关于淄川区小型水库塘坝除险加固的研究

李洪蕊 牛智勇

1 工程概况

淄博市淄川区峨庄支流上的小型水库塘坝为数众多，坝型以砌石坝居多。水库塘坝在当地发挥了重要的灌溉作用，兼发电、防洪、养殖、旅游等效益。这些水库塘坝绝大多数建于20世纪70年代以前，历史久远。受工程建设时期历史条件的限制，大部分工程修建时无地质勘察及设计资料，由村民劳动建成，建设工程中留下了一定的安全隐患。加之水库运行了几十年，随着水库设施和各种设备的不断老化，有些水库不能正常运行，不能充分发挥其兴利效益。同时，许多水库隐患逐渐暴露，病险问题严重，严重威胁周边及下游居民的生命财产安全。

以淄川区峨庄支流上的紫峪水库、土泉水库、王家水库、秦家塘坝、峨庄塘坝为案例，针对各水库塘坝存在的主要问题进行分析，并进行除险加固设计，分析总结经验教训，为今后小型水库塘坝的除险加固工程提供参考。

2 水库塘坝普遍存在的问题

2.1 防洪标准不足

各水库塘坝普遍存在着洪水标准偏低、洪峰流量偏小，设计和校核洪水位偏低的状况。如土泉水库原设计洪水标准为20年一遇设计、200年一遇校核。土泉水库坝型为浆砌石溢流重力坝，现状坝顶高程为388.60 m，20年一遇洪水位为390.62 m，200年一遇校核洪水位为391.51 m，此时大坝全坝段溢流，因坝顶两侧无防洪边墙，与坝顶相通的两侧道路及周边房屋建筑等设施均受淹，不能保障周边居民及其财产安全。故水库大坝防洪能力不满足运用要求。峨庄塘坝为浆砌石溢流重力坝，坝顶高程为354.91 m，10年一遇设计洪水位359.05 m，20年一遇校核洪水位359.57 m。大坝坝顶溢流，因坝顶两侧无防洪边墙，与坝顶相通的两侧道路及周边房屋建筑等设施均受淹，不能保障周边居民及其财产安全。大坝防洪能力不满足运用要求。

2.2 建筑物老化严重

峨庄支流上各水库塘坝建成运用至今均已数十年，由于受工程建设时期历史条件的限制，工程修建时无地质勘察及设计资料，存在一定的先天不足，经过几十年的运行，工程老化问题突出。输、放水及泄洪建筑物老化破坏较为严重，出现建筑物裂缝、断裂、剥离、冲蚀、消能工程不完善、基础淘刷等现象，造成建筑物结构的整体性遭破坏，危及坝体的安全，或不能发挥其应有的功能和作用。以紫峪水库为例，溢洪道泄槽边墙处基岩裸露，左侧边墙防护长度不足，连接土质岸坡冲刷严重，严重影响大坝安全泄洪。又以土泉水库为例，计算所需跌水下消力池长度为17.10 m，远大于实际消力池长度，完整水跃不能在消力池内完成，消能效果较差，因此对下游河道冲刷较严重。同时，紫峪水库、王家水库、峨庄塘坝均存在放水洞阀门漏水严重的问题。

2.3 大坝结构不安全

各水库塘坝及附属建筑物普遍存在结构不安全的问题。其中，土泉水库大坝下游坝坡砌体抗冲刷能力不满足要求，坝坡冲刷破坏严重，坝坡发现多处渗水；消力池下游无防冲措施。王家水库下游浆砌石海漫冲毁严重，勾缝砂浆脱落，防冲槽抛石基本全被冲走，消能设施失效；两侧浆砌石边墙无勾缝，砌筑质量较差；下游右侧挡墙坍塌，破坏严重。峨庄塘坝下游混凝土平台及其下游浆砌石挡墙受损严重。

2.4 大坝渗流不安全

各水库塘坝普遍存在绕坝渗漏的问题，是造成大坝不安全的危险因素。紫峪水库缺少渗流监测资料，但从现场查勘情况发现坝体两次加固接缝处有渗水痕迹，下游坝坡、坝基及坝肩未见明显出逸点，存在坝基渗漏及两坝肩的绕坝渗漏问题。土泉水库坝体中部和左坝段下游坝坡砌体剥落处多处渗漏，靠近坝脚处出现明流；两坝肩坐于强风化灰岩上，有绕坝渗漏问题。王家水库溢流段左端坝体有一小孔，贯穿挑流鼻坎与下游坝坡，水流自孔内流出，存在带走砌体砂浆的风险；同时，在大坝左坝端溢流段与非溢流段连接处，墙体存在渗水现象。

