常宁市中小型水库除险加固措施与对策

曾文生

（常宁市水利局 衡阳市 421500）

常宁市地处湖南省南部，多年平均降雨量1 387 mm，人均占有水资源1 560 m3，位于衡邵干旱走廊，是水资源严重短缺地区之一。市内共有水库165座，其中中型水库3座、小（Ⅰ）型水库27座、小（Ⅱ）型水库135座。除2座小（Ⅱ）型水库为浆砌石重力坝外，其余163座为均质土坝，占总数的98.8%。水库总控制流域面积487.01 km2，总库容1.75亿m3。这些水库主要为农业灌溉、工业用水及人民生活用水提供水源，同时防御洪水灾害。近年来，由于种种原因，这些水库都不同程度地存在着病险问题，不能正常运用和发挥工程效益。下面就常宁市中小型水库土坝常见的病险问题及除险加固工程措施以及为促进该项工程建设所采取的对策进行分析。

1 病险问题与除险加固工程措施

1.1 防洪标准问题

常宁市的中小型水库大多建于20世纪50～70年代，属典型的“三边”工程，原设计防洪标准低，经安全鉴定，有62座水库实际抗御洪水能力都不满足现行部颁防洪标准中的校核洪水标准。设计洪水、校核洪水标准均按水库现状总库容、调节性能重新确认。造成防洪能力不达标的主要原因是原设计标准偏低，特别是小型水库中不达标原因是水库缺少必要的泄洪设施，或由于当时投资所限，泄洪设施未按原设计完建，或已完建不具备启用条件。如石龙水库、石子塘水库、四清水库等，均属设计标准偏低，石龙水库除设计标准偏低外，溢洪道没有完建，洋泉水库非常溢洪道不具备启用条件。迥湾、更生等水库无泄洪设施。解决此类病险问题的主要工程措施是增设泄洪设施（溢洪道或泄洪洞），需要注意的是，在提出提高防洪能力的工程措施时，应与水库增容和恢复库容同时考虑。许多病险水库存在安全隐患，汛期只能降低水位运行，调蓄能力大减；有些水库淤积严重，直接影响其效益发挥；有些险库，只要进行一些投资，就可新增部分库容。

1.2 土坝稳定问题

1.2.1 大坝断面不够的除险加固措施

大坝断面不够的除险加固主要措施是培厚断面并根据水库是否增容情况决定大坝是否加高。大坝的加高培厚，一般情况下要在坝的下游坡进行，主要原因：①坝上游坡大部分做了护坡，护坡拆除工程量大，浪费严重；②坝前淤积，不易处理，使得加坝坝基不好处理，上游大坝坝基长期处在水下，土质松软，而且基土中夹杂大量腐殖物，大坝的稳定安全性无法保证；③大部分水库在除险加固过程中仍有供水任务；④排空库容比较困难。但也有例外，个别水库进行过几次加高培厚，加高培厚时在坝上游留有足够宽的平台，再次加高培厚对大坝稳定没有影响时可在上游侧加高培厚。大坝加高培厚时首先要清除坝下游坡的草皮护坡，以及坝排水沟、台阶、观测设施等，保证新旧坝体的结合。新旧坝体结合处的最高处低于正常高蓄水位时，新旧坝体结合缝要用透水性较弱的粘土封盖，封盖要有足够的深度和宽度。新加坝体与岸坡结合时，岸坡要开挖成比较缓的边坡，岸坡上要留足够的结合槽，保证新加坝体与岸坡的结合，并防止岸坡与坝体之间的接触渗漏。

1.2.2 坝体填筑质量差的除险加固措施

由于坝体填筑质量差导致的大坝不稳定，主要是坝体填筑干密度指标不够，或填坝土料不符合设计要求，导致内磨擦角、粘聚力、渗透系数等多种物理力学指标达不到设计要求。坝体质量差，钻探取样时会出现掉钻、采样困难等。坝体的病症有：大坝坝体沉降变形量过大，河槽和岸坡段出现多道纵横向裂缝，围绕某一中心的环向裂缝，大坝下游坡出现大面积的浸湿现象，渗水逸出点较高，高于下游的排水棱体，大坝出现滑坡等。解决此类病险问题，主要要使原来较为疏松的土体在某个范围之内得到一定程度的压实。目前国内最为有效最经济实用的加固措施就是对土坝坝体进行灌浆，即把配好的粘土浆液用灌浆机产生一定的压力灌进大坝空隙、裂隙及孔穴，以达到防止渗水和固结的目的。土坝坝体灌浆分为充填式和劈裂式两种。充填式灌浆主要利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处，以填塞洞穴和裂隙。劈裂式灌浆是运用坝体坝应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，填塞漏洞，裂缝或切断软弱层，以提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体变形稳定性、整体性。

