小型水库除险加固工程设计复核工作探讨

2011-02-14孙正东施俊跃范波芹

中国水利 2011年14期

孙正东，施俊跃，范波芹

（1.浙江省水利水电技术咨询中心，310020，杭州；2.浙江省水利厅，310009，杭州）

浙江省小型水库多数始建于20世纪五六十年代，受当时财力、物力等条件的限制，多存在防洪标准偏低、工程质量不高等隐患，加上投入运行后在维修养护、更新改造等方面的历史欠账较多，随着水库运行时间的增长，安全隐患逐渐暴露，如坝体渗漏、坝下涵管破裂等。为消除水库安全隐患，提高水库安全度，浙江省自1998年就开始在全省开展大规模的水库安全普查和除险加固工作。为提高前期工作质量，浙江省自2008年开始实施小型水库除险加固工程初步设计复核工作。

一、复核工作遇到的主要问题

自浙江省开展小型水库除险加固工程初步设计复核工作以来，笔者有幸参与了大量的设计复核工作。在复核工作中碰到的问题不尽相同，归纳起来，主要涉及3个方面。

1.基础资料不够完备

水文、地形、地质资料是开展设计工作的首要基础资料，是保证设计质量的重要前置条件。水文资料是推求洪水，确定溢洪道规模、坝顶高程，综合评价大坝抗洪能力的基础资料。对于除险加固工程而言，水文资料应该包括水库设计阶段洪水计算的资料和运行期延长的资料。但由于小型水库多数集雨面积较小，建成年代较久，历史水文资料鲜见完整的，运行期资料亦十分缺乏。因此，加固工程初步设计多采用设计暴雨推求设计洪水的计算方法，暴雨资料主要来源于2003年2月颁布的《浙江省短历时暴雨图集》。2003年后，若该流域出现大洪水，直接查图法不能反映，可能造成设计洪水偏差较大。

水库大坝的险情和隐患一般与地质因素有一定的关系。当隐患发展到一定程度，可能就转变为危及大坝安全的险情。病险水库除险加固工程地质勘察的主要任务是复核水库工程区水文地质、工程地质条件，分析病险产生的地质原因，检查坝体填筑质量，为水库大坝安全评价、病险水库加固设计提供地质资料和物理力学参数，对水库安全评价和加固处理措施提出地质建议。通过地质勘察工作，应查明水库存在的各类病害分布、产生的地质原因，为加固设计提供足够的支撑。

小型水库早期地质资料基本缺失，在后期除险加固工程实施过程中，由于地方财力、管理、认识等方面的原因，部分水库缺少地勘资料，有些水库即使有地勘工作，但成果也存在欠缺，如钻孔布置不合理，钻孔深度不足，试验段偏少，使得水库安全评价结论缺乏信服力，加固方案缺少数据支撑，给设计复核工作带来很大困难。

2.安全评价不够完整

大坝安全评价是水库除险加固的基础，安全评价就像给大坝做“体检”一样，必须严格按照评价要求，保证完整，不留缺口，不能只检查一部分。除险加固工程实施以后，病险水库就像由病人恢复为正常人，加固前限制蓄水，加固后就会恢复正常蓄水，各方面效益都要正常发挥。

根据病险水库除险加固工程的特点，水库大坝安全评价必须具体指出大坝病险的部位、程度和成因。在实际工程中，存在安全评价不完整现象。如某水库大坝为黏土心墙坝，最大坝高23.5 m，安全评价问题描述为 “大坝下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求；大坝下游坝坡凸凹陡缓不一，未达设计标准；堰底部留有取水口，取水口进口较高，不能很好地满足现状取水要求；堰底部的放水管配套的启闭设施老化，不能正常使用”，安全评价结论中缺少基本的、重要的渗透安全评价。对土石坝而言，渗透安全至关重要，无论是否存在，在大坝安全评价中必须有明确的结论。大坝安全评价的其他方面亦应如此。