2.5 水库管理水平不足

多数病险水库塘坝的水文测报与大坝观测系统不完善，特别是塘坝中大部分没有水文测报及大坝观测设施，水库塘坝的病险状况不能及时掌握和处理，容易形成重大隐患；许多水库的管理设施陈旧落后，防汛道路标准低，甚至没有防汛道路。

3 病险水库塘坝除险加固方案

病险水库塘坝的除险加固工程，应结合水库的具体情况，采用除险加固方案，消除病险，恢复水库塘坝原有功能。除险加固处理措施一般有以下几个方面：

（1）对于防洪标准偏低的水库，在进行洪水复核后，通过经济比选，采取加高大坝或者扩大泄洪建筑物规模的方案。其中，大坝加高可采用两种方法：①加设防浪墙。对无防浪墙的大坝，经过复核计算，坝体结构满足正常运用要求时，可采取在坝顶上游加设防浪墙的方法加高大坝。②加高大坝。在满足坝体稳定安全性的要求的同时，结合坝坡稳定状况，选择对坝体进行加高。紫峪水库在1975年二期工程加高坝体5 m，2005年对溢洪道东侧的坝体进行第二次加高，至今运行状况良好。

（2）对于输、放水及泄洪系统加固，可根据水库具体情况，分别采取更换设备、修补、改建、新建等措施，以使其发挥正常的作用和功能。对于金属结构和机电设备失效和破坏的水库，主要采取修补和更换设备的措施。如土泉水库及秦家塘坝，均在坝后新建防冲槽，内填石块及格宾石笼，避免洪水来临对下游河道造成冲刷。再如紫峪水库，在溢洪道泄槽左侧新建浆砌石护坡，避免对左岸造成淘刷。同时，对紫峪水库、王家水库、峨庄塘坝更换了放水洞的闸阀，使之恢复正常运行的功能。

（3）对于坝体结构存在问题的水库塘坝，可根据具体问题提出相应的除险加固措施。当坝坡出现塌陷或破坏时，可对坝坡进行加固，对于砌石坝可采用原材料或现浇混凝土进行加固。如土泉水库，为解决下游坝坡抗冲刷能力不足的问题，设计拆除坝体下游坝坡至新鲜砌石，将新鲜砌石表面凿毛，采用40 cm厚C25现浇钢筋混凝土板。坝坡内设排水管，防止浆砌石老坝体渗水。混凝土板与坝体砌石之间用Φ20的锚筋相接，锚筋排布间距为1 m×1 m。在新建混凝土坝坡底部设混凝土压脚。这样，不仅坡面平整，而且具有良好的抗冲刷能力，如图1所示。

（4）对于大坝出现渗漏现象的水库塘坝，当坝体、坝基出现渗漏问题时，可根据实际情况采用充填灌浆、帷幕灌浆等措施，以防止渗漏现象的持续。土泉水库2017年8月对大坝桩号0+064—0+107段坝体充填灌浆和坝基帷幕灌浆，在2019年的洪水中经受住了考验。紫峪水库运行至2004年，在坝体加高点的新旧结合处上出现坝体渗漏，在对渗漏点坝体进行灌浆，取得了良好的效果。对于王家水库，设计将渗漏点孔口两侧的墙体充分用流水浸润，用M10砂浆堵严，在孔口与迎水面的缝隙用防水素浆嵌严，终凝后洒水养护3 d，用较低的成本达到防止渗漏破坏的效果。

图1 土泉水库下游坝坡重建图

（5）管理设施及观测设备不完善的水库塘坝，主要根据管理需要，增加必要的观测设施和补充添置必要的设备，使水库管理工作足以保证水库的正常运行。一般的坝体破坏事故，均有一段逐步发展的过程，如能发现及时并能采取措施抢险，便可以及时通知附近群众转移，以免造成人员伤亡。

4 结语

众所周知，水利是农业的命脉。病险水库塘坝的带病运行，有可能造成人员伤亡和巨大的财产损失。随着国民经济的发展，特别是农村经济的发展，充分发挥水资源的利用率越来越重要。水库塘坝的除险加固，对当地人民有着重要的作用。限于历史条件，当地许多小型水库塘坝原始资料不足，经费有限，在不影响塘坝安全的前提下，节省成本，消除隐患问题，恢复水库和塘坝应有的功能，确保工程安全和正常使用，保证了人民群众的生命财产和生产安全。从而产生良好的经济效益、环境效益和社会效益，为促进水利事业的可持续发展提供了可靠的基础。本文总结了淄川区水库塘坝加固设计的经验，为今后其他类似工程的设计提供参考。