浅谈利川小型水库除险加固工程实践

2017-01-20杨克荣

中国水利 2017年8期

关键词：利川利川市溢洪道

杨克荣

（湖北省利川市水利水产局，445400，利川）

浅谈利川小型水库除险加固工程实践

杨克荣

（湖北省利川市水利水产局，445400，利川）

小型水库；除险加固；水库病害；加固措施；利川

利川市隶属于湖北省恩施土家族苗族自治州，年平均降雨量1 200～1 400 mm，每年4月开始即进入雨季，直至10月为多雨洪水期。新中国成立以来，利川市先后建成了一大批水库工程，共有注册登记水库50座，总库容17 765.6万m3，其中中型水库4座，总库容14 011.0万m3；小（1）型水库14座，总库容2 933.6万m3；小（2）型水库 32座，总库容 821.0万 m3。2006年开始利川市对小型水库开展安全鉴定和除险加固工作，目前全市所有病险小型水库除险加固工作已基本完成。

一、利川水库病害情况

由于我国水库特别是小型水库大部分都建于新中国成立初期，基于当时的资金、技术、施工、管理水平及时代背景，水库建设存在一系列问题，导致水库运行过程中险情频现。特别是小型水库的低矮土石坝，由于后期管理薄弱，垮坝事件时有发生。根据有关部门对2000年全国垮坝进行的统计，坝高小于30 m的低坝占总垮坝数的96.5%，土石坝占垮坝总数的97.8%，由此可见小型土石坝除险加固的重要性。利川市水库以小型水库为主，共有小型水库46座，坝高均小于30 m，且以土坝及土石混合坝为主。据水库相关调查及安全鉴定成果，利川市小型水库由于资金缺乏，管理薄弱，普遍存在严重病害和险情。

1.小型水库存在的主要病害

利川市小型水库存在的病害主要有：①防洪标准偏低，部分水库大坝坝顶超高不足、溢洪道下泄能力不足、溢洪道消能设施结构尺寸不满足要求或未设消能设施。②坝体、坝基、坝肩、溢洪道、涵管渗漏严重，如存在大坝背水坡大面积散浸、坝基渗漏、坝肩绕渗、溢洪道渗漏、涵管与坝体接触部位渗漏等现象。③输、放水及泄洪建筑物老化失修较为普遍。④金属结构和机电设备不能正常运转，管理设施、观测设备不完善等问题普遍存在。⑤管理薄弱，特别是小型水库尤为明显。从水库构筑物分析主要存在如下问题：

（1）大坝方面

小型水库大坝以土石坝为主，迎水面护砌结构基本为干砌块石或者自然坡，背水坡多为自然草皮，排水体以贴坡排水体和排水棱体为主。大坝填土经过几十年固结及运行后，目前大坝结构较稳定，基本满足规范要求，现主要问题有：大坝坝基、坝体、坝肩渗漏；迎水坡护砌结构破坏，反滤结构缺失，或设置不合理；背水坡杂草丛生，雨淋冲刷严重，排水体结构破坏，设置不满足规范要求；坝顶高程不满足要求；大坝普遍未设观测设施。

（2）溢洪道方面

溢洪道多为开敞式设于两岸山体，护砌结构基本采用浆砌块石和条石，多数没有消能防冲设施。主要存在问题：泄流能力不足，护砌结构破坏或未护砌，无消力池或消力池淤积严重或结构不满足消能防冲要求。

（3）放水涵洞方面

放水涵洞以穿坝箱涵或涵管为主，启闭设备主要采用堵塞进口放水斜管或手摇简易启闭机。存在的主要问题：部分涵管存在渗漏现象，转动门盖锈蚀严重关闭不严，启闭设备简陋，普遍未建启闭房。

（4）防汛道路方面

防汛道路基本为山区土路，道路崎岖，坡度大，车辆通行困难。

2.病害原因分析

（1）防洪标准偏低

水库新建时缺乏水文资料或水文系列较短，造成水文计算成果误差较大，且大量水库新建时未进行水文计算。同时随着经济社会的发展，水库下游防洪对象重要性凸显，防洪标准随之提高。另外，防浪墙的不完整和局部破坏造成坝顶超高不足。

