小型水库除险加固措施探讨

许国联

（福建省南安市水利局 南安市 362300）

1 小型水库除险加固的意义

福建省南安市分布的小型水库数量较多，且大部分始建于20世纪50~60年代，大坝均以土坝为主，工程质量受到当时施工条件、材料质量等因素限制，又经过几十年运行，工程自然日趋老化，导致了部分小型水库存在一系列的质量问题，严重影响了水库的正常运行，给人们的生命、财产安全带来巨大的威胁，影响人们的正常生活。

对小型水库除险加固不仅有利于进一步完善防洪体系，还能够帮助人们解除水资源短缺的安全隐患，完善我国江河整体防洪体系，有助于政府对水资源的调控。从经济的角度上看，加强小型水库的除险加固，还能够保证农业的正常灌溉，有利于实现可持续发展。因此对小型水库进行除险加固，不仅是为了提高水利工程的质量，实现社会效益，更是提高水库运行经济效益的有效途径。

2 目前小型水库存在的主要病险

从南安市的小型水库来看，绝大部分水库大坝都是土石坝，小型水库的建筑物主要包括土石坝、溢洪道和输水涵管等。具体来说，小型水库主要有以下几种病险：

（1）水库建设标准不高，防洪能力不能达到相关规定。南安市小型水库的防洪标准普遍偏低、泄洪设施不健全，主要表现在：一是小型水库的原设计标准不能满足现行规范要求；二是水库的坝顶高程达不到设计要求；三是水库相关的泄洪设施不健全，甚至个别小型水库没有配备基础的泄洪设施；三是溢洪道宽度不够，溢洪道内存在淤积致底高程高于原设计的正常蓄水位，水库运行过程中不能够及时泄洪，给水库造成安全隐患。

（2）大坝坝体、坝基出现渗漏。小型水库常见的第二种病险就是大坝坝体、坝基出现渗漏以及渗流不安全，主要原因：一是因为坝体不够坚实，填筑坝体的土料不能达到相关规定，土料渗透系数偏高、施工质量不高、压实度不够等，导致坝体浸润线偏高，下游坝坡出现散浸、渗漏甚至烂坝等现象；二是土坝下游未设置反滤排水体或排水体顶高程偏低，下游坝坡出现流土、坝脚出现管涌等现象；三是在建设水库之前，没有严格地进行地质勘探或者是勘探技术水平不高，导致不能清楚地认识到坝基和岸坡的真实地质情况；四是当出坝体现渗漏的时候没有采取有效的措施，导致坝基、坝体渗漏加重。

（3）大坝稳定性差，结构不安全。一是水库坝体不牢固，坡度大，施工质量不高、坝脚没有设计排水设施或者是排水设施没有发挥作用，导致坝体浸润线逸出点过高等，造成渗透破坏；二是土坝上游坝坡没有设置任何防护结构或者是防护结构因为时间太长已经失去作用，导致大坝迎水坡出现水土流失、塌方等事故。

（4）溢洪道出现不能正常泄洪、渗流以及结构不安全。绝大部分小型水库为土坝，均于大坝附近山凹处开挖溢洪道泄洪，溢洪道地基通常为砂土状强风化层甚至为全风化的地质结构，其病害的特点主要表现在：一是个别的水库没有配备基础的泄洪设施，导致无法进行正常的泄洪；二是溢洪道没有进行衬砌，或存在结构不安全，或时间一长杂草、灌木过多，降低了溢洪道的过流能力；三是由于岸边发生坍塌，导致泄洪道的过流面积太小不能满足水库正常泄洪；四是溢洪道的布置不合理或设施不完善，导致泄洪时水体越出溢洪道造成水害；五是溢洪道缺乏防渗措施，导致出现严重渗漏。

（5）输水建筑物出现渗漏。从小型水库的输水建筑来看，绝大部分都设计了穿坝输水涵管，其进水口启闭方式或为转动门盖或为卧管，输水涵管和卧管的材料多为浆砌石，但是由于在施工过程中没有严格控制好施工质量加上经过长时间运行，输水系统地基出现沉降变形或砌缝开裂等现象，导致输水建筑物出现渗流，危及大坝安全。

3 小型水库除险加固的措施

3.1 提高大坝的防洪能力

（1）增加大坝的高度。对于没有建设防浪墙的大坝，在坝体结构满足运用要求的基础上，可通过在大坝顶端上游增加防浪墙的方式加高大坝的高度，增加的高度最好为（1~1.2）m，最高不能超过3m，因为坝体过高，需要适当加大坝的宽度，这需要专业论证。防浪墙的材质，可以采用钢筋混凝土结构或者是浆砌石结构。

