，導(dǎo)致水庫(kù)的建設(shè)方法比較落后，在加固方面無(wú)法采取相關(guān)的技術(shù)以及設(shè)施，僅采用人工計(jì)算的方式開(kāi)展建設(shè)工作，嚴(yán)重影響了水庫(kù)的建設(shè)質(zhì)量。同時(shí)，針對(duì)壩基鋸切處理、過(guò)濾處理以及壩體鋸切防護(hù)方面未能采用新材料以及新技術(shù)，也是小型水庫(kù)存在問(wèn)題的主要原因。為實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用，需要強(qiáng)化采用現(xiàn)代水利工程的主要設(shè)計(jì)以及規(guī)劃理念，有效消除小型水庫(kù)存在的災(zāi)害問(wèn)題，強(qiáng)化對(duì)水資源的科學(xué)管理。

4.3 加強(qiáng)大壩防滲措施

小型水庫(kù)通常采取的防漏加固措施是灌漿，常見(jiàn)的有4種：

①填充式灌漿。當(dāng)大壩本身存在蟻洞，空出的空間以及局部裂開(kāi)時(shí)，使用填充物將漿液灌入大壩主體中，讓漿液根據(jù)本身的重力進(jìn)行自上到下的添堵、壓縮，得到一個(gè)密封的個(gè)體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加固效果。

②劈裂式灌漿。對(duì)于部分質(zhì)量不好的水壩進(jìn)行鞏固，第一選擇是劈裂灌漿的方法，鉆井沿水庫(kù)的軸心垂直排列，使灌漿注入洞中，形成一塊塊或更多連續(xù)不斷的泥墻。注入灰漿后，泥墻兩側(cè)的泥土密度也會(huì)增加，水壩的強(qiáng)度也會(huì)增加。這種劈裂灌漿技術(shù)投資少，但對(duì)注漿施工技術(shù)要求較高，施工人員需具有一定的技術(shù)水平以保證注漿質(zhì)量。

③帷幕灌漿。將具有一定材料比例的灰漿通過(guò)壓力裝置倒入地層或裂隙內(nèi)，使之分散、水泥化、固化，提高地層巖石基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)完整性和密度，制作地下蓄水帷幕，增加基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定性。由于帷幕灌漿具有低廉的費(fèi)用和簡(jiǎn)單的施工技術(shù)，帷幕灌漿技術(shù)經(jīng)常被用于小規(guī)模水庫(kù)項(xiàng)目的防水和加固。

④高壓噴射灌漿。有3種方法，即旋轉(zhuǎn)式噴射灌漿、擺動(dòng)噴射灌漿和固定噴射灌漿。噴嘴的灌漿管通過(guò)打孔移送到土壤層預(yù)先設(shè)定好的位置，配置好的漿液在高壓泵中高速?gòu)膰娮熘袎荷涑鰜?lái)，在截?cái)嗤翆記_擊的幫助下，原來(lái)的土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成新的冷凝液，從而提高支撐力。高壓噴射注漿技術(shù)廣泛應(yīng)用于粘土或砂土基礎(chǔ)上，施工條件不受限制，質(zhì)量可靠。但是，注漿的費(fèi)用比較昂貴，而且施工工藝也有一定的要求。

4.4 加強(qiáng)壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

小型水庫(kù)的加固對(duì)策主要內(nèi)容是加強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性，并提高水庫(kù)的強(qiáng)度。在加固堤壩之前，首先應(yīng)該調(diào)查和分析堤壩滑坡原因、掌握影響因素、確保加強(qiáng)技術(shù)等。對(duì)地基巖坡的山體滑坡加固技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)，如果坡度過(guò)急，水體的前端阻力就會(huì)減弱，如果下游壩的傾斜度不能滿足防滑要求，可按照上卸下加的原則采用平傾。其方法是對(duì)滑坡體的所有突出部位或滑坡體下部進(jìn)行開(kāi)挖，計(jì)算出安全臨界傾角，并及時(shí)修復(fù)或減小厚度。

4.5 對(duì)溢洪道的整改加固

當(dāng)水槽溢流設(shè)計(jì)不充分，且地形和地質(zhì)條件允許時(shí)，可在水庫(kù)內(nèi)進(jìn)行少量開(kāi)挖加寬加深溢洪道，減少積水。在設(shè)計(jì)水槽時(shí)，應(yīng)注意避免護(hù)欄陡坡處彎曲和能源浪費(fèi)，溢洪道應(yīng)采用澆筑混凝土襯里保護(hù)或條狀砂漿，用來(lái)做側(cè)墻的石墻?？刹捎没炷粱蜾摻罨炷羴?lái)提高地板的耐水性能，然后定期清淤。

4.6 對(duì)輸水涵管的加固

如果供水涵管長(zhǎng)時(shí)間使用，就可能導(dǎo)致基礎(chǔ)管道老化、下沉，不同的材料用于存儲(chǔ)配置不同地區(qū)，由于管道的變形將導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫或泄漏情況，管道的選擇應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)，當(dāng)涵管與壩體材料發(fā)生滲漏時(shí)，可采用注漿、增加截水環(huán)、襯砌加固等方法進(jìn)行補(bǔ)救。如果涵管的薄弱部分發(fā)生泄漏，可以用套管或土工膜來(lái)保護(hù)堵塞物，不能修復(fù)的必須進(jìn)行重建。

