试析中小型土石坝水库除险加固设计

何鸿江 杨菲

成都市水务技术中心 610000

【摘要】水库工程不仅是人们生活用水、农业用水等水源工程，也是重要的防洪工程，在预防洪涝灾害以及保障国民经济稳步建设中发挥着重要的作用。但是，在水库修筑和后期运用中由于多方面原因（如防洪标准低、相关指标不规范、质量不达标等）导致部分水库存在渗漏以及工程长时间运用出现的老化失修现象等，形成较多的病险水库，从而极大的影响着社会经济与安全。一旦水库工程出现各种质量问题，就不能正常的运行和发挥作用，不能创造社会价值，甚至出现的较大安全隐患严重威胁着下游人们的生命财产安全。本文就对中小型土石坝水库出现病险的原因进行分析，期望能够为中小型水库除险加固提供一定的见解。

关键词：中小型水库；除险加固；措施

我国是一个典型的农业大国，水库工程的建设和使用对于我国农业的发展显得尤为重要。根据我国水库建设历程来看，很多水库建设于六十年代前后，鉴于当时的设计水平和施工技术有限，以及至今运行时间较长，很多水库都或多或少出现了问题，或者有危情倾向。针对病险水库数量大、病险较复杂、施工难得大等问题，实施除险加固整治是一项非常有意义的工程。近年来，我国政府不断提高对病险水库除险加固工作的重视，出台多项相关政策，加大财政投资，促进全国范围内的病险水库除险加固整治。在水资源日益匮乏的环境下，水库功能的逐渐恢复能够提高我国水资源利用率，更好地保障人民群众的生产生活，促进社会经济建设的可持续发展。

1.土石坝裂缝的处理

土石坝一旦出现裂缝将产生较大的危害，尤其是对于贯穿土石坝的横向裂缝、水平裂缝以及滑坡裂缝。而对于非滑坡裂缝而言，其处理的方式主要为开挖回填。

若土石坝裂缝的宽度不大，深度在1米之内，并且周围土体较为稳定，此时可以采用从缝口往里灌入一般较细沙壤土，同时使用竹条或木棍进行搅均捣实。其中需要重点注意的是中小型水库土石坝非滑坡裂缝最好进行挖槽直到深裂缝以下的0.3米，然后再进行沙壤土回填夯实，在具体处理过程中可以分段进行，同时注意新老土的结合。

若土石坝裂缝的宽度较大，深度达到5米之内，且裂缝已经固定不再延伸，都需要进行开挖后回填，开挖时采用梯形断面，或进行台阶形坑槽挖掘，在回填过程中将台阶剔除，保持梯形断面，这样可以促进土料和原土石坝体相结合。

2.土石坝滑坡的处理

土石坝滑坡的类型多种多样，按其性质分为剪切性滑坡、塑流性滑坡和液化性滑坡；按滑动面形状不同分为弧形滑坡、直线或者折线滑坡以及复合滑坡；按滑坡发生的部位不同分为上游滑坡和下游滑坡。

究其原因，如坝基存在软弱夹层，在坝基开挖时未对软弱夹层进行处理；在坝体填筑过程中没有选择合适的土料（如含水率过大或者过小）；碾压不够结实（压实度不达标）；坝坡选择太陡；坝体排水带或者排水棱体失效，导致浸润线和出溢点过高；在水库运行中出现水位下降过快；以及遭遇地震、暴雨等情况均可能导致滑坡问题的出现。

对于已经出现滑坡的坝面，其处理的原则为上部减载、下部压重。

若坝基良好，滑坡是出现在大坝下游坝坡的浅层滑动，坡面局部发生坍塌，那么可以通过适当的降低水库蓄水位并采取导渗排水措施，待坍塌部位土料失水干燥之后清除松动土壤，然后用透水性强的土料自上而下进行修复，必要时可以通过适当的放缓坝坡或者在坝脚上修筑透水性材料的撑台。

若坝基存在淤泥夹层或者湿陷性黄土层等软弱夹层导致的滑坡，处理这种滑坡可以采用在距离滑坡坝脚一定距离修筑一道抛石固脚的防滑齿墙，其高度要适当的高于地基面，然后在坝脚与齿墙之间采用透水性材料回填或者采用堆石回填，做成压重平台，平台与齿墙之间设置反滤层。

