水库除险加固工程技术方案研究

2021-12-03刘文峰上饶市水利电力勘测设计院

珠江水运 2021年21期

刘文峰上饶市水利电力勘测设计院

近年来，随着乡村振兴和国家新基建战略的深入推进，我国的水库建设数量越来越多，而一些修建时间较早的水库，则开始出现一些病险，其中土石坝的病险是最常见类型。水库在使用过程中，土石坝出现病险情况是必然的情况，尤其是对于水流冲击大的水库，土石坝钢筋混凝土结构在长期的浸泡中难免出现脱落，渗漏的问题，因此需要对水库进行除险加固，强化水库的土石坝，稳定土石坝，避免产生泄漏。

1.水库除险加固工程概述

水库除险加固工程指的是对水库土石坝出现的病险情况，进行除险，并且对水库土石坝进行加固的工程。除险加固工程是水库在长期使用中必不可少的维修性施工。由于水库所处的地理位置，水文情况，地区经济发展情况，水库下游地区情况都不相同，所以水库的除险加固工程施工也不相同，需要根据具体的情况选择合适的施工技术和方法。水库除险加固主要针对水库的土石坝，因为土石坝是钢筋水泥混凝土结构制造，在长期使用过程中，巨大的水体压力和水下暗流引发的冲击力会对土石坝产生较大的力学作用，再加上混凝土在长期浸水的情况下，内部结构产生变化，应力作用导致土石坝出现裂缝、缺口等情况，而这些缺口在水库土石坝使用中会产生较大的风险，如果不及时采取除险加固措施，就有可能导致水库泄漏甚至土石坝塌方等严重事故，所以，水库的除险加固工程对水库维稳和土石坝坝体稳定有着重要作用。

婺源县大塘坞水库位于乐安河支流赋春水的一条支流上，主要负责辖区内的农业灌溉，顺带承担着防洪、发电和养殖的责任，属中型水库，电站装机125K W，年发电量22万度，可灌溉面积0.734万亩，同时供下游2000余人饮用水。水库校核水位119.67m，相应库容1402万m3，设计水位119.27m，水库正常蓄水位118.12m，死水位为110.92m。

2.水库土石坝病险成因分析

大塘坞水库的修建时间是上个世纪，修建时间久远，限于当时的修建技术和质量标准，大塘坞水库主要存在着坝基渗漏、坝体渗漏和坝体稳定度不达标这三个病险成因。

2.1 坝基渗漏

坝基渗漏是老水库病险的主要情况，大塘坞水库修建至今已有三十多年时间，由于当时的坝基修建技术和水库设计的限制，在坝基和坝体连接面的施工上存在着质量不过关的问题，对坝基没有进行足够的技术处理，使得在长期的水流冲击之下，坝基与坝体的接触面出现渗水的情况。这主要是因为清基不到位引发的，水库的坝基建设在河床之上，而河床大多高低不平，所以在建设之初就需要进行全面的清基，如果清基不到位，在长期的水流冲击下，河床石块等被冲走，就会在坝基形成空隙，出现渗漏的情况。其次，截水槽的开挖深度不够也会导致坝基渗漏的问题，截水槽主要的作用就是防止地下水流动的土石坝工程结构，如果其开挖深度不够，地下水仍旧能够流经土石坝，也就会导致坝基渗漏出现。坝基渗漏造成的后果与渗漏量相关，小规模的地下水渗漏对水库土石坝本身的影响较小，但是如果坝基渗漏较为严重，就可能会危及到土石坝的稳定。

2.2 坝体渗漏

坝体渗漏也是水库病险的一大成因。相比起坝基，坝体的厚度更低，受到的水流冲击力更大，并且受到阳光直接照射的同时长期浸水，在热胀冷缩效应之下，坝体内部的钢筋混凝土结构出现变形或者内部应力，导致坝体出现裂缝等情况，引发渗漏。而坝体在修筑过程中，填筑质量差也会导致坝体渗漏。对于很多上个世纪修建的水库大坝而言，由于当时的技术限制和资金条件限制，使得大坝修筑采用人工填筑的方式，填筑质量差，坝体不够紧密，在长期使用中就会出现渗漏的问题。加上当时的建筑材料质量也较差，所以很多使用年限较久的水库大坝都会出现坝体渗漏的问题。而坝体渗漏会直接导致坝体中的钢筋材料生锈，承载能力下降，如果不采取除险加固措施，就会导致水库大坝出现破损风险。

2.3 坝体稳定不满足规范要求

随着我国经济的发展，基础设施建设越发完善，水库作为基础水利工程中至关重要的一环，国家对其建设标准也越来越高，但是很多水库大坝修建的时间较早，当时的建设规范和要求还不完善，也不适用于现代水库工程建设，所以会出现部分水库坝体的稳定度不能够满足现代要求，需要对其进行加固。还有一类是由于管理缺位，导致水库在最初兴建的时候坝体稳定度就没有达到既定的规范要求，在后期使用中出现各种各样的问题，渗漏是其中最为常见的一类。坝体的稳定对水库有着巨大的影响作用。

3.常用水库除险加固技术

对于大塘坞水库土石坝存在的病险渗漏问题，需要采用除险加固工程对其进行整改维修，避免渗漏问题进一步恶化，导致出现更加严重的后果。常用的水库除险加固技术包括以下几种。

3.1 帷幕灌浆技术

帷幕灌浆是水库坝基除险的主要措施，通过把浆液灌注到坝基的空隙中，形成混凝土阻水幕，阻挡水流通过，从而减少坝基渗漏，填补坝基的完整性，提高坝基稳定性。帷幕灌浆通常选择在水库低水期施工，并且在正式施工以前，需要进行灌浆试验，选择水库大坝中具有代表性的坝段试验帷幕灌浆的效果。试验合格之后才进行全面的帷幕灌浆。帷幕灌浆一般采用分段灌浆法。大塘坞水库的坝肩及坝端绕渗处理采用帷幕灌浆处理，以便坝肩帷幕与坝体防渗能形成一道整体封闭的屏障；大塘坞水库灌浆采用分段灌浆法，浆液为水泥砂浆和纯水泥浆。根据钻孔探察情况和压注试验结果，孔洞较大孔段先用水泥砂浆充灌，待至基本不吸浆后，立即改换水泥浆灌注；其余孔段则直接用纯水泥浆进行充填灌浆。

3.2 坝体填筑

坝体填筑是解决坝体渗漏病险的主要措施，由于很多水坝的建设时间都较为久远，当时的技术水平只能够采取人工夯筑的方法，所以会存在夯筑不够紧密的情况，这也是导致坝体渗漏的主要原因之一。所以对这些坝体进行除险加固，采用填筑是非常有效的途径，将混凝土砂石从坝体的裂缝或者空隙之中填充进去，然后使用机械将坝体夯实，从而解决坝体渗漏的问题。坝体填筑在水库除险加固中使用非常普遍，土方填筑施工需要注重不能随意填筑，不能乱倒、乱铺。而应该统一填筑，统一碾压，填筑的厚度通常为15-20cm。土方填筑之后，使用拖拉机履带进行碾压，提升其密实度，采用的方法为轮迹排压法，而对于其中碾压不到位的地方，或者碾压不足部位，需要使用人工夯实的方法予以辅助施工。