小型水库除险加固技术措施与建议

范林根

(厦门市海沧区农林水利服务中心，福建厦门361000)

文中列举两二水库位于厦门市海沧区。海沧区位于福建省东南沿海，在厦门本岛隔海的西侧，为九龙江出海口的北岸，全区总面积150 km2，地形以丘陵台地为主。海沧属亚热带海洋性气候，年平均气温21.2℃，年平均降雨量1 236 mm，降雨量年内分配极为不均，汛期4—9月份占年降雨量的80%以上，10月份—次年3月份为少雨季节，降水量占全年的20%以下。为解决降雨量年内分配不均问题，我区在条件允许的地方积极修建水库以蓄水调洪，目前已建成小型水库有 23座，其中小(1)型水库 3座，总库容612.69万m3，小(2)型水库15座，总库容485.54万m3。水库大多建于20世纪60—70年代，受历史条件、工程技术等因素制约，这些水库防洪普遍标准低，险病多，其安全问题不容忽视。

1 小型水库工程概况

两二水库位于海沧区东孚镇，工程建成于1968年11月，坝址以上集雨面积3.50 km，大坝采用50 a一遇洪水设计，1 000 a一遇洪水校核，校核设计水位38.84 m，设计水位38.57 m，水库总库容114.7万m3，是一座以承担防洪、灌溉为主兼供水、旅游等综合利用的小(1)型水库。

2 病险水库存在主要的问题

两二水库经过近50 a的运行，也存在着渗漏、坝坡破损、下游坡不稳定、金属结构老化等诸多问题，已影响到水库的安全运行，除险加固已迫在眉睫。

根据2006年—2008年对我区小型水库安全鉴定的情况分析，普遍存在以下问题:①坝体护坡局部塌落，杂草树木众多，存在白蚁隐患，且大坝安全监测工作中的必测项目不齐全。②受当时施工技术及机械设备等条件因素制约，大坝施工质量大部分未达到规范要求。③大坝运行管理不规范，大部分承包给私人养鱼、养鸭，建成后管理初放化。④防洪标准偏低，因工程建设、水文系列延长或运用方式改变等原因，一些水库坝顶高程不够、泄洪能力不足、消力池长度不够，导致防洪标准偏低。⑤大坝渗漏问题普遍，因施工时大坝基础处理未彻底，表层杂物未清除干净或风化层加深以及坝体填筑不够密实等，都是造成坝体渗漏的原因。⑥结构和抗震安全方面，受当时勘测、设计条件限制，部分水库达不到安全要求，⑦输水涵洞设备陈旧老化。

3 小型病险水库治理措施

3.1 提高大坝防洪能力

提高大坝防洪能力，主要措施可归纳为2种:①加高大坝，增加水库调蓄能力，从而提高防洪能力;②加大泄洪建筑物规模，扩大泄洪能力，从而提高防洪能力。

3.1.1 加高大坝，加防浪墙

对无防浪墙的大坝，经复核，坝体结构满足正常运用要求，在坝顶上游加设防浪墙加高大坝。加高1.0～1.2 m，一般应≤3 m。如加高过多，则必须加宽坝身，且应进行专门论证。在工程改造中，笔者认为工程防浪墙可为钢筋混凝土结构或浆砌石结构，并且要十分注意防浪墙与大坝防渗体紧密接合。

3.1.2 增加泄洪能力

为了提高水库防洪能力，可扩大泄洪设施，加大泄洪能力。除挖掘已有泄洪建筑物潜力外，还可在原溢洪道上扩宽或加深，增加泄洪能力。当遇大洪水，水库水位达到一定高水位时，自溃可以自动溃坝口开始泄洪，保证大坝日后安全。

3.2 防渗处理

3.2.1 使用混凝土防渗墙

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2种成墙方式。混凝土防渗墙的厚度需根据结构强度、抗渗强度、耐久性及施工条件的计算结果确定，与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联。

3.2.2 使用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30 cm宽深沟，沟深最大可达12 m，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30 cm，最后沟内用黏土充填，形成连续的土工膜防渗帷幕。

3.2.3 劈裂灌浆防渗

在过去重力灌浆的基础上，在土坝中采取劈裂灌浆，使用一定压力，将坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10～50 cm厚的连续泥墙，可以达到防渗目的。同时，泥浆使坝体湿化，增加坝体的密实度。该工程为检验灌浆效果，对充填灌浆和帷幕灌浆分别采用注水试验和压水试验进行检测，防渗标准如下:①充填灌浆部分:灌浆后的渗透系数≤5.0*10－5cm/s;②帷幕灌浆部分:灌浆后的合格标准为:检查孔压水试验透水率q≤3Lu。灌浆效果，对充填灌浆和帷幕灌浆分别采用注水试验和压水试验进行检测，防渗标准如下:①充填灌浆部分:灌浆后的渗透系数≤5.0*10－5cm/s;②帷幕灌浆部分:灌浆后的合格标准为:检查孔压水试验透水率q≤3Lu。这项技术不仅起到防渗作用，也加固了坝体。其优点在于可以就地取材，施工简便、投资省、工效高，值得推广。