1.3 大坝渗漏问题

1.3.1 渗漏问题成因

大坝渗漏问题是影响水库工程效益发挥和大坝安全的重要因素之一。有的水库渗漏比较严重，使得水库蓄不住水，达不到蓄水目的，如常宁市的陈冲库、徐家冲水库等。有些水库渗漏量虽不大，但由于渗漏而产生的渗透破坏及使坝体浸润线抬高造成的坝坡不稳定问题使得水库不敢蓄水，不敢正常运行，同样降低了工程效益，如常宁市的梅埠桥水库、老虎冲水库等。在除险加固工程方案选择时，要认真分析渗漏的原因，分清是坝体渗漏、接触渗漏、坝基渗漏还是绕坝渗漏。

1.3.1.1 坝体渗漏

疗后中医证候疗效的FAS分析中，试验组的愈显率为81.08%，对照组的愈显率为79.09%。两组差异无统计学意义（CMHχ2=0.152，P=0.696），且FAS、PPS分析结论一致。FAS结果见表3。

（1）坝体填筑土料未经试验或试验资料不准确，或施工中擅自改变料场，材料不符合要求。

（2）施工质量不严，坝料混杂，碾压不密实，雨旱季节施工无防护措施，层与层之间密实度不足，填土过厚，接合不良，有含砾土、大块土、漏碾压土，工段接头，新旧坝结合面，裂缝等现象。

1.3.1.2 坝基及绕坝渗漏

（1）坝基水文地质条件不良、不明，未经勘察或勘察资料不足。

（2）坝体与坝基、坝肩岸坡接合处深度过浅，渗径不足。

1.3.1.3 穿坝建筑物接触渗漏

（1）穿坝建筑物未设截水环。

（2）穿坝建筑物纵向不均匀沉降引起横向裂缝，碾压不当造成穿坝建筑物破坏，建筑物周边土层压实不足。

（3）穿坝建筑物设计标准低、年久失修等。

1.3.2 渗漏处理的措施

大坝渗漏处理的原则是“上堵下排”。“上堵”的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗加固的方法很多，经验成熟且运用较多的方法有：粘土冲抓回填；混凝土防渗墙，包括射水造墙、抓斗薄壁防渗墙、振动切槽高喷、深层搅拌桩等。水平防渗有粘土（土工膜）铺盖和水下抛土等。“下排”的措施有：下游坝脚设导渗沟、修复排水棱体等。

常宁市的中小型水库除险加固方案大多采用了垂直防渗措施，原因是水平防渗同上游培厚大坝一样施工难度大，质量难以保证；“下排”方案如设排水棱体（或修复）解决的是坝体渗漏渗漏、坝基渗漏中的渗流不稳定问题，而不能减少渗漏量，解决坝坡抗滑不稳定问题，且排水棱体运行一段时间后易产生排水不畅现象，也就是不能彻底解决渗流不稳定问题；而垂直防渗墙不仅可以减少通过坝体及坝基、坝肩的渗漏量，降低渗透坡降，还可以降低浸润线，减少土料溶蚀，增加下流坝坡的稳定性，综合除险效果比较好。

垂直防渗方案运用较多的是粘土冲抓回填、劈裂灌浆、塑性混凝土防渗墙和高喷防渗墙。

1.3.2.1 粘土冲抓回填

粘土冲抓回填就是在坝顶轴线或坝上游坡平台，采用1 m直径的冲抓机将坝体原有土方抓出来，再将满足要求（渗透系数、干容重、粘粒含量、含水量）的粘土回填进出，且填土厚度、夯实高度和夯实遍数通过试验确定。这样，可有效解决坝体的防渗性能，从而达到防渗与降低渗润线的效果。

1.3.2.2 劈裂灌浆

劈裂灌浆技术在大坝险险加固中，具有投资少、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点。主要解决坝体填筑质量问题和渗漏、抗滑稳定问题，根据其作用机理，坝基、坝肩难以劈裂，故坝坝基、坝肩渗漏问题不能用劈裂灌浆方式解决。

1.3.2.3 塑性混凝土防渗墙

塑性混凝土防渗墙方案是采用WY-300超薄型液压抓斗式成槽机造槽，塑性混凝土成墙。从施工条件看，塑性混凝土采用薄形抓斗机开槽，要求有较宽阔的施工平地，要求泥浆护壁，开槽多深成墙多深，开槽时遇到粉细砂层，护壁困难，随时可能塌坍，给施工带来诸多不便，且开槽深度控制在20 m左右，不能太深。从成墙质量和防渗效果来看，抓斗成槽壁塑性混凝土防渗墙整体性最好，墙体连接密实，质量有保证，检测方便，防渗效果好。

1.3.2.4 高喷防渗墙

高喷防渗墙是采用XJ100-A型钻机造孔，利用高压泵喷射水泥浆液与土颗粒掺搅混合，按一定比例和质量大小有规律地重新排列成墙，形成的墙体弹性模量（102～103）MPa，抗压强度（3.0～5.0）MPa，渗透系数（10-5～10-7）cm/s。这种防渗墙结构稳定性好，具有较强的防渗性和变形适应性，但高喷墙的质量受人为因素影响较大，孔深较大、孔斜较大、遇有较大粒径的砂卵石时，板墙连接无法保证，整体检测难度大。浍河水库在处理左岸东周台地渗漏问题时，曲亭水库在处理坝基和坝体渗漏问题时均采用的高喷防渗墙，施工结束后，以上水库的渗漏量明显减少。

