萬(wàn) 彪 劉富峰 吳明明

(中工武大設(shè)計(jì)研究有限公司， 湖北 武漢 430075)

武漢市江夏區(qū)小型水庫(kù)常見(jiàn)病險(xiǎn)的加固和管養(yǎng)措施

萬(wàn) 彪 劉富峰 吳明明

(中工武大設(shè)計(jì)研究有限公司， 湖北 武漢 430075)

結(jié)合武漢市江夏區(qū)小型水庫(kù)的地形、地質(zhì)條件和運(yùn)行管理要求，對(duì)水庫(kù)滲漏、壩坡較陡、壩頂欠高、無(wú)反濾排水設(shè)施、輸水管破損、溢洪道漏水等問(wèn)題進(jìn)行高效的加固處理。并結(jié)合環(huán)境影響因素，選擇適合的建筑材料和建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)型式。最后對(duì)小型水庫(kù)的管養(yǎng)提出一些建議。

江夏區(qū)； 小型水庫(kù)； 除險(xiǎn)加固； 管養(yǎng)

武漢市江夏區(qū)擁有61座小型水庫(kù)，在防洪、灌溉、城鄉(xiāng)供水、航運(yùn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著重要作用，是江夏區(qū)防汛工程體系和水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。但是，眾多小型水庫(kù)多修建于20世紀(jì)50～60年代，受當(dāng)時(shí)歷史條件的限制，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，配套設(shè)施簡(jiǎn)陋不全，經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行，工程老化、失修失管現(xiàn)象嚴(yán)重，安全隱患十分突出，嚴(yán)重威脅下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。近幾年，通過(guò)中央、省、市、區(qū)四級(jí)配套資金，逐步對(duì)小型水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固建設(shè)，部分水庫(kù)的工程安全已得到明顯改觀。在除險(xiǎn)加固建設(shè)過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)日后區(qū)內(nèi)水庫(kù)加固和管理有一定指導(dǎo)作用。

1 區(qū)內(nèi)小型水庫(kù)的特點(diǎn)

1.1 水文氣象

江夏區(qū)境內(nèi)有大小湖泊136處，主要湖泊有大溝湖、梁子湖、牛山湖、豹澥、魯湖、后石湖、斧頭湖、上涉湖、團(tuán)墩湖、湯遜湖、青菱湖等，水面約占總面積39%。水庫(kù)均屬于主要湖泊水系，河長(zhǎng)2km左右，河床比降20‰左右。

江夏區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候，四季分明。冬季受大陸冷高壓控制，空氣干燥，氣溫低，夏季受大陸西太平洋暖高壓覆蓋，氣溫高、濕度大。當(dāng)?shù)囟嗄昶骄邓?308.5mm，每年4—10月為汛期，降雨量約占全年的75%，5—7月約占57%，年最大暴雨也多出現(xiàn)在5—7月，實(shí)測(cè)系列中較大暴雨均出現(xiàn)在6月中下旬至7月中上旬。

1.2 地形

江夏區(qū)地處江漢平原向鄂南丘陵過(guò)渡地段，境內(nèi)地形特征是中部地勢(shì)較高，西部靠長(zhǎng)江地勢(shì)漸低，東向梁子湖湖區(qū)平原緩斜。境內(nèi)中部地貌以第四系紅色黏土組成的長(zhǎng)江三級(jí)階地為主，有大量海拔150m左右的崗丘。西側(cè)為平坦的沖積平原，東側(cè)為梁子湖低地，地面高程20.00～40.00m。丘陵地形主要在境內(nèi)北部，分布于紙坊、金口、烏龍泉、鳳凰山、黃龍山等地，呈東西向帶狀分布，八分山海拔272.3m，是區(qū)境內(nèi)最高點(diǎn)。

1.3 地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地表出露多為第四系覆蓋層，局部可見(jiàn)基巖出露。區(qū)內(nèi)地層主要為志留系(S)、石炭系(C)、二疊系(P)、三疊系(T)、侏羅系(J)頁(yè)巖、石英砂巖、粉砂巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r和第四系(Q)黏土、粉質(zhì)黏土等組成。地表多出露厚層第四系全新統(tǒng)和中更新統(tǒng)黏土或粉質(zhì)黏土，極少基巖出露。

