病险水库除险加固存在的问题及对策

石申权

黔南州水旱灾害防御服务中心 贵州 黔南 558000

引言

水是生命之源，而水库作为蓄水保水的重要水利工程，为当前飞速发展的经济提供了最基本但又最坚实的水源保障。由于水库在经济社会领域的重要作用，我国在近年来越发重视病险水库除险加固工作。2021年3月24日，国务院办公厅印发《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》（国办发〔2021〕8号），明确了“十四五”期间病险水库除险加固工作的指导思想、总体要求以及目标任务。为接下来开展病险水库除险加固工作指明了方向，施工者应按照文件精神，从思想上重视病险水库除险加固工作，从行动上加快推进病险水库除险加固工程建设，从问题着手调整工作方向及重点，根据病险水库的实际情况，合理优化除险加固措施，采用新理念、新技术，建立病险水库除险加固的合理化工作机制和技术体系。

1 做好病险水库除险加固工作的重要性

1.1 维护公共安全

水库为民生项目，在水库投入使用后不仅能蓄洪补水，还能调节径流，实现防洪、灌溉、供水等目的。但水库一旦出现了病险情况，必将影响其功能发挥，增大水库的运行风险，如水库出现渗漏或者失稳等问题时，将给下游人民群众带来生命威胁，可能造成的人员伤亡和经济损失难以估量[1]。为此，病险水库的除险加固是确保水库安全运行，保障公共安全和人民群众的生命财产安全的重要途径。

1.2 保障稳定高效运行

水库一经投入使用，如缺乏必要的维护与管理，必将导致水库面临诸多风险，影响其运行状态。但对病险水库实施除险加固，可降低和消除水库病害和险情，避免渗漏等对水库的危害，保障水库高效、稳定运行，发挥其在流域内的作用。

2 病险水库除险加固中存在的问题

2.1 防洪标准低

我国在水库建设中有丰富的经验，但原先水库建设过程中技术落后，再加上无法整合已有的水文、气象数据，在水库建设中的防洪标准很难符合实际标准。近年来我国在病险水库中的除险加固投入增多，陆续出现了很多除险加固新技术，对提高病险水库的安全性具有重要意义。结合病险水库除险加固现状，防洪标准较低为相对普遍性的问题，主要是因为前期的规划设计中所计算的防洪标准不准确、未综合考虑自然因素所导致[2]。

2.2 坝体渗漏

病险水库除险加固过程中也经常面临大坝渗漏问题，如出现这一问题，大坝坝体因水体渗透导致坝体含水率升高，降低土体之间的有效应力，从而使土体抗剪能力弱化，导致坝体可能出现不同程度的沉降或滑坡，最终将导致大坝坍塌。根据施工经验，水库大坝渗水问题的诱因较多：一是前期在设计大坝时未考虑水库防渗，存在设计缺陷；二是施工阶段未根据大坝施工要求选择先进工艺及新型材料，施工工艺落后；三是运行期未定期对大坝开展安全鉴定，组织相关人员检查与维修大坝，发现大坝的细小裂缝没有及时处理，导致裂缝逐步扩展成大裂缝，引发严重渗水[3]。

2.3 泄水建筑物存在安全隐患

水库建设中设有泄水建筑物，这类建筑物能在强降雨时及时泄掉多余洪水，保障水库的安全运行，还能合理调节水库水流量，发挥水库在区域内的功能作用。但一些病险水库在长期运行中泄水建筑物的安全隐患繁多，在水库运行过程中易出现隐患，如溢洪道底板因冲刷出现坑洼或因地形变化出现开裂、失稳等情况。

2.4 大坝抗震安全性低

当前的水库建设中对大坝抗震性有严格要求，主要是为了保障地震来临时大坝有足够的抵抗能力，减小地震对大坝结构的威胁。我州虽不处于地震带上，但仍有福泉、贵定、龙里、罗甸等县（市）部分乡镇位于地震烈度为Ⅶ度区。许多病险水库为早期修建，在当时的条件下并不重视抗震性，因此，在除险加固中相关人员需尤其关注抗震性方面，应综合考虑地震荷载，优化局部构造，并合理采用高性能材料。

