小型水库病险特点及除险加固技术分析

袁小军

(甘肃省酒泉市肃州区清水河灌区水利管理所，甘肃酒泉 735000)

三农论坛

小型水库病险特点及除险加固技术分析

袁小军

(甘肃省酒泉市肃州区清水河灌区水利管理所，甘肃酒泉 735000)

我国小型水库无论是在建设标准还是后期管理，都远不如大中型的水库。导致这类小型水库在使用中出现诸多病险。如何加固并解决小型水库的病险已经成为继续使用该类水库的关键所在。本文将以魏家湾小型水库为例，详细传输水库病险的特点与加固技术的应用。

小型水库；病险特点；除险加固技术

我国大多数小型水库是修建于20世纪50～70年代，由于时代背景与施工技术的限制，导致大多数小型水库的建设标准都比较低。加之后期的使用及管理不善，使得许多小型水库均出现坝体渗漏严重，斜卧管砼老化，泄流不畅等问题，不仅没有发挥水库应用的作用，还埋下一系列的安全隐患，严重影响水库下游人民生活、生产的安全及相关公共设施的正常运行[1]。

一、基本情况

魏家湾水库是一座蓄水灌溉的V等小Ⅱ型水库。该库建于1956年，1976年对坝面采用混凝土预制板护砌，2001年由水管单位出资和群众自筹再次进行混凝土预制板护砌。目前水库的总库容68万m3，无死库容，兴利库容68万m3，控制灌溉面积为2.1万亩。魏家湾水库的大坝呈南北走向，长度为917.5m，属于砂黏土均质坝。大坝主要分为左副坝、主坝和左副坝三部分。左副坝的坝段长为106.9m，坝顶高程1 448.8m，最高处坝高4.2m，坝顶宽度为4.0～5.0m。主坝段的坝段长为257.4m，坝顶高程在1 449.0m，最高处坝高为6.8m，坝顶宽度为5.0～6.0m。右副坝的坝段长为553.2m，坝顶高程在1 449.2m左右，最高处坝高为3.5m，坝顶宽度4.5～5.0m。水库输水洞位于水库大坝桩号251.7m处，洞身全长为21m。输水洞的横断面为矩形方涵，洞身为现浇钢筋砼，洞宽1.2m，洞高1.2m，纵坡1/100，输水洞进口底高程1 442.33m，出口高程1 442.12m。输水洞最大输水能力3.5m3/s，进水口建筑物结构为排架式。

二、小型水库病险特点

（一）防洪能力不足

魏家湾水库始建于1956年，尽管之后经历过两次修缮，但并没有改变该小型水库的主体结构。魏家湾水库的原设计的标准低于现行的水库修建标准与行业规范。坝顶高程不能满足正常的挡水需求，一旦发生洪灾必然会导致溃坝。泄洪设施及相关设备不完善，溢洪道端面尺寸不足，渠道淤积严重。由于魏家湾水库在修建之初就存在施工技术有限，修建图纸不完善等问题，进而导致其整体的防洪能力不足，

（二）渗流情况严重

由于小型水库的坝体普遍较为淡薄，坝体的土料渗透系数较高，很容易导致下游坝体浸润线偏高，出现坝坡散浸的情况[2]。此外，小型水库还存在坝体沉降变形严重，坝体出现严重的裂隙，使得渗水能够沿着裂隙集中排除，对坝体造成更为严重的破坏。受到修建当时的技术限制，人们对水库周围的水文情况及地质条件并没有非常了解，因此没有采取应有截渗措施。而库水在经过冲击层、风化岩层及透水缝隙排除后，会加剧坝基和坝肩的渗漏。

（三）主要结构存在质量问题

小型水库经过多年的使用，其主体结构往往会出现诸多问题。其中以大坝坝坡太陡，下游坝体浸润线高，和坝体填土固结沉降及地下水渗透的情况较为常见。坝基通常分布在含水量非常高的淤泥层，如此坝坡的抗滑稳定性就无法满足现代水坝的规范要求。进而导致大坝坝坡的坡度过陡，下游坝体浸润线过高的情况。小型水库在多年使用后，常常会出现坝体变形、裂缝、滑坡、塌陷等情况，这些都是引发坝体填土固结沉降及地下水渗透的因素。

魏家湾小型水库的溢洪道所采用的是开敞式，这样的溢洪道会出现以下病害[3]：一是无法满足水库排水的正常需求；二是结构布置不合理，无法充分发挥泄水作用；三是溢洪道的进水口淤积严重，过流断面偏小，不能满足水库泄洪的需求；四是渠道内部为衬砌，导致溢洪道内部杂草丛生，降低了过流能力；五是溢洪道由于年久失修，相关的消能设施都受到严重的损坏；六是周片的岸坡坍塌情况严重。

输水涵管作为小型水库中的重要结构，主要为了满足下游的农业灌溉而设计的。但由于当时的输水涵管质量较差，在使用多年后基础沉降变形严重，涵管常常会出现洞壁裂缝分布较大，洞身漏水，取水设施陈旧落后不能使用等情况。