區(qū)內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。

1.4 水庫(kù)樞紐建筑物

區(qū)內(nèi)水庫(kù)樞紐均由大壩、溢洪道和輸水管組成。大壩為當(dāng)?shù)夭牧蠅危偷厝〔?，主要為均質(zhì)土壩；溢洪道型式主要為開(kāi)敞式泄水明渠或?qū)掜斞撸辔挥诖髩巫笥覊渭?，個(gè)別位于水庫(kù)庫(kù)岸，主要為漿砌石結(jié)構(gòu)；輸水管為壩下埋管，均不少于一處，為預(yù)制混凝土管或瓦管，進(jìn)水口主要為笛孔斜臥管，少部分為活塞式閘閥，采用鏈桿或螺桿式啟閉機(jī)進(jìn)行啟閉。

2 針對(duì)不同險(xiǎn)情的加固經(jīng)驗(yàn)

2.1 散浸滲漏問(wèn)題

水庫(kù)多修建于20世紀(jì)50—60年代，受條件限制，水庫(kù)設(shè)計(jì)施工前未進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)勘查工作。大壩由當(dāng)?shù)厝罕娦藿ǎ伤块T(mén)負(fù)責(zé)施工，在施工過(guò)程中沒(méi)有使用任何機(jī)械，多存在壩基清基不徹底情況，局部存在淤泥質(zhì)土和腐殖物。修筑大壩全部由民工肩挑運(yùn)土，筑壩采用人工石硪夯實(shí)，施工質(zhì)量達(dá)不到要求，填筑質(zhì)量均由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員判定，未做任何土工試驗(yàn)工作。

區(qū)內(nèi)均質(zhì)土壩主要因壩體壓實(shí)度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，壓實(shí)度不均，壩體局部滲漏嚴(yán)重。壩基存在接觸面滲漏。

對(duì)于壩高低于20m，防滲體為土料時(shí)適宜采用充填灌漿、劈裂灌漿、高壓旋噴灌漿和深層攪拌樁防滲墻等方式進(jìn)行處理。充填灌漿由于防滲效果較差已逐漸淘汰；劈裂灌漿易形成壩橫開(kāi)裂，形成壩體貫穿性裂縫；高壓旋噴灌漿和深層攪拌樁均能形成較厚的連續(xù)防滲體，防滲效果較好，相比之下，深層攪拌樁方案投資更省。

江夏區(qū)小型水庫(kù)大壩壩高均小于20m，多采用深層攪拌樁防滲墻進(jìn)行壩身和壩基滲漏處理，效果較為理想。深層攪拌樁防滲墻最小成墻厚度30cm，深入壩基相對(duì)隔水層深度不小于1m。對(duì)于壩基滲漏嚴(yán)重的水庫(kù)，深度適當(dāng)加深，具體根據(jù)先導(dǎo)孔進(jìn)行試驗(yàn)確定。摻入42.5普通硅酸鹽水泥，摻入比取12%。

深層攪拌樁施工時(shí)受到壩頂輸電線路和通信線路影響，需進(jìn)行移線處理。

2.2 壩坡較陡的問(wèn)題

部分水庫(kù)大壩在長(zhǎng)期運(yùn)行后，上游浪坎嚴(yán)重，壩坡變陡。由于資金有限，在水庫(kù)歲修時(shí)因陋就簡(jiǎn)，上游壩坡直接進(jìn)行護(hù)砌，壩坡均陡于1∶1.5。壩坡基本處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，在受到水庫(kù)水位陡降和強(qiáng)降雨影響下，壩坡極易失穩(wěn)。

在條件允許情況下，首選對(duì)上游壩坡進(jìn)行削坡，壩軸線后移，下游壩坡培坡。若采用上游培坡方案，應(yīng)對(duì)壩坡采取臺(tái)階狀開(kāi)挖，嚴(yán)格控制回填質(zhì)量。

2.3 壩頂欠高問(wèn)題

部分大壩壩頂欠高，首選結(jié)合溢洪道加固方案，拓寬溢洪道以降低洪水位。通過(guò)對(duì)壩頂加高和上游增設(shè)防浪墻方案進(jìn)行比較，優(yōu)先選擇防浪墻方案。壩頂加高方案會(huì)增加征地，新、舊壩體間結(jié)合部位較難處理；考慮大壩壩頂多為村村通公路，上游防浪墻可以兼作防撞坎。

2.4 無(wú)反濾排水設(shè)施問(wèn)題

小型水庫(kù)下游壩腳多為耕地，部分為魚(yú)塘。大壩滲流浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)較高時(shí)，在壩腳設(shè)置貼坡排水體，坡腳設(shè)置排水溝，排水體頂高程高于出逸點(diǎn)不小于1.0m；壩頂較寬、壩體寬厚時(shí)，浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)較低，在壩腳設(shè)置排水溝，排水溝內(nèi)側(cè)設(shè)置反濾體。壩腳為魚(yú)塘?xí)r，采用貼坡排水體與排水棱體結(jié)合的綜合排水體。

