安徽省小型水库土石坝常见病险及加固措施统计分析

梁 建， 李瑞忠， 路伟亭

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院, 安徽 合肥 230088;2.安徽省水利水资源重点实验室, 安徽 蚌埠 233000;3.山东电力建设第三工程有限公司, 山东 青岛 266100)

新中国成立以来，安徽省持续开展大规模水利建设，基本建成防洪、除涝、灌溉等工程体系，为安徽省除水害兴水利发挥了巨大的作用。截至2020年10月，安徽省在册水库共计5916座，水库总库容172.98亿立方米。这些水库控制流域面积总计为5.49×104km2，占安徽省国土面积的39%。水库大坝包括均质土坝4641座、粘土心墙坝588座、粘土斜墙坝159座，占水库数量的91%。

2007年以来，安徽省对水库进行了一轮除险加固，目前已经基本完成。本文以安徽省占比最多的小型水库土石坝为研究对象，根据水库规模、类型，以长江、淮河为界，分江南区、江淮之间和淮北区三区域，选择典型水库76座进行分类统计。选取如下：江南区选择土石坝32座，江淮之间选择土石坝38座，淮北区选择土石坝6座。根据水库安全鉴定结论统计水库加固前的病险特征，根据水库除险加固初步设计报告以及施工图统计加固处理措施，旨在深入分析病险特征，提出更为有效的除险加固对策。

1 加固前小型水库病险特征统计

安徽省的水库绝大多数建于20世纪50～70年代，受当时社会、经济、技术条件的制约，设计标准低、施工质量差。小型水库土石坝的病险特征概括起来可以分为六个方面：①坝基透水系数大、清基不彻底，存在坝基渗漏现象；②坝肩未处理或被破坏、稳定不足；③坝体填筑质量差、沉陷滑坡、稳定不足、无护坡或护坡损毁、无排水设施或失效；④放水涵结构老化损毁、金属结构失效、接触渗漏；⑤溢洪道设施不完善、结构老化损毁、下泄能力不足等。大坝主要病险特征统计表如表1所列。

表1 水库病险特征统计表

1.1 江南区小型水库病险特征

江南区水库主要分布在皖南山区和沿江丘陵地带。江南区水库大坝主要病险特征有清基不彻底、填筑质量差、存在坝体坝基坝肩渗漏、坝坡稳定不足、排水体堵塞失效、坝坡无护坡或损毁和坝体沉陷等。

如表1所示，清基不彻底、筑坝土体质量差、碾压质量差、分期施工导致的接触面处理控制不严等填筑质量问题是江南区水库的主要问题，占水库样本的90%以上。心墙坝对心墙土质要求较高，江南区水库大坝普遍存在心墙不满足现行规范的现象。

江南区溢洪道主要病险特征为结构老化损毁、消能等设施不完善、下泄能力不足、圬工结构等。江南区60%以上的水库都存在溢洪道结构老化损毁、设施不完善的病险特征。

江南区放水涵有塔式放水涵、斜拉杆放水涵、斜卧涵和虹吸式等，主要病险特征为坝下涵存在接触渗漏、结构老化损毁、圬工结构、金属结构失效等。50%以上的水库都存在接触渗漏现象，若处理不当，将会影响工程效益的发挥，并可能导致垮坝事故，带来重大损失，甚至造成灾难。加固前江南区有13%的水库采用放水隧洞的引水方式，有效避免了因接触渗漏对坝体造成的危害。

1.2 江淮之间小型水库病险特征

江淮之间水库主要分布在沿江丘陵地带、江淮分水岭、皖西山区，占安徽省水库数量的76%。如表1所示，江淮之间水库坝体主要病险特征有填筑质量差、坝坡无防护或损毁、清基不彻底、坝体渗漏、坝坡稳定不足、排水体堵塞失效、坝体沉陷、坝体滑坡等。

筑坝土体质量差、碾压质量差、分期施工导致的接触面处理控制不严等填筑质量差问题是江淮之间水库的主要问题，在样本中占62%。50%以上的江淮之间水库存在坝坡无防护或损毁现象。

江淮之间水库溢洪道主要病险特征为结构老化损毁、消能等设施不完善、圬工结构、下泄能力不足等。70%以上的水库都存在结构老化损毁的病险特征。淠史杭灌区的“长藤结瓜”型反调节水库，分布在六安市霍邱县叶集区、淮南市寿县、合肥市长丰县等地，是江淮之间的典型水库，此类水库流域面积小，有的库面面积即流域面积，一般无溢洪道或溢洪道较小，或采用放水涵洞兼作泄洪洞。

江淮之间放水涵以塔式放水涵为主，主要病险特征为坝下涵存在接触渗漏、结构老化损毁、圬工结构、金属结构失效等。江淮之间60%以上的水库存在接触渗漏现象。江淮之间也有少量水库采用放水隧洞的引水方式。