（2）增强泄洪能力。为进一步提高水库的防洪能力，可以通过增加泄洪措施来增强水库的泄洪能力。在溢洪道左右侧方便拓宽的情况下，首先考虑拓宽溢洪道；在能满足用水量需求的前提下，可以采用降低控制段溢洪道底板高程，降低正常蓄水位，减少兴利库容增加调洪库容；视具体情况也可以两种措施同时采用，以提高大坝的防洪能力，确保水库的安全。

3.2 对水库土坝裂缝进行处理

（1）当土坝刚出现裂缝并有逐渐扩大的趋势时，可以采用将砂壤土从开裂的位置进行灌入，然后捣结实。对一些发挥重要防洪功能的小型水库，可以采取挖槽的方式，然后再进行回填但要保证挖槽深度在裂缝以下的0.3m处。

（2）在裂缝深度较深且宽度较大的情况下，要等到裂缝不再继续扩大时再采用回填的方式，一般采用梯形断面挖槽的方式，并在回填的时候对台阶进行处理，从而保证完整的梯形断面，使回填料和坝体之间结合更紧密。

3.3 针对土坝滑坡的处理措施

如果在建造坝体地基采用的土层硬度不够、碾压不实就容易造成水库的陡坡出现滑坡的现象，如果再遇上暴雨或者地震，就容易形成大面积的滑坡，严重危害水库的安全。针对这种情况可以采取以下措施：

（1）对于地基相对牢实的坝体，滑坡一般是在基础以上的范围出现，容易出现局部坍塌，针对这种情况，可以采用适当降低水库蓄水水位来调节，或者是采取排水导渗的方法，让本来移动的部分因为失去水分发生粘结，然后对松动的土壤进行清除，并选择渗水性强的土料进行修复。

（2）对于地基被淤泥或者是黄土层覆盖的土坝，可以在坝基以外一定的距离内修建一个防滑齿墙，让防滑齿墙与地基表面产生一定的距离，然后用透水性强的土料进行填补并压实。

3.4 大坝坝体、坝基防渗加固措施

3.4.1 大坝坝体、坝基防渗

土坝坝体防渗的措施通常有高压旋喷防渗墙防渗、土工膜防渗、低弹模混凝土防渗墙防渗等。南安市对小型水库土坝防渗的主要做法：

（1）对较低的坝考虑采用从坝顶实施单管高压旋喷桩构筑垂直防渗墙防渗。

（2）对相对较高的坝采用在迎水坡某个高程（比如：死水位以上1m～2m）构筑防渗施工平台，施工平台以下的坝体采用单管高压旋喷桩构筑垂直防渗墙防渗、平台以上的坝体采用复合土工膜（两布一膜，膜厚不小于0.5mm）防渗。

土坝建基面大部分为强风化层、残积粘性土下卧强风化层或全风化层下卧强风化层等，残积粘性土和全风化层通常是弱透水性但厚度较薄，碎块状强风化基岩通常为中等透水性，即坝基需要采取防渗措施，通常采用与坝体防渗同轴线的帷幕灌浆。

3.4.2 大坝坝体、坝基加固

（1）如果大坝的抗滑稳定性不够，就容易产生滑坡，需要加固处理。可将滑坡体松散的部分挖掉，然后用土料回填夯实。针对大坝下游坡度较大的情况，可以采取在大坝后方培厚加固的措施。

（2）如果是大坝前、后坡之间的稳定系数不能满足相关规定时，可以采取将坝体前坡削坡，后坡培厚加固的措施。

（3）针对前坡稳定系数没有达到相关规定的可以采用对前坡、护坡进行加固的方式。对于水库的上游坝体可以采用混凝土防渗面进行护坡。

3.5 溢洪道安全加固

溢洪道的加固措施主要包括：一是根据溢洪道过流量等各方面综合需求适量改变溢洪道的泄洪断面；二是采用现浇混凝土或浆砌石等对溢洪道进行衬砌保护；三是对布置不合理或设施不完善的溢洪道进行调整、配套完善，如：溢洪道在平面上转弯角度太大，给予调顺，使过流顺畅，或者在弯道上游增设消能设施等；四是对溢洪道地基渗透性不能满足要求的，采取相应的防渗措施。

3.6 输水涵加固

若原输水涵断面较大，采用套管不影响用水量需求的前提下，首先对原输水涵内设套管；若条件允许，可新开挖输水隧洞并封堵原输水涵，以断后患；针对管涵出现裂缝，如果坝体不高，可以挖除重建箱涵；如果坝高，可以采用顶管法或拉管法在坝肩两岸山体新建输水涵管并封堵旧涵管的方式，但需要处理好管外壁与山体间的防渗和下游端的护坡及反滤等。

[1]杨朱.浅谈小型水库病险加固施工设计措施[J].水利工程，2010，（28）：57.

[2]甘蒿.浅谈水库病险加固设计与施工技术应用[J].水利工程，2011，（25）：178.

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