2.5 輸水管破損漏水問(wèn)題

區(qū)內(nèi)小型水庫(kù)輸水管進(jìn)口斜臥管破損漏水嚴(yán)重，部分已損毀(活塞式閘閥銹蝕嚴(yán)重，無(wú)法啟閉)；壩下埋管破損漏水嚴(yán)重，已威脅壩體安全。

由于壩下埋管管徑較小，內(nèi)襯處理的施工難度極大，同時(shí)考慮大壩壩高均較低，壩下埋管拆除重建工程量較小，首選對(duì)壩下埋管進(jìn)行挖除重建。對(duì)于部分管徑較大、結(jié)構(gòu)較為完好的壩下埋管采取鋼管內(nèi)襯或翻襯。

為便于水庫(kù)供水的統(tǒng)一管理，避免隨用隨取造成水資源浪費(fèi)，將輸水管進(jìn)水口改造為平板閘門(mén)控制，新建進(jìn)口閘室、啟閉排架、啟閉機(jī)房及工作橋，啟閉機(jī)平臺(tái)高程與壩頂同高。

2.6 溢洪道漿砌石邊墻和底板漏水

漿砌石多采用擠漿法施工，塊石間空隙較大，表面勾縫砂漿老化脫落，造成水庫(kù)高水位漿砌石邊墻和底板漏水。在溢洪道進(jìn)口段底板以下和邊墻外側(cè)設(shè)置混凝土截滲槽，防滲效果較好。

2.7 溢洪道消能防沖設(shè)施

部分水庫(kù)溢洪道進(jìn)出口落差較小，出口為荒地，可采取出口漫流的型式，不需設(shè)置消能防沖設(shè)施。

部分水庫(kù)溢洪道進(jìn)出口落差較大，出口設(shè)置消力池，消力池可與輸水管出水池相結(jié)合。

3 江夏區(qū)小型水庫(kù)加固設(shè)計(jì)方案的獨(dú)特性

3.1 建筑材料

江夏區(qū)政府決定停止采石礦山的審批，于2015年年底之前關(guān)閉所有采石礦山，所有塊石和混凝土粗骨料均需外購(gòu)。鑒于項(xiàng)目區(qū)周邊商品混凝土站較為成熟，且混凝土用量均不大，水庫(kù)加固的混凝土均采用商品混凝土。為減少塊石外購(gòu)量，常用的漿砌石結(jié)構(gòu)均替換為混凝土結(jié)構(gòu)。

3.2 結(jié)合水利景觀進(jìn)行方案選擇

多座水庫(kù)緊鄰江夏綠道，為響應(yīng)國(guó)家生態(tài)治水的理念，結(jié)合水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)一庫(kù)一景的建設(shè)目標(biāo)，護(hù)坡材料選擇和建筑物型式選擇均結(jié)合生態(tài)和景觀的要求。

對(duì)大壩上游護(hù)坡，正常蓄水位以上采用植生塊護(hù)坡，大壩下游護(hù)坡采用優(yōu)質(zhì)草皮，四季常綠。輸水管進(jìn)口啟閉機(jī)房采用仿古屋頂，欄桿采用仿古造形。

3.3 白蟻防治方案的選擇

區(qū)內(nèi)大壩多為均質(zhì)土壩，且含礫量較少，較適宜采用錐探灌漿進(jìn)行白蟻防治。對(duì)個(gè)別均質(zhì)壩含礫量較大，如果下游坡使用錐探灌漿，受超粒徑礫石影響，錐探造孔困難大，適宜采用化學(xué)毒土屏障結(jié)合挖巢的方案。

部分水庫(kù)大壩下游壩坡需要培坡回填，如果采取錐探灌漿后，培坡填方會(huì)立即覆蓋滅蟻區(qū)，無(wú)法觀察滅蟻效果，亦采用化學(xué)毒土屏障結(jié)合挖巢的方案。

4 水庫(kù)的管養(yǎng)措施

4.1 建立水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

江夏區(qū)小型水庫(kù)庫(kù)容有限，部分地區(qū)局地暴雨，小型水庫(kù)安全度汛存在極大問(wèn)題，這關(guān)系到水庫(kù)下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)系到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定和發(fā)展。當(dāng)水庫(kù)遭遇局部暴雨洪水時(shí)，如準(zhǔn)備不充分、措施不到位、搶險(xiǎn)不及時(shí)，很可能會(huì)造成垮壩失事的重大事故，后果不堪設(shè)想。