3.主体工程的加固

中小型水库的除险加固必须在保障安全施工的前提下进行，同时在保障工程质量的基础上，降低工程造价。

（1）大坝护坡

修建于上世纪六十年代前后的中小型水库土石坝，上游坝坡普遍采用条石或者块石衬砌，在除险加固时应根据上游坝坡护坡的损害程度、当地施工条件等因素，合理选择护坡型式（如砼预制块、现浇面板等），根据规范计算确定护坡厚度。采用砼预制块时，不宜太厚或太大，应考虑施工时人工搬运难度。

（2）溢洪道消能工程

当溢洪道陡坡与砂、土质河道衔接时，应采用底流消能方式。消力池的长度和宽度需要收集现场数据采用多种水力学公式进行计算，选择最适合工程实际建设的最大值。消力池的海漫砌护是一项非常重要的工程内容，需要施工人员严格按照流程实施，做好质量把控。当溢洪道陡坡段出口的河床为岩石和砂石覆盖，且厚度不高，此时最好采用挑流消能的方式，需要注意的是鼻坎和反弧半径需要结合实际情况多方面考虑综合判断，其要求为：挑流小、挑距远、鼻坎工程小，一般可以采用小半径、大挑角；对于一些山区水库，存在溢洪道工区地形复杂、流程长等特点，此时消能工程和护砌工程的实施难度就比较高，因此需要因地制宜，采用多级跌水消能，能够达到理想的效果。

（3）输水涵洞的改建与维护

上世纪修建的输水涵洞多采用浆砌石，而浆砌石是一种不均匀的透水砌体，特别是在长年运行后，损坏很大，渗漏严重，因此在除险加固时要格外注意，分情况而定。若涵洞穿山而出，对于垮塌严重部位应拆除浆砌石，采用现浇砼重新衬砌；对于垮塌不严重，或者仅是渗漏部位，建议采用砂浆勾缝，或者挂网喷混凝土，或者锚杆加固。若涵洞穿土石坝而出，对于垮塌、渗漏涵洞，建议开挖坝体，拆除损坏涵洞，采用钢筋砼重新修建输水涵洞，避免渗漏影响坝体安全。

4.防渗加固的措施

目前对于土石坝的防渗加固措施主要有以下几种：

（1）混凝土防渗墙技术

混凝土防渗墙技术于20世纪50年代在意大利和法国开始使用，并取得良好的效果，之后逐渐在全球普及开来。我国也开始关注并深入研究该项技术在我国的实用性，经过40多年的发展，混凝土防渗墙技术也得到了提升，重点体现在运用范围和墙体材料种类方面。该技术发展较早，技术成熟，因此在我国的土石坝除险加固中获得了满意的效果。混凝土防渗墙技术具有广泛适用性，且实用性强、施工条件要求较宽、安全、可靠，其不足之处在于有些造孔成墙技术对槽孔之间的接头和墙体下存在不开叉问题，这些问题比较棘手而且不能很好地彻底解决，因此其施工进度相对缓慢，施工成本较高。

（2）高压喷射灌浆防渗技术

高压喷射灌浆技术是我国于20世纪70年代从日本引进的，80年代由山东省水科所研究试验将其称为定向喷射灌浆技术，在大坝除险加固的坝基防渗运用中获得了良好的效果，因此进行大范围的推广使用。该技术具有成孔保障率高、浆液的渗透能力强以及施工进度快等特点。

（3）劈裂灌浆技术

该技术是20世纪70年代我国山东省水利科学研究所研究出来的一种大坝除险加固技术，不仅可以起到防渗作用，还能起到加固坝体的作用。该技术的优点在于可以就地取材、施工简单、投资节省、施工效率高等特点，在实际的运用中也获得了良好的效果，因此快速在我国广泛使用。该技术的缺点在于施工时压力的控制，施工前应做好相应试验，确定安全的压力等级，避免因压力过大破坏坝体。

5.结束语

中小型水库的病险加固工作对于保障农业灌溉、农村用水、农村经济发展具有重要的意义，对于每座需要除险加固的水库应该由相关部门充分分析各水库工程的实际地质条件，给出合适的除险加固技术，对所选择的除险加固技术进行可行性、实用性、安全性等综合考虑，是这项工作发挥实际效益，实现利益最大化的必要条件。

参考文献

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