病险水库除险加固施工建设阶段的关键技术研究

□王双喜（四川省平昌县农田水利规划建设管理局）



病险水库除险加固施工建设阶段的关键技术研究

□王双喜（四川省平昌县农田水利规划建设管理局）

摘要：平昌县是四川省水库较多的县之一，水库在人们的生产和生活中具有不可替代的作用和地位。然而，大部分水库工程的建设年代较为久远，加之水库运行的维护管理不到位，使得很多水库都出现了不同程度的病害，为了确保水库的安全、稳定运行，必须对病险水库进行除险加固处理。基于此点，文章依托工程实例，对病险水库除险加固施工建设阶段的关键技术进行研究。期望能够为同类工程提供借鉴参考。

关键词：病险水库；除险加固；设计；施工；技术

0引言

水库是重要的水利基础设施之一，其兼具防洪、灌溉、发电、生态等多种功能，在国民生产中有着举足轻重的地位。然而，由于平昌县很多水库的修建年代比较久远，受当时技术条件的限制，加之长期不间断地运行，使得部分水库出现了不同程度的病害问题，逐渐变为病险水库。因水库大坝所处的地理位置较高，若是发生溃坝，则会对下游群众的生命财产安全构成严重威胁。此外，有的病险水库地处偏远，交通不便、通讯不畅，一旦出现问题，会增大抢险救援工作的难度。所以，必须采取科学合理、行之有效的技术措施，对病险水库进行除险加固，提高水库大坝的安全性和稳固性，降低事故的发生几率，为下游群众的生命财产安全提供保障。文章依托工程实例，对病险水库除险加固施工建设阶段的关键技术进行研究。

1工程概况

某水库是一座以灌溉为主，兼具防洪和乡镇养殖用水的中型水库，库容总量为1372×104m3，设计灌溉面积约为1906.67 万hm2，径流面积为25.10 km2。该水库兴建于19世纪70年代末期，水库枢纽由大坝、溢洪道、输水涵洞组成，其中大坝采用的均质土石坝，坝高和坝顶长度分别为30，198 m，坝顶高程为1815.50 m；溢洪道布设在大坝的右岸，基础为全风化石灰岩，全长136 m，设计最大过流能力为10.50 m3/s；输水涵洞布设在大坝的左岸上，结构形式为拱涵，断面尺寸为1.40 m×14 m，全长121 m，最大过流量4.40 m3/s。该水库自建成投运以来，对当地的农业生产起到了巨大的作用。但由于水库当时的防洪标准偏低，加之坝坡的抗滑稳定性与规范标准的规定要求不符，大坝填筑质量差，使得坝体出现了较为严重渗漏情况，不仅如此，溢洪道和输水涵洞也都存在程度不一的病害问题。有关部门对该水库进行现场检测后，正式将其确定为病险水库。为保证该水库作用的发挥，经研究后决定对其进行除险加固。

2病险水库除险加固施工建设阶段的关键技术

2.1除险加固设计

2.1.1设计标准

该水库为中型水库，其主要建筑物的等级为3级，次要建筑物的等级为4级，依据现行的SL252-2000和GB50201-2014标准的规定，该水库可以取用设计洪水频率50 a一遇，校核洪水频率1000 a一遇。同时，查阅中国地震动参数区划图得知，该地区的地震动峰值加速度为0.30 g，地震动反应谱特征为0.40 s，地震烈度为8°，故此枢纽工程建筑物按照8°进行设防。

2.1.2防洪安全复核

此次除险加固设计，对库区地形进行了测量，并对水库的库容进行量算。计算结果如表1所示。

表1　该水库库容曲线表

2.1.3泥沙分析

水库除险加固设计中，对泥沙的淤积情况进行计算的主要目的是分析计算泥沙淤积量及坝前泥沙淤积高程，从而为输水涵洞改造设计提供依据。在对相关资料进行查询后得知，该水库多年平均来沙量为1.46万m3，库沙比为800，泥沙淤积情况较为严重。采用经验法对泥沙淤积进行了计算，结果如表2所示。

表2　水库大坝坝前泥沙淤积成果表

由表2中的数据可知，该水库运行30 a之后，坝前泥沙的淤积高程为2761.90 m，总的淤积量为42.40万m3，该值仅占水库正常库容的3.90%，由此可判断该水库的泥沙淤泥平衡年限相对较长，也就是说，泥沙淤积对水库的正常运行基本不会造成影响，所以不需要对泥沙淤积进行处理。

2.1.4除险加固方案比选

由于该水库大坝的坝坡稳定性与规范要求不符，因此需要对其进行加固处理。结合相关工程提出以下两种加固方案：方案一，将大坝的原轴线向下游平移4 m，借此来削缓上游坝坡，然后从下游坝坡位置处进行培厚加固。方案二，保持大坝原轴线不变，对上游和下游坝坡同时进行加固，上游采用抛石加固，下游采用风化石渣料进行培厚加固。

