小型水库除险加固设计方案与施工技术探讨

邹国胜

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司，广东 深圳 518020)

小型水库除险加固设计方案与施工技术探讨

邹国胜

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司，广东 深圳 518020)

本文以深圳市龙华新区民治街道的牛咀水库为例，进行小型水库除险加固问题的探讨，笔者通过对案例的分析融入，结合自身工作经验，提出在开展除险加固工作时，所需要注意的几个方面，同时提出针对案例情况的解决方案，希望为业内人士开展相关工作提供借鉴意义。

小型水库;除险加固;问题;处理

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.039

小型水库在农业灌溉、防洪等方面发挥着重要作用，而在我国现存的大多数小型水库主要建设与六、七十年代，受当时建设条件、施工质量等方面的影响，水库坝体在投入使用多年后出现坝体裂缝以及渗水等问题，由此引起了国家对于小型水库安全问题的重视。如何更好的根据水库情况完成小型水库的除险加固工作也就成为了业内人士所共同关注的问题之一。

1 基础资料

本文以龙华新区民治街道的牛咀水库为案例，进行小型水库出险加固设计中存在问题进行分析探讨。

1.1 流域面积与参数

在小型水库的设计过程中，经常会出现流域面积及其参数资料记录不全的情况，这一情况将会造成设计参数与实际情况不符，造成流域分水岭的错误划分以及河道坡降设计值计算错误的现象发生。流域面积以及其参数，对水库洪水值计算有着关键性的影响作用。而在进行河道降坡的复核时，要注意河道的长度以及控制面积，根据这两者进行主河道的选择，然后以主河道的等高线差距为基础值进行加权平均计算。

1.2 库容曲线

由于小型水库多由村级管理人员进行管理，部分的管理人员为了引起水库在上级部门中的重视，虚报水库库容，因此易造成设计过程中的库容参数错误，因此，需要在进行水库除险加固前，对水库的实际库容进行复核，保证其实际情况与参照值的吻合。同时在复核时必须做到水库放空，以便与获得真实的库容曲线。

1.3 地勘资料

牛咀水库工程是由主坝、输水涵、溢洪道等组成。工程始建于1977年冬，经三年施工，建至离坝顶高程7m左右停工。后于1986年复建，1988年春建成［1］。本枢纽工程的主要地质条件特点为:坝肩边坡的稳定性较好，坝址场地复杂程度等级为三级，地基复杂程度等级为三级，位于建筑抗震一般地段。

2 水库存在问题

一是坝体。根据地质勘探资料显示大坝右坝头下游坡脚有渗水现象，坝顶防浪墙仅为0.6m高，不满足规范要求，且已使用已久，部分地方有损毁，需重建防浪墙，满足规范及出现加固达标要求;二是溢洪道。该水库溢洪道总体满足泄洪过流要求，但进水口段底部及侧墙破损，须立即对溢洪道底板及侧墙实施加固;三是输水涵管。坝下输水涵管为预制钢筋砼结构，部分涵管有老化现象，据现场检查及分析，涵管漏水原因为:涵管使用时间太长，砼老化，导致渗漏，以及涵管进水口不能关闭密实，导致渗水，输水涵需要更换坝后阀门，安装流量计，并设阀门井(兼有流量计检查井功能);四是观测设施。水库为供水水库，观测设施不完善，坝后只有新建量水堰，不能满足水利工程安全达标建设要求。为随时观察水库在日后运行中的工作状态，该水库还应当增加部分观测设施［2］。如、水尺、自计水位计、雨量计等观测设施等;五是管养楼。原管养楼使用年代已久，楼房周边有不均匀沉降，导致楼身多处裂缝，具有安全隐患，需新建管养楼。

3 除险加固设计

3.1 总体思路

针对水库上述各枢纽建筑物存在的问题，本次对牛咀水库主坝进行加固设计内容如下。

(1)针对大坝右坝头下游坡脚有渗水现象，设计采用坝体充填灌浆的方式进行防渗处理。

(2)坝顶拆除原旧防浪墙，新建钢筋砼防浪墙高1.0m。

(3)拆除原坝下输水涵管重建。重建输水涵同原输水涵位置，涵身结构采用钢管外包钢筋砼，钢管内径800mm，外包砼厚300mm。重建输水涵全长110m，进口采用铸铁斜置式推拉门盖，出口用闸阀控制。重新修建启闭机房及配备螺杆式启闭机。

(4)在原有的涵洞内部套上钢管，并将两部件中的间隙用混凝土回填，阻断渗漏部位，使输水涵得以加固。

(5)新建输水隧洞，将原输水焊管用混凝土回填，以达到截断渗水焊管，防止新渗漏部位产生的效果。

3.2 主体工程加固

3.2.1 坝体护坡

在进行护坡的修建时，需要根据水库所在区域的地形进行区别化的建设，若在丘陵地区，其上游护坡可利用混凝土或者是块石作为护砌并将其与自然的生物护坡相结合，整体的护砌高度需达到兴利水位的0.5m以上，与其结合的生物护坡则可种植上草类植物，这种方法能够使整体的工程资金消耗降低25%。而在山区地形，则可以直接以大的风化石进行改建作为护砌使用。

3.2.2 坝体内老鼠防治

由于小型水库建立的地区多为农田，山区等区域的周边，因此易出现鼠患，而为了避免由于挖掘、啃食等造成坝体的渗透情况产生。需在建设过程中对坝体的周边环境进行检查，可利用药杀、灭巢、在坝体内部建设毒土墙等方法，进行鼠患的防治及处理［3］。而对已经发生渗漏的位置，则采用药物粘土灌浆、挖巢等方法，进行综合治理。

