小型水库常见病险及除险加固处理方法初探

车建波 周佳威

【摘  要】我国很早就兴建了许多小型水库，考虑到当时兴建技术条件、材料等的限制，导致其存在或多或少的问题，这将威胁到水库的稳定和下游居民的安全。论文根据其所在地质、气候等自然因素分析小型水库经常发生的病险和发生的原因，提出除险加固的处理方法，保障水库的正常运作，提升水库运转性能。

【Abstract】Many small reservoirs were built in China very early. Considering the limitations of technical conditions and materials， there were more or less problems， which would threaten the stability of reservoirs and the safety of downstream residents. According to the natural factors such as geology and climate， this paper analyzes the risks that often occur in small reservoirs and their causes， and puts forward the treatment methods to eliminate risks and strengthen them， so as to ensure the normal operation of the reservoir and increase the operation performance of the reservoir.

【关键词】小型水库;病险;除险加固;处理方法

【Keywords】small reservoir; risks; risk removal and reinforcement; treatment methods

【中图分类号】TV697.3                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）09-0182-03

1 引言

水利水电是我国的一项基础性工程。小型水库在全国范围内用于灌溉、发电和农田养殖等方面发挥着十分重要的作用，遍布全国各地开始兴建小水库，帮助当地生产生活。20世纪50年代至70年代达到兴建高潮，建造了许多小水库，因为当时的设计水准、建设技术、建设标准的水平较低，运营及维持管理不足，再加上年代久远，到目前为止，在使用小水库过程中存在多种多样的病险危害，使得水库安全存在隐患。随着我国社会经济、建造技术的持续完善，要加強和整顿小型水库，总结出大坝、溢洪道、输水涵管经常出现的问题，针对其进行一一排查，减少发生危险的可能性，进一步加大水库的稳固性，让水库能够长时间地运作。

2 小型水库常见病险及其成因

水库如果出现病险而没有进行有效处理，很大程度上会导致水库建筑物出现开裂的现象，并且开裂处会越来越大，甚至造成溃坝决堤的情况。小型水库常见的病险如下。

2.1 防洪能力低

小型水库的性能表现有2个方面：一是提高水资源利用效率，让其更好地灌溉当地的生产工程;二是防洪，因为大部分小型水库的建设都相对早，在当时对水库的洪水需求量调整设计标准不高，如坝顶高度设计水库不完善不能满足蓄水要求，从而引起洪水超过坝顶发生堤坝崩塌意外事件。其他水库由于水库放水施工不完善，横断面的过流能力不高，溢洪道内部积累了大量黏土，导致水库放水功能下降等。

2.2 抗震能力差

小型水库的抗震能力是评价水库施工质量的标准之一，对小型水库出现的危险进行总结，可以看出很多水库问题是抗震能力低下导致的结果，发生剧烈震动会造成水库结构发生龟裂、变形、浸水、崩塌等问题，从而对水库坝基稳固性产生影响。

2.3 坝体结构不稳定

重点出现在堤坝防滑稳定性下降，堤坝倾斜面变形、崩塌、山体滑坡等现象，造成这些问题的重点是坝坡过于倾斜陡峭，对浸润线的建造过高，从而影响到大坝的稳固性，建造质量不高，坝体载体的承载能力超过了其材料承载能力的范围，最终会导致坝体开裂。

2.4 坝体渗漏

水库大坝泄漏是经常出现的水库问题。水库坝基、水库库肩、水库库体等地方经常出现漏水现象。其主要原因是水坝坝基在清理时不够全面，水坝坝基的岩石开裂现象较为严重;在对水坝进行填充时选用材料与之不合或质量不好，坚固性、渗透性没有得到标准的要求，水库坝基、水库库肩、水库库体出现开裂未做出任何防漏措施和进行防漏加固处理。

2.5 建筑物老化

由于长时间的工作，水力构造物、管道及其他构造物老化，使用老式机电设备等原因，导致一连串的崩塌、堵塞、损坏、截断、水泄漏等问题，对水库安全有重大影响，为危险情况的出现创造了机会。

2.6 管理缺失

对小型水库的管理人员分配不合理，水库管理过程中重点放在日常运作，忽略了对水库的维护和日常监看、测量工作，水库的水位、雨量也没有在相应时间更新和进行监看、测量，缺少对水库情况的前期预测和大坝观测工作，导致水库调度规定只是大概范围，在管理过程中发现问题没有制定出针对措施等，与小型水库管理者本身的知识不够和下拨资金过少、管理不善有很大联系。

