红河州病险水库主要问题及除险策略

杨 燕，钟乔平

（云南省红河州水利水电勘察设计研究院，云南 蒙自 661199）

1 概述

随着兴建水库工程的大力推进，截止2020年底，红河州兴建各类水库483座， 其中5.6%的中型水库、17.8%的小（一）型水库、76.6%的小（二）型水库，坝型以土石坝为主。 这些水库为防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用。 但红河州早期修建的水库大坝普遍存在建设标准低、泄洪能力不足、清基不彻底，筑坝材料控制不严，压实度不足、防渗体系不完善、渗漏严重、监测设施不完善、金属结构老化等一系列工程质量缺陷和安全隐患。 而病险水库直接涉及人民群众的生命财产安全， 并影响国民经济发展和社会的稳定， 因此对病险水库进行除险加固十分必要和紧迫。

2 病险水库存在的主要问题

经过2020年完成的150多项大坝安全评价工作统计，存在的主要问题：

2.1 泄洪能力不足

部分水库由于原设计采用的水文资料较老，原推求的洪水偏小， 现状泄洪设施溢洪道不能安全下泄设计洪水； 部分水库由于泄洪设施溢洪道下游有重要军事设施，不允许泄洪。 水库的泄洪能力不足，防洪安全不满足规范要求。

2.2 抗震标准偏低

依据GB18306—2015《中国地震动参数区划图》和GB51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》复核工程地震基本烈度、地震动峰值加速度、设防类别，一些水库地震动峰值加速度取值低， 对大坝进行稳定复核后，大坝抗震稳定复核成果不满足规范要求。如果遇到地震等情况，坝体就会出现裂缝、沉陷、变形和滑塌等现象。

2.3 存在渗漏问题

主要表现：①坝基渗漏，主要通过坝基未处理的第四纪冲洪积层、风化层及透水的裂隙向下游渗漏；②坝体渗漏， 主要形式是沿坝体产生的纵向裂缝及结构面发生的集中渗漏；③绕坝渗漏，主要表现在两坝肩，坝体与基岩的结合层面上的渗漏，以及通过风化层、透水的破碎带向下游绕渗。

2.4 坝体变形严重

部分水库大坝沉降不均匀， 坝顶沿坝轴线方向出现错台裂缝，裂缝贯穿整个坝顶，其中裂缝最大宽度达11.3cm，高差6.8cm（前低后高），位于大坝最大坝高位置； 上游坝坡混凝土预制块护坡出现挤压变形，上游坝面戗台中间部位沉陷，两边上翘；大坝变形与库水位密切相关，大坝变形规律异常，存在危及安全运行的异常变形。

2.5 竖井爬梯锈蚀老化

现有的水库竖井横断面为矩形， 竖井结构不具备检修交通功能，往往只能通过隧洞放空后，自上游或下游隧洞进入检修，检修路径长、难度大。 原竖井井壁虽设置有简易的钢爬梯，但随着水库运行多年，钢爬梯锈蚀老化，未设置护笼，由于竖井较高，检修人员需系安全带下井检修，安全条件极差。

图1 钢爬梯上覆有水垢，检修条件差

图2 钢爬梯锈蚀老化，检修安全条件差

2.6 隧洞洞壁开裂、潮湿渗水，在施工缝、变形缝的薄弱位置产生渗漏

水工隧洞在混凝土浇筑结束后， 由于山体内地下水的渗流通道被封堵，易形成较高的外水压力，使衬砌混凝土在施工缝、 变形缝的薄弱位置产生潮湿渗水、渗漏。

图3 洞壁潮湿渗水、洞顶见钙化沉淀物悬挂

图4 洞顶白色钙化沉淀物悬挂，环状滴水

2.7 金属结构老化和机电设备不能正常运行

隧洞闸门经过多年运行后，易出现闸门锈蚀、止水老化、钢丝绳老化、螺杆锈蚀、弯曲变形、启闭时有卡阻现象等问题， 存在极大的安全隐患， 尤其在汛期，由于闸门不能正常启闭，给工程安全度汛带来极大压力。部分隧洞工作闸门损坏，仅依靠检修闸控制流量，应急能力差，存在安全隐患。

图5 隧洞工作闸门锈蚀严重，锈蚀率100%

图6 螺杆启闭机锈蚀严重，锈蚀率60%

2.8 监测设施不完善

红河州中型、小（一）型水库有安全监测设施，小（二）型水库基本无安全监测设施。 即使有监测设施的，又有很大一部分存在监测项目不全、监测设施完好率不高、不按规范要求开展观测、观测资料不全、不及时整理分析等各种问题， 没有真正发挥监测设施作为大坝安全“耳目”的作用。