3.2.3 溢洪道消能

(1)在进行溢洪道的加固过程中，需充分利用多种水力学公式，对溢洪道与护坡相接后，适宜选用的消力池长宽深、低流消能等数据进行计算。

(2)若在溢洪道的陡坡出口部位，其河床位置的岩石沙砾覆盖度低，则使用挑流消能。而在小型水库中若采用挑流消能，建议选择整体式鼻坎以及混凝土结构，并在高流速水流部位的鼻坎位置进行钢筋网的铺设。使用此种挑流消能的方式，能够更好的符合下游的河床地形的变化，并保证其水深满足下游需求。在条件允许的情况下，还可以加强下游的控制，将挑流消能转变为面流消能，更大程度的降低冲刷力度，使挑坎的稳定性增加。

(3)由于山区水库的地形复杂，其整体的流域更广，流程更长，因此在护砌以及效能方面十分复杂，在一般情况下建议因地制宜的采取多级跌水消能。

3.2.4 输水涵改造维护

在坝高大于15m，流量大的涵洞进行翻修时，使用现浇钢筋砼结构。这一方法，需要在施工的过程中配备充足的钢筋，利用合理的分缝，将整体浇捣密实。在坝高小于15m。流量小的涵洞进行翻修时，使用预制钢筋混凝土涵管。这一方法需要注意其接头密实以及整体基础的坚固，在两管相接位置需用橡皮止水。这种方法能够在修建好的当年就投入使用，因此，其进度快而且效益高。

3.2.5 坝内埋涵加固

坝内埋涵加固设计中存在的主要问题有对涵底的地质条件不够明确，涵身回填土没有提出相应的要求，导致工程在投入使用后，埋涵管外侧出现渗漏的问题，对大坝的安全构成严重的威胁。因此设计人员必须对涵基承载力进行计算，明确涵底的地质要求，在涵身设计过程中，结合涵管的长度设计1～2道刺墙，在管节间采取可靠的止水措施，避免内水外渗的问题。施工过程中应用的回填土必须是防渗土料，在回填之前对涵壁涂刷泥浆，保证坝体和回填土之间可以可靠连接［4，5］。

3.3 防渗处理

在小型的水库当中，最显著的问题是坝体的渗漏问题，在多数情况下坝体的渗漏分为主体渗漏和地基渗漏。因此，进行坝体的防渗处理十分关键，其主要防渗措施可分为以下几点。

3.3.1 混凝土防渗墙

这种防渗方式是通过在坝体的基础或是主体部位，利用冲击钻或是抓斗，进行孔槽的设置，通过将混凝土注入孔槽形成混凝土墙体，达到防渗效果。运用这种方法需要注意的是，由于混凝土在受力后会产生变形，需保证其与土层变形方向一致，另外其弹模要不大于2000MPa，抗压强度要不大于5MPa［6］。因此，虽然这种防渗方法效果好、防渗墙厚度均匀连贯，但混凝土的配比困难，质量保障低，且施工速度较慢。

3.3.2 高压旋喷灌浆

这种方法在小型水库的除险加固工作中是最为常见的，通过钻机造孔，将具喷头的灌浆管移至相应的防渗土层位置，通过高压作用，将20～30MPa的高压射流喷射出来，通过大于土体强度的高压射流，将土层剥落，部分土粒排除后，剩余部分与灌浆融合，重新在土体部分凝结，形成防渗墙。这种方法可灌性及可控性均很好，且连接稳定。

3.3.3 上游铺设土工膜

这种防渗方法，关键在于防渗材料。复合土工膜，是针刺土工织物与土工膜的结合体，既能够做到平面排水又能够做到防渗漏。是极其理想的防渗材料。虽然土工膜具有极强的适应能力，施工便利，防渗性能优越，经济可靠，但是，在施工过程中，对其接头位置控制较困难，一旦接头部位损坏将造成渗漏，在施工过程中，水库需处于放空状态，材料还会受到使用年限的限制。因此，此方法大部分应用于均质坝或者斜墙坝。

3.3.4 劈裂灌浆

在软弱土层额水库坝体防渗漏工作中，最常用的方法就是劈裂灌浆法。这种方法既能够应用于砂层，又能运用于粘性土层，需要根据坝体中的应力情况分布加以区分，利用适合的灌浆压力，将泥浆沿坝体轴线灌注，使浆坝互压，最终形成连续的具10～50cm厚的泥墙，泥浆在灌注过程中会湿化坝体，使坝体更为密实。这种方法适用于坝体质量差、具有多处明漏以及散浸情况的水库除险加固。

4 结语

做好小型水库的除险加固工作，可保证水库及周边市民生命财产安全，促进水资源的合理化利用。而做好除险加固工程的设计工作是十分关键的，在进行方案设计的过程中，需根据水库现场及周边实际情况进行多方案比选，选出最适宜该水库的加固方案，同时前期勘察设计人员需认真进行实地测量和地质勘探，确保参数值的精确收录，做好相关数据信息与实际情况的复查工作，从而保证设计方案能够符合实际需求，真正达到除险加固的目的。

［1］潘海军.小型水库除险加固设计易发问题分析处理［J］.小水电，2012(04).

［2］张紫燕.小型水库除险加固设计刍议［J］.水利技术监督，2009 (04).

［3］宋懋懋.土工合成材料在病险水库土坝防渗工程中的应用与存在问题的探讨［J］.甘肃科技，2012，25(22).

［4］陈文先.水土保持监测点规划与设计措施［J］.水利规划与设计，2014(06).

［5］黎新欣，苏斌.水利建设项目推行“代建制”模式的探讨［J］.水利规划与设计，2015(06).

［6］王同生.混凝土自生体积变形与无应力计［J］.水利规划与设计，2009(05) .

TV697

A

1672-2469(2016)08-0123-03

2015-11-27

邹国胜(1982年—)，男，工程师。