3.方案论证不够充分

小型水库除险加固工程在安全技术认定后直接开展初步设计，存在加固方案的深度和可操作性论证不足的现象。

①加固设计对安全技术认定结论缺少必要的复核。由于阶段不同，安全认定阶段和加固设计阶段侧重点也不同，安全认定阶段侧重于发现问题，加固设计阶段侧重于解决问题。如果设计阶段对安全认定结论进行必要的复核，则有利于设计人员深入了解水库存在的问题，便于确定具有针对性的处理方案。

②加固方案缺少技术经济比较。如对于防洪不达标问题，可以采取拓宽溢洪道、降低堰顶高程、加高坝顶、增设防浪墙等措施，但具体采用何种形式，必须进行技术经济比较，择优确定。同样对于坝体的防渗加固，常用的处理方案有混凝土防渗墙、黏土套井回填、黏土斜墙、土工膜防渗等，对于具体选用何种处理方案，必须综合考虑水库坝型、坝高、施工等因素，通过技术经济综合比较，最终选定方案。

③对相关规定不够了解。如某水库，坝型为“照谷社”型坝，坝长约24 m，最大坝高约7 m，设计拟采用“全坝段，在坝顶以及下游侧外包厚50 cm C20钢筋混凝土，仍采用坝顶溢流”。推荐方案本身存在技术风险，同时亦不符合浙江省2003年出台的《关于实施全省千库保安工程的若干意见》（浙水管〔2003〕6 号）相关规定。该文件明确指出 “通过大坝技术改造，完成现有‘照谷社’型坝的改造任务，原则上取消坝顶溢流，对因地形地质条件限制无法取消坝顶溢流的，要研究抵御超标准洪水的工程措施，大坝设防标准提高一级运用”。

二、建议与思考

1.重视基础资料收集，确保设计质量

《水库大坝安全鉴定办法》（水建管〔2003〕271号）第十四条明确要求“大坝安全评价过程中，应根据需要补充地质勘探与土工试验，补充混凝土与金属结构检测，对重要工程隐患进行探测等”。通过对浙江省的实际情况分析，前期基础资料完备的工程，在初步设计时，加固方案合理，有说服力；在施工时，碰到问题少，施工顺利；在后期，加固效果亦好。

小（1）型水库管理权限多数属于乡镇，小（2）型水库多数隶属村级管理，存在水利专业技术人员缺乏、技术水平不高、缺乏工程建设管理经验的问题。因此，必须提高认识，加强管理，加强学习，重视基础资料，这是保证设计质量的前提。

2.重视大坝安全评价，遵守相关规定

水库除险加固工程应着重解决已经查明的问题，大坝安全综合评价是整个加固设计的基础，大坝安全综合评价内容必须全面、完整。《水库大坝安全鉴定办法》（水建管〔2003〕271 号）第十四条明确要求“大坝安全评价包括工程质量评价、大坝运行管理评价、防洪标准复核、大坝结构安全、稳定评价、渗流安全评价、抗震安全复核、金属结构安全评价和大坝安全综合评价等”。《浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲（试行）》亦对评价内容所涉及的要求和方法作了详细规定。因此，必须加强对相关文件、规范的学习，大坝安全综合评价的内容和深度要真正成为除险加固初步设计的基础。

3.重视加固方案研究，加强技术审查

小型水库量大面广，加固设计的主力军是乙级、丙级设计单位。为了做好小型水库的除险加固工作，浙江省陆续出台了许多相关政策，针对小型水库除险加固工程初步设计报告亦出台了编制导则，规范了初步设计报告相关章节的内容。小型水库以土石坝居多，坝体防渗加固是土石坝除险加固设计核心内容之一，至关重要，目前可选方法很多，必须重视方案的适用性研究，确保选定的方案能够解决问题，避免由于方案选择不当而产生新的安全隐患。