2.5 使用管理和维护方面问题

对于病险水库，为达到除险加固的目的，相关人员在日常的工作中需根据相应标准做好管理与维护工作，通过必要管护来及时发现水库存在的结构风险或者其他问题，及时制定最佳的解决措施。现阶段很多病险水库对管理与维护的重视度不够，未安排专业部门、专业人员负责此项工作，水库在出现问题后无法及时发现和处理，经常在问题较为严重的情况下才进行处理，此时小病已变成大病，已经给水库运行带来了巨大的隐患。正是因为病险水库使用管理及维护方面的问题，导致水库难以发挥其作用，甚至影响了当地的经济发展。

3 病险水库除险加固问题的解决对策

3.1 提高防洪能力

面对病险水库除险加固中防洪标准过低的问题，有关人员需在原有基础上提高水库的防洪标准。具体来说，相关人员需进入水库地区展开一系列调研，了解地质水文等基本情况，并熟悉水库运行过程中注意事项，制定优化措施。一般来说，如要提高病险水库的防洪能力，有关人员需在水库坝顶上游侧修建防浪墙，但在修建时需严格控制墙体高度，论证此防浪墙投入使用后存在的安全风险；在大坝顶部位置应引入带帽加高的方式，提高坝顶高程。在计算大坝顶部高程时，应综合已有的参数，采用恰当的计算方法，在后续通过加高坝坡的方式，保障坝体的结构稳固性。在分析水库泄流能力时，相关人员不仅需分析水库的整体及局部结构，还需要考虑坝体的承载力。

3.2 保障溢洪道安全

病险水库常常存在溢洪道问题，如未及时处理这一方面的问题，将增大水库风险。为此，有关人员在除险加固期间需根据水库溢洪道情况，采取一定的加固措施。首先，分析有溢洪道的过流能力，当溢洪道的过流能力达不到防洪要求时，应适当扩宽溢洪道。其次，评估水库运行期间溢洪道的使用情况，分析其防护功能是否符合行业标准，必要情况下应通过现浇混凝土来修建溢洪道。再次，优化溢洪道的整体布局，控制溢洪道的弯道数量，尽可能减少弯道。