（四）使用管理制度落后

由于魏家湾水库并不处于水道要点，因此对于其使用管理等方面也存在诸多不足：第一，管理人员的素质较低，缺乏必要的管理知识与专业技能。或者是由乡镇人员分散管理，有时竟会出现无人管理的状态。第二，水库的建设目的是为了更好地服务当地农业生产，但由于缺乏日常的养护与管理，使得水库出现问题无法及时解决，并且不得不继续使用。第三，由于缺乏必要有效的管理，导致水库没有监测、交通及通信等设施，为防汛工作留下严重的安全隐患；第四，小型水库的修建与管理资料较少，这给后期的管理维护造成极大的不便。

三、小型水库加固技术应用

（一）防洪加固技术应用

防洪加固技术是为了增加小型水库的排洪能力，从而达到提升水库抗洪的性能。首先应加高坝顶，其实际高度应稍稍低于计算时的高程。同时可以综合坝顶路面改造的需求，将上游侧增设1.2m以下的混凝土防浪墙。如果大坝本身的高度与实际需求相差并不大，并且经过坝体的安全监测，可以在坝顶戴帽加高，加高的高度控制在2～3m内即可。为了提升水库溢洪道扼排洪能力，可根据水库的实际情况适当的加大流断面，或者重新修建溢洪道。注意在修建时要综合考虑大坝加高对溢洪道的影响和需求。

（二）渗流加固技术应用

小型水库的渗流加固技术主要采取“上堵下排”的原则。在坝体沿轴线的方向布置高压喷射灌浆、劈裂灌浆或采用冲抓套井回填黏土防渗墙等方式，并在墙体下接基岩处使用帷幕灌浆。在上游坝坡采取填筑黏土铺设工程。然后对下游的排水设施进行改造，可重修或增加下游的反虑管道。需要注意，由于小型水库的坝体不高，所以并不见使用混凝土防渗墙施工。

（三）水库结构加固技术应用

水库结果加固技术主要分为坝体结构加固、溢洪道结构加固和输水涵管结构加固。

坝体结构加固时应先了解坝体裂缝及沉降的情况，然后进行有针对性的黏土填充灌浆。随后根据坝坡抗滑稳定性不足的问题，实施帮坡和干砌固脚等措施。然后对上下游的护坡进行改造或重新修建。这是一项非常重要的环节。上游面可使用混凝土的预制块护坡，也可以使用先将混凝土护坡。下游则应该选择草皮护坡或块石护坡。当然具体的护坡还是要根据修建工程的需求选择。最后是对坝顶的加宽工作。坝顶的路面可以选用混凝土路面，厚度控制在10～15cm即可。

溢洪道要根据过流量的需求适当拓宽，并对过流面裸露的部分进行清淤衬砌保护。尽量避免在陡槽段和消能段出现万端，同时要注意溢洪道坐落的位置的地质条件，如果地质条件较差最好另选地方。结合水谷运行的实际需求，重新布置溢洪道的走向并完善相关设施。而输水涵管只要存在质量问题就一律需求重建改造。

（四）土工膜的施工技术应用

首先开始铺设库底：从下游向上游的方向，平行于坝轴线清除库底的淤泥，横断面在50～100之间即可；注意整平、碾压、铺设好壤土的保护层，然后在铺设防渗塑膜。随后开始进行主副坝的施工：先拆除掉原先的干砌石，清除干净砾石垫层，随后开始修正坝坡；在坡面开挖防滑槽，然后开始铺设壤土保护层，随后是塑膜、筑反滤料和干砌石护坡；注意坝坡脚开挖时其结合槽要与库底相连接。随后开始对库岸施工：将库岸不规则的端面修正，或裁弯取直，或将库岸修整成规则的坡面，坡度保持1：4的比例即可，随后依次铺设壤土保护层、塑膜、筑修反滤料和干砌卵石护坡。需要注意的是，新建主坝背水破挡土墙应为320 m，加宽的主副坝坝顶应在3m左右即可。

综上，小型水库由于受到建设当时的环境、背景及技术等因素的局限，加上后期缺乏必要有效的管理，因此存在诸多病险。这些病险大多数是由于当初设计不合理，材料质量不佳以及年久失修所造成的，因此针对其病险应用合理的加固技术，并加强后期的运行管理，才能有效提升小型水库运行质量。

[1]程绍光.浅谈小型病险水库病害特点及除险加固技术[J].低碳世界,2016,（18）：67-68.

[2]谭界雄,任翔.我国小型病险水库病害特点及除险加固技术[J].中国水利,2011,（14）：31-33.

[3]王院生,吴培军.小(Ⅱ)型病险水库特点及除险加固技术探讨[J].水利科技与经济,2013,（5）：102-104.

（编辑：魏翔）

TV697.3 文献识别码：A

1673-9019（2017）04-0056-02

2016-11-7

袁小军（1968-），男，甘肃酒泉人，工程师，主要从事水利工程管理与水利工程设计工作。