建立小型水庫(kù)自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小型水庫(kù)的水雨情采集規(guī)范化、自動(dòng)化，為決策和災(zāi)害評(píng)估等提供準(zhǔn)確、及時(shí)和充分的依據(jù)。

在每座水庫(kù)安裝自動(dòng)水位、雨量、圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由水位傳感器、雨量傳感器、圖像采集攝影機(jī)、遠(yuǎn)程遙測(cè)終端(RTU)、太陽(yáng)能電源、保護(hù)裝置、防雷接地等組成。

多功能遙測(cè)終端機(jī)不僅能夠采集水位、雨量信息，還可采集圖像、自身工作情況信息，如：工作電流、電壓數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備箱安全數(shù)據(jù)。

前段采集數(shù)據(jù)直接接入武漢市水務(wù)信息化前期數(shù)據(jù)統(tǒng)一接收平臺(tái)。區(qū)局工作人員只需要通過(guò)水務(wù)業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)市水務(wù)統(tǒng)一信息化平臺(tái)即可查看各水庫(kù)水雨情數(shù)據(jù)。各水庫(kù)負(fù)責(zé)人可以定時(shí)接收來(lái)自市水務(wù)信息化平臺(tái)發(fā)送的水庫(kù)水雨情短信。

4.2 加強(qiáng)日常管養(yǎng)

平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)水庫(kù)管養(yǎng)，避免壩頂上放置或行駛重量過(guò)大、振動(dòng)力較大履帶式車輛，嚴(yán)禁在壩上堆放雜物、晾曬糧草；保證壩體的縱橫向排水溝完好暢通，確保壩面無(wú)積水，壩腳無(wú)沖坑；嚴(yán)禁在大壩管理和保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行爆破、打井、采石、采礦、挖沙、取土、修墳等危害大壩安全的活動(dòng)；嚴(yán)禁在壩體修建碼頭、渠道，在大壩管理和保護(hù)范圍內(nèi)修建碼頭、魚(yú)塘，必須經(jīng)大壩主管部門(mén)批準(zhǔn)，不得影響大壩安全、工程管理和搶險(xiǎn)工作。

區(qū)內(nèi)小型水庫(kù)現(xiàn)狀運(yùn)行管理單位均為當(dāng)?shù)卮逦瘯?huì)，技術(shù)管理單位為街道水利管理站。水庫(kù)多由村委會(huì)承包給私人進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，應(yīng)通過(guò)合同限制和教育引導(dǎo)，限制過(guò)度投肥和超密度養(yǎng)殖，保障水體清潔。

5 總 結(jié)

武漢市江夏區(qū)小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工作大部分已實(shí)施，在設(shè)計(jì)和施工階段均積累不少經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合地區(qū)的地形、地質(zhì)條件和運(yùn)行管理要求，對(duì)水庫(kù)滲漏、壩坡較陡、壩頂欠高、無(wú)反濾排水設(shè)施、輸水管破損、溢洪道漏水等問(wèn)題總結(jié)高效的加固處理措施。并結(jié)合環(huán)境影響因素，選擇合適建筑材料和建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)型式。最后對(duì)小型水庫(kù)的管養(yǎng)提出一些建議。對(duì)日后區(qū)內(nèi)水庫(kù)加固和管理有一定指導(dǎo)作用。

[1] SL 189—2013 小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.

[2] SL 106—2017水庫(kù)工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2017.

Reinforcement and maintenance measures of common risks in small reservoirs of Wuhan Jiangxia District

WAN Biao, LIU Fufeng, WU Mingming

(CAMCEWHUDesign&ResearchCo.,Ltd.,Wuhan430075,China)

Topographical and geological conditions as well as operation management requirements of small reservoirs in Wuhan Jiangxia District are combined for efficient reinforcement treatment on reservoir leakage, steep dam slope, height deficiency at the top of dam, no anti-filtration drainage facilities, water pipe breaking, spillway water leakage and other problems. Factors affecting environment are combined for selecting suitable building materials and architectural structure models. Finally, some suggestions are proposed for the maintenance of small reservoirs.

Jiangxia District; small reservoirs; risk removal and reinforcement; maintenance

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.07.018

TV697.1

A

1005-4774(2017)07- 0068- 04