图7 测压管管帽锈蚀严重，无法开启

图8 测压管被封死，无法观测

2.9 管理水平落后

水库大坝安全管理仍以传统手段为主， 现代高新技术应用不足，信息化水平低，智能化、智慧化管理与监管尚处于探索研究阶段。

管理水平相对滞后，仍以传统的人工手段为主，导致安全隐患早期识别、 洪水预报和预测预警能力不足，防洪功能和综合效益不能充分发挥，应急决策技术支撑能力薄弱，时效性差。

3 除险策略

3.1 针对水库的泄洪能力不足的问题

提高水库防洪能力的加固措施主要有两种：一是加高大坝，增加水库调蓄能力；二是增建或扩建泄洪设施，加大泄洪能力。

3.2 针对坝体渗漏、变形、大坝抗滑、抗震稳定性不满足要求的问题

可在坝体和坝基设置塑性混凝土防渗墙， 或进行帷幕灌浆处理，或者两种方式相结合。对大坝上下游坡凹凸不平，坝坡存在不均匀沉降、隆起和蠕变现象的，可对上下游坝坡进行整形、培厚。 通过上述措施，可解决大坝及坝肩渗漏问题以降低坝体浸润线，确保坝坡抗滑、抗震稳定。

3.3 针对竖井爬梯锈蚀老化的问题

对原输水隧洞进行改造，采用设踏步竖井结构，竖井上部衬砌为“回”字形的双壁式结构，直接设置旋转踏步直通竖井底部， 克服常规单闸门竖井结构检修交通条件的不足，满足踏步通行及净高要求。

3.4 针对隧洞开裂且渗水、漏水的问题

根据隧洞开裂渗水的情况， 采用水泥基渗透结晶材料封闭和灌浆的方式进行处理， 当裂缝宽度大于0.1mm时，采取灌浆的方式，灌浆材料为高渗透活性稀释剂改性系列环氧浆材料； 当裂缝宽度小于0.1mm时，采用水泥基渗透结晶材料封闭处理就可以达到防止渗漏。对结构和伸缩缝漏水的薄弱环节，在伸缩缝处凿槽回填环氧浆材料及环氧基液，对于孔洞渗漏水可在洗干净的凿开槽中回填玻璃水泥砂浆。

3.5 针对金属结构老化和机电设备不能正常运行的问题

对存在问题的所有金属结构和机电设备展开全面的检查、维修和更换工作，并注意日常维护保养和维修，及时消除设备的故障和隐患。并对操作机电设备的相关人员展开培训， 加强其对于机电设备的操作水平，从而为水利工程中的机电设备提供保障。

3.6 针对监测设施不完善的问题

严格按照《水利水电工程安全监测设计规范》，完善水库监测设施，并强化日常观测管理，重视监测设施和仪器设备保养和维护等一系列措施， 从而实现大坝安全监测工作全过程管理， 使安全监测工作真正起到大坝安全的耳目作用。

3.7 针对水库安全管理的问题

充分运用云计算、大数据、物联网、移动互联、人工智能等新一代信息技术，解决“重建轻管”问题，强化信息技术与业务深度融合， 提高水利工程监管效率效能。争取尽快建成大坝安全监测监督平台，实现大坝安全管理信息的在线监管； 实现大坝安全监测信息实时采集与报送，在线分析、智能诊断，实时预警， 为水库突发事件应急设置提供远程会商平台与技术支撑。 为水库大坝安全健康诊断、智能监控、提质增效、智慧监管、突发事件早期预警与应急决策等提供科技保障。

4 结语

红河州病险水库的病险问题呈多样化， 主要表现为：泄洪能力不足、抗震标准偏低、大坝变形、大坝抗滑、抗震稳定性差、坝体或坝基渗漏严重、隧洞开裂漏水、金属机构或机电设备不能正常运行、管理设施和观测设备不完善等问题。 ①及时消除水库大坝的病险问题，针对水库大坝，进行定期安全鉴定，建立水库大坝鉴定评估体系，及时发现病情险情，摸清水库大坝安全风险所在。②根据水库大坝病险情况，科学制定除险加固方案。③按照创新要求，善于在加固方案中应用新理念、新技术、新工艺、新材料，使病险水库大坝病险状况得以根除， 工程寿命得以大幅度延长，水库功能得到综合性利用，水库大坝生态环境面貌得以焕然一新。④借助智能技术，建设水库雨水情测报、大坝安全监测等设施，建立健全水库安全运行监测系统和智能化调度系统，充分利用大数据、云计算、人工智能等信息技术，提高水库来水预报、水库安全状况评价、 下游河流生态需水分析等方面的能力和水平，实现雨情、水情、经济社会用水的精准预报和精准调度，安排好防洪、抗旱、供水等不同功能的需求，全面提高水库综合利用效益。