4 两二水库除险加固措施

综上所述，结合两二水库实际情况，本两二水库在除险在加固时采取了以下措施:

4.1 灌浆防渗

因考虑到坝体原施工时采用人工夯填，不够密实，造成坝体密实度偏低，根据注水试验可知，坝体素填土的渗透系数为1.40×10－4～1.62×10－4cm/s，属中等透水;通过地质钻探可知坝体由凝灰熔岩风化的黏性土填筑而成，含少量碎石，含砂量平均值为29.4%，坝底局部含有少量块石，因此判断坝体填筑土质较差。分析坝基渗漏的原因主要是由于大坝全部坐落在花岗岩残积砂土层上，坝基未做防渗处理造成的。经过分析渗漏原因及防渗方案比选，本工程采用坝体充填灌浆，坝基帷幕灌浆的方式进行防渗处理。该方案从坝顶进行坝体充填灌浆及坝基帷幕灌浆，布设在桩号0+010～0 +180，布设两排灌浆孔，采用梅花形布孔，排距1.5 m，孔距3 m，第一排布设在坝顶离防浪墙1 m的位置上，共布设122孔，充填灌浆钻孔2 061 m，灌浆1 925 m，坝基帷幕灌浆钻孔4 037 m，灌浆1 561 m。

4.2 坝坡稳定安全系数偏小原因分析及应对措施

主要原因是大坝下游坡较陡，坝脚挡土墙尺寸偏小，同时坝脚挡土墙为浆砌结构，不利于坝体排水，抬高坝身浸润线。同时考虑到坝脚挡土墙下游侧是一个深坑，大坝下游坡无法放坡，挡土墙也只能进行少量的培厚，因此大坝下游坡抗滑稳定加固采用挡土墙培厚及降低坝体浸润线相结合的方法。大坝下游挡土墙培厚总长31 m，通过稳定计算确定大坝下游挡土墙培厚断面，大坝下游浆砌石挡土墙采用M 10浆砌条石培厚，培厚后挡土墙顶宽由1 m拓宽到3.5 m，外边坡坡比1∶0.4，新旧挡土墙间设0.5 m厚的碎石导滤垫层，培厚部分挡土墙基础设1 m高C 20埋石混凝土，底部设Φ 22 mm锚筋。同时为了降低浸润线，本工程采取在浆砌石挡土墙墙身钻孔设置DN100 mm的PVC排水管，与挡土墙后原导滤垫层相结合起到排水作用，排水孔共布设6排，梅花形布孔，排距1 m，孔距1.5 m。

4.3 其他加固措施

包括:①结合天竺山风景区的景观需要，本工程中上游坝坡采用混凝土预制块护砌，下游坡采用拱型骨架草皮护坡。②输水涵洞启闭设备更新。③增设大坝变形观测设施。

5 4点建议

1)科学制订小型水库综合治理和发展规划。水库治理是一项技术性强、涉及面广的工程，必须坚持规划先行。根据小型水库特点和经济社会发展的要求，组织人员深入调查，进一步研究小型水库的现状、特点、问题和治理措施，合理制定治理规划。

2)建议国家加大小型病险水库治理力度，由中央财政另列专项资金，补助地方解决小型水库除险和防汛应急通信处理问题，确保工程安全。

3)以防主为，防救结合。应真正贯彻以防为主的方针，改变以抢险救灾为主的做法。对小型水库的除险加固，建议国家和省每年提前安排专项资金给予适量补助。

4)切实加强小型水库管理，通过加大产权管理制度、水价改革力度等做法，切实加强已建工程管理，避免和减少因管理不善造成的灾害。

6 结束语

该水库自2007年底除险加固完工以来，水库运行正常稳定，蓄水量比加固前增加了20%，不仅达到了除险加固，延长使用寿命的目的，还提高了防洪效益，又为工业和生活用水提供了优质的水源，同时也对周围环境的改观起着一定的作用，其社会效益、经济效益显著。

［1］中华人民共和国水利部.SL 258—2000水库大坝安全评价导则［S］.北京:中国水利水电出版社，2008.

［2］邢广彦，邢广君.我国小型水库安全管理现状与对策［J］.黄河水利职业技术学院学报，2007，19(4):12－13.

［3］周知辉.中小型病险水库治理及分析［J］.湖南水利水电，2005 (03):66－67.