1.3.3 穿坝建筑物接触渗漏处理

采用风钻钻孔，高压压入水泥浆或粘土浆或水泥粘土混合浆处理。如七一水库输水涵洞处理洞壁接触渗漏问题时，采用此法进行，灌的是水泥浆。第一个孔灌浆时，就灌进去8 t水泥，其他部位再灌时，灌浆量很小。处理结束后，坝后渗漏问题消除，涵洞内无滴水、喷水现象，效果良好。

1.4 大坝观测设施问题

大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。

大坝的观测设施是大坝运行管理依据，更是大坝施工质量设计质量验证的依据，常宁市的中型水库仅有人工观测测压管，进行大坝位移观测、水位观测，但由于管理落后，观测不及时，给管理和大坝安全鉴定带来诸多不便；小型水库基本无观测设施。为此根据大坝安全监测的实际，必须对观测设施进行完善和补充，提高监测手段，建立可靠安全、自动化、快速的安全监测系统。

1.5 白蚁危害问题

常宁市位于湖南省的南部，水库大坝极容易产生白蚁，也是白蚁的主要栖息地。白蚁对大坝有可能坝体漏水、坝体沉陷甚至溃坝。常采用蚁巢开挖回填、钻孔施药、投放灭蚁药物等方法进行处理。像常宁市的梅埠桥水库三副坝1992年发现白蚁24窝，后经过蚁巢开挖回填、投放灭蚁药物进行治理，2003年普查未发现白蚁，故取得了较好的防治效果。

2 促进中小型病险水库除险加固工程建设的对策

（1）认清中小型病险水库存在问题的严重性，加大力度进行除险加固工作。常宁市中小型病险水库存在的问题说明，水库的险情严重，病情复杂，危及人民生命财产安全，目前应紧紧抓住国家高度重视、全面实施病险水库除险加固的机遇，全面推进病险水库除险加固工作。

（2）进一步落实病险水库除险加固责任制。《水库大坝安全管理条例》规定，病险水库除险加固的责任在地方各级人民政府。要按分级负责的原则和水库管理权限，对大坝安全实行各级人民政府行政领导负责制，逐库落实病险水库除险加固政府行政责任人。中小型水库的行政责任人必须由县乡、县领导担任，责任人工作变动由继任者承担，并适时在市内主要新闻媒体上公布，接受社会监督。地方各级水行政主管部门要及时向同级人民政府报告本行政区域内所辖病险水库的安全状况，组织开展安全鉴定和各项前期工作，逐年编制年度除险加固建议计划，提出除险加固建议，上报上级主管部门审核，报省政府同意后下达实施。

（3）加强前期工作，确保大坝安全鉴定和初步设计质量。明确中小型水库大坝安全鉴定意见由省市水行政主管部门审定，大坝安全鉴定会由省市水行政主管部门组织召开，需申请中央投资的水库大坝安全鉴定成果须报水利部大坝安全管理中心核查。中小型水库除险加固工程初步设计由省市级主管部门审查批复，省市级主管部门按有关规定会同相关部门组织专家进行初核，初核后报国家主管部门复核，初步设计报告未经审批的项目，不得批准开工。

（4）严格基建程序，加强建设管理。病险水库除险加固项目必须严格实行项目法人责任制、招标投标制、建设监理制。项目法人建设，是搞好病险水库除险加固工程建设的关键；选择好的施工队伍是搞好病险水库除险加固工程建设的重要前提；落实责任、强化管理是搞好病险水库除险加固工程建设的重要保证。要搞好病险水库的除险加固建设，就必须搞好项目法人建设；必须通过严格的招标投标，选择一支好的施工队伍；项目法人要对除险加固的工程质量、进度和资金管理负总责，项目法人、监理、设计、施工及其他参建单位，要建立健全质量管理体系和质量保证体系，确保工程进度和质量。

（5）加强监督检查和稽察工作。进一步加大病险水库除险加固项目建设管理监督检查工作的力度，对计划执行、“三制”落实、配套资金筹措、资金管理、工程质量、度汛安全等进行监督检查，水行政主管部门应把病险水库除险加固工程的稽察作为工作重点，加大稽察力度。

（6）在抓紧病险水库除险加固的同时，做好水利工程管理体制改革工作。随着我国社会主义市场经济体制的建立和完善，水利工程管理体制不顺、机制不活、经费短缺、机构臃肿、管理粗放等问题愈来愈突出，这些问题不解决，就无法适应新时期我国社会经济发展对水利提出的要求。因此，应充分认识水利工程管理体制改革的必要性和紧迫性，把病险水库除险加固与水利工程管理体制改革工作有机地结合起来，在除险加固的同时，认真研究工程管理体制改革方案，以除险加固促进管理体制改革，同时以改革巩固除险加固的成果。