4.7 加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)的監(jiān)管維護(hù)

日常管理和后期維護(hù)工作同等重要。一是完善管理體制，管理有序、權(quán)責(zé)明確、問(wèn)責(zé)明確。二是基礎(chǔ)資本投入，增加水庫(kù)，升級(jí)換代設(shè)備，為了保障舊的組件不會(huì)導(dǎo)致較小的并發(fā)癥誘導(dǎo)出重大事故。三是有必要引入先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)水庫(kù)的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，過(guò)程中發(fā)現(xiàn)病害立即解決。

4.8 加固上游壩坡

加固上游壩坡可以加強(qiáng)大壩的填筑質(zhì)量，提高壩坡的穩(wěn)定性，防止上游壩坡受到水流和波浪的淘刷。加固上游壩坡的基本原則是盡量減輕大壩上部荷載，加大壩腳的荷載。加固上游壩坡的方法很多，在實(shí)際加固時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的集中方案合理搭配。

①當(dāng)壩頂較寬且不滿足抗滑穩(wěn)定需求時(shí)可以削坡放緩處理。②當(dāng)壩坡角度太陡導(dǎo)致壩體失穩(wěn)可以采用培厚壩底減小坡腳來(lái)增大穩(wěn)定性。③當(dāng)壩體存在局部材料性能較差導(dǎo)致失穩(wěn)的情況時(shí)，可以置換該部分的筑壩材料。④當(dāng)壩體填筑材料砂性土較多，填筑密實(shí)度較差時(shí)，可以采用震沖或擠密砂樁的方式提高壩坡的填筑密實(shí)度。⑤在壩腳處砌筑漿砌石用來(lái)固定壩腳。

4.9 對(duì)壩肩進(jìn)行處理

小型水庫(kù)大壩的防滲能力一般較差，當(dāng)水位不超過(guò)設(shè)計(jì)水位時(shí)，大壩兩側(cè)的壩肩處就會(huì)出現(xiàn)滲漏，產(chǎn)生滲漏的主要原因是壩肩處的粉土或砂礫石存在滲漏通道。對(duì)繞壩滲透的處理方法具體如下：如果壩體上游兩側(cè)的山坡透水性較大，可以在上游山坡水線以下鋪設(shè)一些透水性較弱的材料，如土工膜等，這樣可以阻斷繞壩滲透的入口。

4.10 加固下游坡體

下游坡體常用的加固方式是培土加厚壩體，對(duì)坡體進(jìn)行加固處理，提高坡體的穩(wěn)定性。在對(duì)下游坡體進(jìn)行加固和放坡處理時(shí)，需要清除表面雜草及浮土。培土加厚壩體施工質(zhì)量的關(guān)鍵在于做好新舊砂土層的結(jié)合，常見(jiàn)的處理方式是在新舊圖層結(jié)合處設(shè)置一定的凹槽，為了便于開(kāi)挖，凹槽的斷面選擇為梯形，利用凹槽的咬合作用提高加固質(zhì)量。

4.11 配置相應(yīng)設(shè)備并加強(qiáng)人員培訓(xùn)

一般來(lái)說(shuō)，小型水庫(kù)在修建時(shí)都沒(méi)有任何安全檢測(cè)設(shè)備，那么在進(jìn)行除險(xiǎn)加固時(shí)一定要配齊設(shè)備，根據(jù)自身資金情況選擇水位計(jì)、雨量計(jì)這種自動(dòng)化設(shè)備或人工觀測(cè)水尺這種人工設(shè)備。在選擇配備機(jī)電設(shè)備時(shí)，應(yīng)以安全可靠、操作簡(jiǎn)單耐用為原則。無(wú)論采用自動(dòng)設(shè)備或是人工設(shè)備，都需要加大對(duì)水庫(kù)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，能夠合理科學(xué)地使用這些設(shè)備，進(jìn)而延長(zhǎng)這些設(shè)備的使用壽命，并充分發(fā)揮這些設(shè)備的功能。

5 小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固時(shí)的注意事項(xiàng)

在對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固之前，應(yīng)充分對(duì)其必要性進(jìn)行論證，避免出現(xiàn)水庫(kù)加固后也無(wú)法發(fā)揮其水庫(kù)的主要功能的情況。淤積是水庫(kù)的常見(jiàn)問(wèn)題，水庫(kù)在運(yùn)行的過(guò)程中應(yīng)及時(shí)做好清淤和沖淤工作。對(duì)于淤積情況嚴(yán)重的水庫(kù)，可以考慮減少水庫(kù)的使用或進(jìn)行報(bào)廢處理。對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理時(shí)需要與水庫(kù)防洪使用相互協(xié)調(diào)，應(yīng)盡量將工期安排在非汛期進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

水利工程的構(gòu)成要素中，小型水庫(kù)是關(guān)鍵因素之一，通過(guò)對(duì)老式小型水庫(kù)的修復(fù)和加固，可以有效提高水庫(kù)的運(yùn)行效率，更好地為當(dāng)?shù)厝嗣穹?wù)，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。小型水庫(kù)建設(shè)的質(zhì)量不僅關(guān)系到國(guó)家建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，而且密切關(guān)系到廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，小型水庫(kù)的施工質(zhì)量需要放在更加突出的位置。

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