（2）基础处理不当

囿于当年特殊的时代背景及条件，这些水库基本属于“三边”工程，坝基地质条件不明，坝基处理不当，由此导致坝基和坝肩渗漏；坝体压实度不能满足规范要求，且分层碾压接触面处理不当等造成坝体渗漏。另外，溢洪道、涵管等与坝体坝肩接触部位处理不当，引起溢洪道、涵管渗漏。

（3）资金缺乏

由于资金缺乏不能及时维修，造成输水、放水及泄洪建筑物老化失修，金属结构和机电设备不能正常运转，管理设施、观测设备等不完善。

二、除险加固的对策措施

1.提高防洪标准

主要措施：①适当加高大坝,提高防洪标准。②除挖掘已有泄洪建筑物潜力外,扩宽或加深原溢洪道，增加泄洪流量,加大泄洪能力。③增设或改造消能设施。

根据水库主要服务对象采取不同措施，如对超高不足、以灌溉为主的水库可增设防浪墙。根据溢洪道下泄流量，结合原有消能设施及实际地质地形建设合理的消能设施。

2.坝体、坝基、坝肩防渗

一般防渗处理的原则是“上堵中截下排”。

（1）坝体防渗措施

坝体渗漏的防渗措施主要有充填灌浆、劈裂灌浆、黏土斜墙防渗、土工膜防渗及套井回填黏土防渗墙。据对利川多座水库坝体防渗方案造价、施工难度及效果进行比较，土工膜防渗应用普遍、技术成熟，具有造价低、施工质量容易监督等优点，能有效减少坝体渗漏量、降低浸润线，提高坝体稳定性，同时可结合迎水坡护砌体进行翻砌，因此坝体防渗方案推荐采用土工膜防渗。

对于坝后贴坡排水，目前水库坝后排水体以贴坡排水体和排水棱体为主，建议原来无排水反滤结构或原为贴坡排水体的大坝仍采用贴坡排水结构；排水棱体失效的，建议结合坝前防渗措施改造成贴坡排水体，不建议对排水棱体进行翻砌。

（2）坝基和绕坝渗漏处理

据对多个水库地质勘测报告分析，目前利川水库大坝基础主要为残积黏性土、冲积土、粉质黏性土、强分化花岗岩，帷幕灌浆具有良好的适用条件。同时据对利川多座水库坝基和绕坝渗漏防渗方案造价、施工难度及效果进行比较，帷幕灌浆具有施工工艺成熟、与坝体防渗体容易连接等优点。经对帷幕灌浆在铜锣关等多个水库应用效果调查，帷幕灌浆防渗效果良好，推荐采用帷幕灌浆方案进行坝基和绕坝渗漏处理。

3.水库其他类型病害处理

①构筑物护砌破损老化。结合建筑材料、水库施工条件及尽量利用原材料等要求，同时经对多座水库构筑物护砌方案进行对比，推荐迎水坡采用混凝土面板护砌，背水坡采用网格草皮或人工草皮护坡，对于溢洪道等其他砌体建议采用浆砌块石或混凝土边墙结构。

②金属结构不能正常运行。主要是因放水涵洞进口放水斜管损毁及启闭设备锈蚀老化造成，建议放水涵洞改造为坝后闸阀式或斜拉式平板闸门，启闭设备更换为手动或手动电动两用启闭机。据对使用上述设备的水库调查发现，启闭设备运行良好，操作管理方便，效果较好。

③启闭房、管理房缺失或不能使用。对此应采取新建做法，为水库管理提供必要条件。

④防汛道路问题。有条件的应进行硬化道路，资金短缺的可修建泥结石路面。同时应做好道路排水设施，有条件的尽量按四级公路标准改造道路的竖线，无条件的应尽量减小道路坡度。

⑤水库观测设施普遍不完善。建议有条件的按规范布设变形、渗漏、雨量、水位的观测设施，考虑水库大坝经过多年固结后坝体趋于稳定，根据各水库实际（资金等问题）可暂不设变形观测设施，雨量、水位等观测设施尽量采用自动测报系统。