3.3 做好防渗透加固处理

渗漏为病险水库除险加固中的典型问题，这一问题对土石坝水库的危害极大，必须做到早发现、早处理。由于水库环境较为特殊，如发生渗漏问题未及时处理，水流会携带土体流出，导致渗漏通道逐渐扩大，渗漏量加剧甚至影响坝体稳定。为此，任何病险水库的除险加固中相关人员都必须从更为专业的角度进行防渗处理，依据渗漏位置及原因，采取更有针对性的防渗处理方式。结合水库防渗经验，可通过上堵下排的方式实现防渗，增强水库结构的防渗性和稳定性，并以减小水体浸泡对水库结构的危害。针对水库的防渗，主要可选择以下措施：①沿水库坝轴线方向上钻孔进行帷幕灌浆，在持续的灌浆填充作业下形成防渗墙增加大坝防渗能力，该方法主要适用于坝型为浆砌石或混凝土等材料的刚性坝。根据地质条件，在灌浆前应进行钻孔清洗和压水实验，根据一定时间内压入的水量和施加压力大小的关系，计算岩体相对透水性和了解裂隙发育程度。灌浆方式可结合地质条件进行选择，当岩石条件较好时，可优先考虑采取自下而上的灌浆方式，设单排孔，孔距可按2～3m进行设置，实际施工中应根据先导孔压水试验情况作相应调整，帷幕下限应深入弱透水层，帷幕线向两坝肩延伸，帷幕灌浆段长度宜采用5～6m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。灌浆材料一般可采用普通硅酸盐水泥，若遇到特殊情况，可在水泥浆中掺加速凝剂、粉煤灰或细砂。②采用土工膜+截流墙灌浆方式对坝体进行防渗处理。沿坝体上游面与两坝肩的基岩接触部位及上游坝址处开挖齿槽，在齿槽内浇筑混凝土，再沿截流墙中线布置垂直帷幕灌浆孔，延伸至坝顶再沿坝轴线向两坝肩延伸，通过灌浆使坝体、坝基、坝肩形成连续阻水帷幕，上游坝面通过铺设高防渗性能复合土工膜进行坝体防渗，土工膜嵌入周边砼齿槽内与灌浆帷幕相连，形成全方位的防渗体系，可以全面解决坝体、坝基及坝肩的渗漏问题。目前，我州大部分土石坝水库除险加固均采用此方式进行防渗处理。随着复合土工膜生产技术的越发成熟、生产成本的降低、施工技术成熟，使得复合土工膜在土坝坝体防渗中得到推广和广泛使用，并且效果显著[4]。通过周边混凝土截流墙，很好地解决坝体（软）与坝基（硬）两种不同渗漏体接触部位的渗漏问题，再配合截流墙基础帷幕灌浆，使坝基、坝体防渗体成为一个有机整体，从而使坝基渗漏、坝体渗漏、坝体与坝基接触部位渗漏得到根治。③在水库相应的位置设置排水设施，保障高效排水，避免坝体积水不能及时排出，对水库结构的危害。

3.4 提升大坝抗震安全性能

任何水库在结构设计与施工中都需考虑抗震性要求。黔南州虽然发生地震频率不强，但位于地震烈度为Ⅶ度区内的水库也应考虑抗震因素，如在水库除险加固方面未考虑地震影响，将增大水库的运行风险。为此，病险水库的除险加固中，相关人员需将抗震工作作为重点，着重分析地震对水库结构的危害，采取一系列优化与改进措施。但抗震设计的前提条件是有关人员需进入现场展开地质调研，获取详细的地质资料，并查阅水库所在地的地震记录[5]。前期阶段相关人员需以地震区划图、地震活动断层探测作为依据，确定水库的抗震设防要求与标准，在此条件下选定水库、大坝的结构形式，确定施工中所用材料的类型，在局部位置应设置抗震加固构造。日常的工作中应由专人做好抗震性能鉴定、监测，特别是病险水库，抗震监测应作为重点，可在水库结构或者附近设置专业监测仪器，由该仪器采集地震及结构数据，一旦发现水库因地震灾害出现了结构风险，应立即安排专人分析结构变形及损坏部位、严重程度，采取更有针对性的加固改进措施。

3.5 加强生态环境保护，关注水土保持

一些病险水库未做好日常的管理与维护，引发了一系列的生态环境问题。在当下的条件下为解决此类问题，应由有关部门统筹建立环境管理机构，该机构需根据水库运行情况及其周围环境，制定科学且合理的环境监测管理计划，安排专人负责，实现水库环境的全面监测。为确保得到相对准确的结果，每日定时进行监测，确保及时发现生态破坏的问题，并及时处理。一旦监测到这些指标超出正常标准，立即发出预警，提醒相关人员注意处理。一些水库还存在水土流失问题，在除险加固过程中需做好水土保持工作。为保障水土保持工作的有效性，相关人员需分析引发水土流失现象的原因，综合应用工程、生态手段。

4 结束语

病险水库的除险加固是水利领域需关注的重点问题。结合当下病险水库的除险加固情况，相关技术越发成熟，不论是设计还是施工，都积累了丰富的经验，但每一病险水库都有各自的特点，在除险加固方面依旧存在问题。未来有关人员还需继续做好病险水库除险加固方面的技术、管理等创新，以提高水库的结构性能和功能效益，为水利高质量发展奠定坚实的基础。