小型水库除险加固的设计与施工分析

张茂林

摘 要：水库在经济社会发展中发挥着重要作用，但是我国不少水库由于使用年限较长、维护不到位等原因，存在较大的安全风险，需要进行除险加固处理，以更好发挥水库功能。在本文中，笔者结合炳坑水库除险加固工程，从工程概述、水库除险加固设计与施工等方面对该命题进行了有益的探究。

关键词：小型水库 除险加固 设计 施工控制

水库在防洪泄洪、农业灌溉与满足区域内居民与牲畜用水等方面，均发挥着不可替代的作用，特别是在南方地区，中小型水库的作用更为明显。但是我国水库多建于上世纪七八十年代，技术条件限制大，加上年久失修，水库存在较大的安全隐患，需要进行加固处理。本文以炳坑水库为例，对小型水库除险加固进行了综合分析。

1.工程概述

炳坑水库位于龙岗区坪山街道碧岭社区，水库库区集雨面积2.42km2，2000年从库区东侧引入0.6km2集雨面积，使得水库库区集雨面积上升至3.02km2。水库以供水为主、兼顾防洪，始建于1964年，建造之初，是为了补充三洲田灌区用水，自1993年建成炳坑水厂后，功能转为供水。

由于历史条件的限制，大坝无法满足现行规范要求，施工、运用过程中存在不少险情，多次加固处理的效果不理想，安全隐患仍存在。相关部门在组织专家综合评价大坝安全的基础上，并根据《水库大坝安全鉴定办法》的规定，于1997年5月对炳坑水库进行了大坝安全鉴定，结论是炳坑水库大坝为三类坝。炳坑水库于2003年进行了除险加固，对水库存在的问题做了处理。

水库运行期间，一些小规模的除险加固工程从未间断，将水库原设计防洪标准的50年一遇提升为500年一遇，而现行的防洪标准提为100年一遇设计，防洪能力达不到水库运行的要求，主要表现在，主坝坝顶高程不符合防洪要求，防浪墙高度无法满足要求，副坝背水坡排水不畅，坝顶高程无法满足防洪要求，且水库安全监测设备不完备。

基于上述存在的种种安全隐患，所以相关部门决定对炳坑水库工程进行除险加固改造，完全消除水库的安全隐患，为水库的安全正常运行保驾护航，充分发挥其工程的效益。

水库除险加固工内容：主坝防渗处理；主坝坝顶加高、下游培厚坝坡整治、反滤体重建，以及坝顶路面、防浪墙重建、观测设施重新布设；主坝输水涵管启闭机房重建等；1#副坝坝顶加高，下游培厚坝坡整治、反滤体重建，坝顶路面、防浪墙重建，观测设施重新布设等；2#副坝坝顶加高，上游坡设混凝土护坡、坝顶路面及防浪墙重建。

2.水库除险加固设计分析

2.1主坝除险加固设计

根据《炳坑水库项目建议书》和《炳坑水库除险加固工程地质勘察报告》中的相关规定与要求，水库防洪标准提高至100年一遇，但是现行的坝顶高程无法满足运行的要求。按照炳坑水库地质勘察资料，主坝渗漏主要为坝体上部局部松散渗漏、坝基基岩渗漏两部分。其中，坝体平均渗透系数为1.15×10-4cm/s，无法满足防渗要求，而坝基岩土平均渗透系数7.35×10-5cm/s，研究界定为弱透水层。

主坝加固设计为：大坝坝顶加高、坝体培厚、坝坡放缓设计；大坝坝体防渗、坝基截渗设计；坝顶、上下游坝坡，大坝排水棱体改建及白蚁防治等。

2.2输水建筑物的设计

炳坑水库输水涵管位于主坝下，与炳坑水厂相连，管径为DN600，为钢管外包300mm钢筋混凝土。进口底高程52.9m，涵管全长74m。输水管进水口设两级铸铁圆形转动门盖闸门，直径为φ800mm。用手电两用螺杆式转盘起闭，启闭机容量为5t。进水口、转动门盖、起闭机及机房为2007年12月新建工程。

2.3主坝坝体防渗设计

炳坑水库溢洪道位于主坝左侧山坳，为开敞式宽顶堰，堰宽10m，堰顶高程为64.30m。型式：进口明流段变宽度，明流段长18m，后为多级变坡的陡坡段。宽度：明流段16～8m，陡坡段之后为8m，跌差6m。进口高程：62.3m。

2.4大坝坝基和坝肩防渗改造设计

根据相关规范，大坝渗漏主要为坝体上部局部松散渗漏及坝基基岩渗漏，因此必须对大坝坝基及坝肩进行防渗加固处理。对于已建大坝坝基的防渗处理，比较成熟的方法有帷幕灌浆和高压喷射注浆法，就本工程的实际情况，基础覆盖层为强风化粉砂岩，渗透系数为7.35×10-5cm/s，可灌性和灌浆质量可以通过灌浆试验确定，因此本设计推荐高压喷射注浆法。基础高压喷射注浆孔，单排布置，孔距0.35m，孔径0.6m，与坝体灌浆上游排共轴线，灌浆范围从大坝向两岸延长15m。

3.水库除险加固施工分析

3.1土石方开挖施工

（1）土方开挖施工。下游坝脚土方开采用1m3挖掘机挖土装车，59kw推土机配合作业，部分利用回填，剩余用8t自卸汽车运输至弃碴场，平均运距1.5km。

大坝坝坡回填粘土，采自粘土取料场，采用1m3挖掘机挖土装车，74kw推土机配合作业，8t自卸汽车运输至苏家沟大坝坝顶，分层填筑，履带推土机，辅于蛙夯机夯实，运距2km。

（2）石方开挖施工。石方开挖是指主坝与副坝背水坡，可用分层、手风钻钻孔爆破开挖作业方式，用1m3装载机装碴，74kw推土机配合集碴，8t自卸汽车运输。其中，块料就近堆放，以备使用，其余运至1km外的弃碴场。

3.2混凝土、浆砌石与堆石体拆除施工

混凝土、浆砌石拆除工程位于主坝坝顶和背水坡，1#副坝背水破，拟采用钻孔爆破结合人工方式施工，1m3装载机装碴，74kw推土机配合集碴，8t自卸汽车运输，其中砌石块料就近堆放在两岸，以备工程利用，其余运至弃碴场，运距1km。原堆石体拆除部分，拟采用机械结合人工方式施工，就近堆放，以新堆石体工程利用。

3.3土石方回填施工

大坝坝坡土石方回填施工拟用8t自卸汽车运输土料，59kw推土机平仓，蛙夯机夯实。其它单体工程量较小的以机械结合人工方式施工。

3.4混凝土浇筑施工

混凝土浇筑，采用常规方法施工，大坝上游护坡施工采用1t机动翻斗车运送混凝土，人工转运至施工点，平均运距1000m；坝顶路面的混凝土施工，采用1t机动翻斗车运送混凝土至施工点，平板振捣器振捣，为了减少混凝土运距，采用转移混凝土搅拌机，混凝土平均运距500m。

4.结语

笔者在本文中，对炳坑水库除险加固工程的设计依据、主体坝除险加固设计等内容作了详细的介绍，并从混凝土浇筑、土石方回填、土石方开挖等方面对除险加固施工进行了分析，收到了良好的除险加固效果，值得同类小型水库除险加固工程参考与借鉴。

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