经过初步分析后得出如下结论：第一种方案在施工方面较为简单易行，整个施工期内，输水涵洞能够正常工作，对下游的用水基本不会造成影响，工程造价较低。同时，从下游坝坡进行直接加固，不仅有利于大坝防渗，而且还能降低后坝坡侵润线的高度，从而使其稳定性获得进一步提高。第二种方案需要采用抛石处理，变形及沉降问题不好解决，并且施工质量也无法获得有效保障，整个施工期内，输水涵洞不能正常工作，会对下游用水造成一定的影响，工程量较大且造价较高。通过对比，第一种方案在各个方面都明显优于第二种方案，故此决定采用第一种方案对大坝进行加固处理。

2.2水库大坝除险加固施工技术要点

2.2.1基础开挖

本次除险加固中采用机械为主、人工为辅的方式进行基础开挖，整个开挖过程从上向下一次性完成。根据设计的加固方案，大坝原轴线向下游平移4 m，使用挖掘机对下游坝坡进行清理，同时用推土机将废弃土方全部清除，随后对上游坝坡进行修整，采用混凝土预制块的方式对坝坡进行护坡处理。

2.2.2石料填筑

堆石料的粒径为20~40 cm，不足的需要剔除，超过的可用钻眼爆破法进行破解，确保石料粒径符合施工要求。铺筑过程中采用进占法，先由推土机将铺筑好的石料进行推平处理，然后再以人工的方式进行找平，石料的铺筑厚度为0.84 m，压实之后的厚度为0.80 m。在对石料进行碾压施工前，可洒适量的水，同时要确保碾压遍数足够，由此能够提高石料的碾压质量。每一层铺筑完毕后，均应当使用水准仪进行测量，确认符合要求后，方可进行下一层填筑。

2.2.3风化料填筑

在对风化料进行填筑施工前，先在料场内进行碾压试验，借此来确定填筑施工的主要参数，然后，用挖掘机开挖，以进占法铺料，并在铺土前洒适量的水，再用推土机进行推平处理，铺土厚度控制在60 cm，使用水准仪进行监测，防止超厚。用振动碾进行碾压，碾压遍数≥10遍，检验合格后，继续下一层填筑。

2.2.4帷幕灌浆

在本工程中，防渗帷幕沿着大坝轴线进行布设，共布设两排，一排为主帷幕，一排为副帷幕，前者的长度为300 m。因临时溢洪道附近的渗漏情况比较严重，故此，决定对该位置采取双排孔布设，排间距为1 m。灌浆技术要点如下：采用湿法对粘土浆进行制备，将搅拌好的浆液存放在泥浆池内备用，浆液从制备到灌完的时间不得超过4 h；坝土部分采用充填灌浆法，结合部位采用纯压式灌浆法，基岩采用孔内循环灌浆法；依据灌浆试验结果确定出现场灌浆压力，坝土为0.02~0.30 MPa，基岩为0.05~ 0.40 MPa，为了避免冒浆等问题的发生，可对孔口段采用稍低的压力，并控制好灌浆速率，由此能够进一步提升灌浆质量；根据规范标准及设计要求，当单位吸浆量呈一定规律减少时，可在持续灌注60 min后结束灌注。在灌注过程中，可能会遇到串浆和漏浆等问题，当发现串浆时，可对串孔的孔口进行封堵，并继续进行灌注，如果钻孔时出现串浆现象，则应立即停钻，等终灌之后浆液凝固再进行钻孔。对于漏浆问题，可使用浓度较高的浆液，并通过间歇法进行灌注。

3结论

综上所述，水库是平昌县重要的水利基础设施之一，其运行安全、稳定与否关系重大，一旦水库出现事故，后果相当严重，因此，对于病险水库必须进行除险加固。文章以某水库工程为例，对除险加固施工的关键技术进行分析，通过加固处理后，该水库大坝的稳定性获得了显著提升，渗漏问题得到了有效解决。文中介绍的加固方案合理可行，具有一定的推广使用价值。

参考文献

[1]杨启贵,高大水.我国病险水库加固技术现状及展望[J].人民长江, 2011(12): 79-81.

[2]刘玉玲.吸取事故教训确保病险水库除险加固工作成效[J].水库施工技术, 2012(7): 123-124.

[3]连丽培,郑甜甜.病险水库除险加固工程设计新思路浅析[J].中外施工研究, 2013(11): 21-22.

[4]罗成辉.浅议病险水库大坝渗漏的原因和处理新技术[J].湖南水利, 2014(2): 66-67.

[5]林佑文，黄英华.福建省土坝滑坡情况及处理措施的调查与分析[J].水利水电技术, 2012(5): 88-90.

[6]汪小刚,王士军,卢正超.水库大坝安全信息监测与预测预警技术研究[J].岩土工程学报, 2014(9): 55-57.收稿日期：2015-12-09

（责任编辑：左英勇）

作者简介：王双喜（1978-），男，工程师，主要从事病险水库整治工作。

中图分类号：TV697

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）01-0051-02