3 小型病险水库除险加固的必要性

3.1 工程隐患较多

针对当前的小型水库建设而言，仍然存在较多的隐患，如陆坝高低程度以及后水坡比陡等就是其中主要存在隐患的问题之一，很多高地干砌石护坡逐渐失去了应有的防护作用，同时，在大坝背后缺乏相关的防护措施，若水库发生了坍塌现象，便会使大面积的农田被淹没，甚至危及下游相关乡镇居民的生命财产安全。

3.2 除险加固是充分利用水资源的需要

通常情况下，多数小型水库主要的天坑板高程较低，这就容易造成水库的安全隐患，且其主要的库容较小，无法充分利用水资源。对于丘陵以及山区而言，土地存在的坡度较陡，存在比较的干旱的情况，无法保障水资源，就会降低生产。因此，需要强化对风险的消除措施，增强对小型水库的建设力度，增加当地的农田灌溉用水，同时强化小型水库防护措施的建设，满足地区对于水资源的需求。

3.3 水库除险加固为水利多种经营开辟新路

大多数危险的小型水库位于村庄和城镇附近。扩建水库后，可以为养鱼提供近1000英亩的水，增加每年可以养殖的鱼的数量，并改善当地的饮食结构。宽阔的水面为当地村镇开辟新的旅游景点提供了机会，也为城市居民提供了一个休闲度假的优雅场所。

4 小型病险水库除险加固处理方法

4.1 保证基础资料的完整、准确和可靠

水库加固工程设计中的一个重要课题是根据新的水文资料对水库的规模进行评估。这就要求水文气象资料、水文地质工程资料、工程勘察资料等基础资料必须完整、准确、可靠。这些基础资料的准确性将直接影响水库加固工程的设计，特别是收集的资料在使用前必须经过验证。对不完整的地质资料和调查要及时补充和完善。

4.2 采用新技术、新材料、新工艺、新设备

针对小型危险水库的建设时间追溯到二十世纪五六十年代，在当时设计、设施以及相关技术比较落后的背景下，严重缺乏新材料以及相关新工艺，导致水库的建设方法比较落后，在加固方面无法采取相关的技术以及设施，仅采用人工计算的方式开展建设工作，严重影响了水库的建设质量。同时，针对坝基锯切处理、过滤处理以及坝体锯切防护方面未能采用新材料以及新技术，也是小型水库存在问题的主要原因。为实现水资源的有效利用，需要强化采用现代水利工程的主要设计以及规划理念，有效消除小型水库存在的灾害问题，强化对水资源的科学管理。

4.3 加强大坝防渗措施

小型水库通常采取的防漏加固措施是灌浆，常见的有4种：

①填充式灌浆。当大坝本身存在蚁洞，空出的空间以及局部裂开时，使用填充物将浆液灌入大坝主体中，让浆液根据本身的重力进行自上到下的添堵、压缩，得到一个密封的个体，进而实现加固效果。

②劈裂式灌浆。对于部分质量不好的水坝进行巩固，第一选择是劈裂灌浆的方法，钻井沿水库的轴心垂直排列，使灌浆注入洞中，形成一块块或更多连续不断的泥墙。注入灰浆后，泥墙两侧的泥土密度也会增加，水坝的强度也会增加。这种劈裂灌浆技术投资少，但对注浆施工技术要求较高，施工人员需具有一定的技术水平以保证注浆质量。

③帷幕灌浆。将具有一定材料比例的灰浆通过压力装置倒入地层或裂隙内，使之分散、水泥化、固化，提高地层岩石基础的结构完整性和密度，制作地下蓄水帷幕，增加基础的渗透稳定性。由于帷幕灌浆具有低廉的费用和简单的施工技术，帷幕灌浆技术经常被用于小规模水库项目的防水和加固。

④高压喷射灌浆。有3种方法，即旋转式喷射灌浆、摆动喷射灌浆和固定喷射灌浆。喷嘴的灌浆管通过打孔移送到土壤层预先设定好的位置，配置好的浆液在高压泵中高速从喷嘴中压射出来，在截断土层冲击的帮助下，原来的土层结构遭到破坏，形成新的冷凝液，从而提高支撑力。高压喷射注浆技术广泛应用于粘土或砂土基础上，施工条件不受限制，质量可靠。但是，注浆的费用比较昂贵，而且施工工艺也有一定的要求。

4.4 加强坝体结构的稳定性

小型水库的加固对策主要内容是加强建筑物的稳定性和坚固性，并提高水库的强度。在加固堤坝之前，首先应该调查和分析堤坝滑坡原因、掌握影响因素、确保加强技术等。对地基岩坡的山体滑坡加固技术，一般来说，如果坡度过急，水体的前端阻力就会减弱，如果下游坝的倾斜度不能满足防滑要求，可按照上卸下加的原则采用平傾。其方法是对滑坡体的所有突出部位或滑坡体下部进行开挖，计算出安全临界倾角，并及时修复或减小厚度。

