小型水库除险加固工程技术应用探析

□韦珍娟

小型水库多位于交通不便、位置偏远的地方，与大、中型水库相比，小型水库的配套设施比较差、管护水平比较低，历年都是防汛的重点、难点。本文结合相关工程实例，对小型水库除险加固技术进行阐述、分析，不当之处敬请指正。

一、工程实例概述

（一）工程实例概况

××水库是一座以防洪、灌溉、淡水养殖为主的小型水库。原设计标准为20年一遇设计，200年一遇校核。原总库容25.6万m3。该工程控制流域面积0.60km2，干流长1.025km，干流比降0.0772m/m。

（二）工程现状及存在问题

1.大坝

（1）上游坝坡

水库大坝为均质土坝，长160m，最大坝高14.50m，迎水坡现状坡比平均为1:2.5。大坝迎水坡局部有乱石护坡，坡面杂草丛生，迎水坡受冲刷、侵蚀，护坡块石有移位、松动及淘空现象，原有护坡下无反滤层，存在安全隐患。

（2）坝顶

现状坝顶高程在109.18～109.82m之间，坝顶宽度不一，最小宽度为2.3m，最大宽度为6.2m，土质路面，杂草丛生，凹凸不平，坝顶局部有缺土现象。

（3）下游坝坡

大坝背水坡现状坡比约在1:1.9～1:2.5之间，无护坡，无排水沟，坡面杂草丛生，坡脚局部有冲坑，背水坡坡脚有农田、乔木。

（4）渗漏现状

大坝下游坡脚有因渗漏形成的明流现象，存在安全隐患。

2.放水洞

经多年运行，放水洞出口有明显渗漏，启闭机房有不均匀沉降、破损，影响正常使用。

3.溢洪道

溢洪道两侧无护坡。由于两岸土方坍塌，致使溢洪道断面局部堵塞，难以满足泄洪要求。溢洪道上建有交通桥一座，桥面净宽4m，为砌石拱桥。

二、工程除险加固技术方案

（一）大坝

1.上游坝坡

根据该水库的实际情况，拟定水库上游坡护坡方案为：上游坡在正常水位+0.7m 以下采用C20 混凝土预制块护坡形式，厚12cm，其下垫层采用厚15cm的砂、碎石混合级配找平；正常水位+0.7m 以上采取喷播草籽植草护坡形式。另外，将坝坡上原有的干砌石护坡拆除，铲除杂草、草皮后，按设计坡比1:2.5 进行人工找坡。在混凝土预制块护坡上设排水孔，纵横间距均为3.0m，呈梅花形排列。

2.下游坝坡

下游坡采取补坡培土措施。首先清除草皮和腐殖土以及灌木，然后补坡培土，使其坡度达到设计坡比1:2.5，之后进行喷播草籽植草护坡。补坡培土应采用砂性土，相对密实度要求不小于0.70。

3.坝顶路面

对坝顶道路进行清理、平整，按设计坝顶高程109.5m 找平，坝顶总宽度为3.0m。达不到设计宽度的坝段，以下游侧为中心，拓宽时向上游侧增加。坝顶路基夯实后新做200mm 厚泥结碎石路面。在坝顶上、下游侧各设C30 预制混凝土界石，宽0.15m，高0.35m。

4.大坝防渗

大坝全段采用水泥搅拌桩防渗墙防渗。在坝顶沿坝轴线布设搅拌桩，桩基伸入强风化二长花岗岩岩面下0.5m。水泥搅拌桩桩径为400mm，桩距250mm，有效成墙厚度为312mm，渗透系数不大于1×10-6cm/s，固化剂采用32.5MPa 普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%。

（二）放水洞

本次工程在放水洞原砌石方涵内衬管，将洞身内套φ300mm 锰钢管，钢管壁厚8mm，钢管外至原洞身间全部用M15 水泥砂浆充填，两端采用C30 混凝土封堵，厚500mm。为保证放水洞原洞身周围与坝体的连接，在大坝轴线放水洞洞身周围充填灌浆。

（三）溢洪道

按照重新调洪演算的成果设计宽度为9.0m，进口底高程为106.50m。为了保护大坝坝头，在溢洪道进口左岸与大坝连接处设M10 浆砌甲级乱石重力式挡墙，墙顶高程与对应的坝面高程一致。

三、除险加固工程中的关键技术应用

（一）帷幕灌浆技术的应用

坝基渗漏是小型水库的致命伤，是造成病、险水库的主要因素之一，其根本原因是水库建设期间没有采取有效防渗措施，或坝基处理不彻底。本次小型水库除险加固工程中采用的帷幕灌浆技术就是要解决坝基渗漏问题。

帷幕灌浆技术质量控制要点如下：

一是帷幕灌浆必须按分次序加密的原则进行。由三排孔组成的帷幕，应先灌注下游排孔，再灌注上游排孔，然后灌注中间排孔，每排孔可分为二序。由两排孔组成的帷幕应先灌注下游排，后灌注上游排，每排可分为二序或三序。单排孔帷幕应分为三序灌浆。

二是通常采用自上而下分段灌浆法，即“自上而下，分段钻灌，小口径钻进，阻塞封闭，全水泥浆灌浆。”

三是帷幕灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm，孔深应符合设计规定，孔径不得小于46mm。

四是在帷幕灌浆的先灌排或主帷幕孔中宜布置先导孔，可在一序孔中选取，其间距不宜小于15m，或按该排孔数的10%布置。先导孔应自上而下分段进行压水试验，可与压水试验同步自上而下进行灌浆，也可在全孔压水试验完成之后自下而上进行灌浆。

五是在钻进结束后，灌浆孔（段）应采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净为止。冲洗压力可为灌浆压力的80%，不得大于1MPa，孔底沉渣厚度不得超过20cm，总的冲洗时间不得少于30min。

（二）土坝坝体灌浆技术的应用

土坝坝身因土质或施工质量不良，容易导致坝身散浸，土坝坝体灌浆是处理坝身散浸的方法之一，具有投资小、见效快、操作简便等优点。

土坝坝体灌浆技术质量控制要点如下：

一是土坝坝体灌浆，一般应在水库低水位期进行，以加速泥浆固结，保证土坝安全。

二是灌浆施工前应做灌浆试验。选有代表性坝段，按灌浆设计进行布孔、造孔、制浆、灌浆。观测灌浆压力、吃浆量及泥浆容量、坝体位移和裂缝等，试验孔不少于3个。试验结束后应分析资料，总结经验，修改参数，完善和熟练灌浆工艺，然后再进行全面施工。

三是充填式灌浆应先灌上游排孔，再灌下游排孔，后灌中间排孔。充填式灌浆应采用分段灌注方法，由下至上，下套管分段灌注，段长可为5～10m。

（三）坝体填筑技术的应用

坝体填筑技术是小型水库除险加固工程中的核心技术，坝体填筑技术的质量控制有以下要点：

1.分段、分片碾压，相邻作业面的搭接碾压宽度在平行轴线方向不应小于0.5m，垂直轴线方向不应小于3m。

2.新、老坝结合部位的施工，应以斜面相接，坡度可采用1:3～1:5。必须清除结合部位的各种杂物，并将坝坡挖成台阶状，再分层填筑。

3.土方填筑施工参数应与碾压实验相符。每一填筑层经自检、抽检后，凡取样不合格的部位，应补压或作局部处理，经复验合格后方可继续下道工序。