1.3 淮北区小型水库病险特征

淮北区水库主要分布在淮北丘陵区，坝体以均质土坝为主，主要病险问题包括填筑质量差、坝体渗漏、坝体沉陷等。填筑质量问题是淮北区水库的主要问题，在样本中占83%。

淮北区水库溢洪道主要病险特征为结构老化损毁、消能等设施不完善、圬工结构、下泄能力不足等。70%以上的水库都存在结构老化损毁的病险特征。

淮北区水库放水涵全部为塔式控制的坝下涵，主要病险特征为结构老化损毁、圬工结构、接触渗漏、金属结构失效等。80%以上的水库都存在接触渗漏现象。

2 除险加固主要病险工程措施统计

2.1 坝基、坝身渗漏

土石坝渗漏的治理一般采取上堵下排的方式。江南区的水库均实施了防渗措施，江淮之间有少量水库坝体土质满足规范要求，仅进行加培处理；淮北区多数水库进行加培处理。统计结果表明，样本中29%的水库采用的高压喷射灌浆的防渗措施，22%的水库采用的复合土工膜的方式。

江南水库部分土石坝位于皖南山区，普遍存在坝基渗漏和坝肩绕渗，有59%采取了帷幕灌浆的做法。其他土石坝中将截渗墙伸入不透水层的做法较为普遍，也有部分水库结合粘土斜墙或土工膜，采用开挖截渗槽，完善铺盖的做法。

江南区有38%的水库新建或修复了排水棱体，江淮之间有46%的水库新建或修复了排水棱体，完善排水系统，排出坝内渗水。

2.2 坝坡不满足要求

在对安徽省76座不同区域的小型水库的调研中，坝坡病害主要有两方面的问题：坝坡稳定不足，无护坡或护坡损毁。

针对坝坡稳定不足的解决方案主要有增加防渗设施、放缓坝坡或增设马道。增加防渗设施主要是通过心墙或斜墙阻止水进入坝体，降低浸润线，从而提高抗滑稳定系数。坝坡过陡、坝体单薄引起的边坡稳定不足，一般通过放缓坝坡或增设马道解决，江南区28%的水库和江淮之间有13%的水库采用了此类方式。

护坡是土石坝坝体结构的重要组成部分。上游护坡加固时51%的水库采用预制混凝土块护坡，36%的水库采用干砌块石护坡，部分水库采用现浇混凝土护坡；下游护坡均采用草皮护坡。

2.3 溢洪道除险加固

统计结果表明，从江南区到淮北区溢洪道维修加固的比例从81%减少到33%，拆除重建的比例相应增加。除险加固后，水库溢洪道普遍完善了进水渠、控制段、泄槽和消能防冲设施等结构形式，部分水库溢洪道加大了下泄能力。针对溢洪道与坝体的接触渗漏问题，部分水库采取了堰下帷幕灌浆的方式。

2.4 放水涵除险加固

放水隧洞相比较坝下埋管，成本较高，但从保护坝体角度相对安全。放水隧洞在皖南山区较多，加固前江南水库中采用放水隧洞的占13%，本轮除险加固改建为放水隧洞的占31%。江淮水库中加固前采用放水隧洞的占3%，本轮除险加固改建为放水隧洞的占5%。淮北水库中加固前后均采用的坝下埋管的方式。

在对放水涵除险加固调研中发现，江南区水库由于坝子高、坝长短，涵洞埋深较大，在加固时大多采取涵洞封堵的方式；江淮之间中87%的水库采取的拆除重建的方式；而淮北则全部采取拆除重建的方式。

3 结束语

安徽省小型水库土石坝数量多、分布广，地跨长江流域、淮河流域和新安江流域。一轮的除险加固为水库的管护以及加固提供了宝贵经验。

(1)筑坝土料差、填筑质量差问题是安徽省水库土石坝的主要问题之一，造成多数土石坝存在不同程度的坝体坝基渗漏。坝下涵洞的接触渗漏也是危及土石坝安全的主要问题之一。

(2)针对坝体、坝基渗漏问题，样本中29%的水库采用的高压喷射灌浆的防渗措施，并取得了良好效果。针对坝下涵洞接触渗漏问题，样本中49%的江南水库和8%的江淮水库采用放水隧洞的方式避免接触渗漏的发生。

(3)加强小型水库的监测与管护。大坝监测是掌握大坝的运行状态、保证大坝安全运行的重要措施，也是检验设计成果、检查施工质量和认识大坝各种物理参数变化规律的有效手段，水库测压管观测数据的分析研究对判断大坝的运行状态有着重要的意义。而小型水库大多由乡镇、村管理，无专管机构和专业技术人员,因此采用新技术对小型水库进行监测势在必行。