4.5 对溢洪道的整改加固

当水槽溢流设计不充分，且地形和地质条件允许时，可在水库内进行少量开挖加宽加深溢洪道，减少积水。在设计水槽时，应注意避免护栏陡坡处弯曲和能源浪费，溢洪道应采用浇筑混凝土衬里保护或条状砂浆，用来做侧墙的石墙。可采用混凝土或钢筋混凝土来提高地板的耐水性能，然后定期清淤。

4.6 对输水涵管的加固

如果供水涵管长时间使用，就可能导致基础管道老化、下沉，不同的材料用于存储配置不同地区，由于管道的变形将导致出现裂缝或泄漏情况，管道的选择应该根据现场工程技术，当涵管与坝体材料发生渗漏时，可采用注浆、增加截水环、衬砌加固等方法进行补救。如果涵管的薄弱部分发生泄漏，可以用套管或土工膜来保护堵塞物，不能修复的必须进行重建。

4.7 加强对水库的监管维护

日常管理和后期维护工作同等重要。一是完善管理体制，管理有序、权责明确、问责明确。二是基础资本投入，增加水库，升级换代设备，为了保障旧的组件不会导致较小的并发症诱导出重大事故。三是有必要引入先进的监测设备，对水库的操作进行实时检测，过程中发现病害立即解决。

4.8 加固上游坝坡

加固上游坝坡可以加强大坝的填筑质量，提高坝坡的稳定性，防止上游坝坡受到水流和波浪的淘刷。加固上游坝坡的基本原则是尽量减轻大坝上部荷载，加大坝脚的荷载。加固上游坝坡的方法很多，在实际加固时应根据现场实际情况选择相应的集中方案合理搭配。

①当坝顶较宽且不满足抗滑稳定需求时可以削坡放缓处理。②当坝坡角度太陡导致坝体失稳可以采用培厚坝底减小坡脚来增大稳定性。③当坝体存在局部材料性能较差导致失稳的情况时，可以置换该部分的筑坝材料。④当坝体填筑材料砂性土较多，填筑密实度较差时，可以采用震冲或挤密砂桩的方式提高坝坡的填筑密实度。⑤在坝脚处砌筑浆砌石用来固定坝脚。

4.9 对坝肩进行处理

小型水库大坝的防渗能力一般较差，当水位不超过设计水位时，大坝两侧的坝肩处就会出现渗漏，产生渗漏的主要原因是坝肩处的粉土或砂砾石存在渗漏通道。对绕坝渗透的处理方法具体如下：如果坝体上游两侧的山坡透水性较大，可以在上游山坡水线以下铺设一些透水性较弱的材料，如土工膜等，这样可以阻断绕坝渗透的入口。

4.10 加固下游坡体

下游坡体常用的加固方式是培土加厚坝体，对坡体进行加固处理，提高坡体的稳定性。在对下游坡体进行加固和放坡处理时，需要清除表面杂草及浮土。培土加厚坝体施工质量的关键在于做好新旧砂土层的结合，常见的处理方式是在新旧图层结合处设置一定的凹槽，为了便于开挖，凹槽的断面选择为梯形，利用凹槽的咬合作用提高加固质量。

4.11 配置相应设备并加强人员培训

一般来说，小型水库在修建时都没有任何安全检测设备，那么在进行除险加固时一定要配齐设备，根据自身资金情况选择水位计、雨量计这种自动化设备或人工观测水尺这种人工设备。在选择配备机电设备时，应以安全可靠、操作简单耐用为原则。无论采用自动设备或是人工设备，都需要加大对水库管理人员的技术培训，能够合理科学地使用这些设备，进而延长这些设备的使用寿命，并充分发挥这些设备的功能。

5 小型水库除险加固时的注意事项

在对水库进行除险加固之前，应充分对其必要性进行论证，避免出现水库加固后也无法发挥其水库的主要功能的情况。淤积是水库的常见问题，水库在运行的过程中应及时做好清淤和冲淤工作。对于淤积情况严重的水库，可以考虑减少水库的使用或进行报废处理。对水库进行除险加固处理时需要与水库防洪使用相互协调，应尽量将工期安排在非汛期进行。

6 结语

水利工程的构成要素中，小型水库是关键因素之一，通过对老式小型水库的修复和加固，可以有效提高水库的运行效率，更好地为当地人民服务，促进当地社会经济建设和发展。小型水库建设的质量不仅关系到国家建设、社會进步和国民经济的可持续发展，而且密切关系到广大人民群众的生命财产安全。因此，为保障人民生命财产安全，小型水库的施工质量需要放在更加突出的位置。

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