我國小型病險(xiǎn)水庫病害特點(diǎn)及除險(xiǎn)加固技術(shù)

湯貴仁

（山丹縣霍城河水利管理處，甘肅 張掖734100）

1 引言

我國小型水庫分布范圍較廣，數(shù)量眾多，在農(nóng)業(yè)灌溉、防洪抗洪等方面發(fā)揮著重要的作用。如今受種種因素的影響，小型水庫存在較多的病害問題，因此，有必要對(duì)其病害特點(diǎn)以及除險(xiǎn)加固技術(shù)進(jìn)行探討分析，使其功能作用得以充分發(fā)揮。

2 我國小型病險(xiǎn)水庫的特點(diǎn)

當(dāng)前，我國小型病險(xiǎn)水庫的特點(diǎn)包括：

1）防洪能力有待提升：首先，很多小型病險(xiǎn)水庫已運(yùn)行多年，原有的水庫防洪設(shè)計(jì)已難以滿足相關(guān)規(guī)范的要求；其次，隨著近幾年全球變暖，尤其是降雨量顯著增加，原來的壩頂高程難以滿足當(dāng)下的防洪需要；最后，水庫泄洪道相關(guān)設(shè)施不夠完善，斷面尺寸較小，引發(fā)渠道淤積問題，嚴(yán)重影響了水庫防洪泄洪能力。

2）存在嚴(yán)重的滲漏問題。在水庫的實(shí)際運(yùn)行中，由于種種因素的影響，導(dǎo)致水庫自身結(jié)構(gòu)將受到一定的影響，例如，在西北高寒地區(qū)，晝夜溫差較大，水庫壩體結(jié)構(gòu)容易損壞，出現(xiàn)了滲流問題。

3）水庫整體結(jié)構(gòu)安全性不足。對(duì)于小型病險(xiǎn)水庫，由于種種病害的影響，導(dǎo)致自身結(jié)構(gòu)安全存在一些問題。比如，小型水庫的壩體由于壩坡過于陡峭，下游壩體有較高的浸潤線，導(dǎo)致壩體不穩(wěn)定問題加重；在水壩基礎(chǔ)部分，分布有高含水量的淤泥層，從而對(duì)壩坡抗滑穩(wěn)定性能造成嚴(yán)重的影響；受壩體填土固結(jié)沉降作用影響，致使壩體出現(xiàn)嚴(yán)重的變形，從而很容易在外界因素的干擾下引發(fā)裂縫、坍塌、滑坡等安全問題[1]。

又如，針對(duì)小型水庫溢洪道，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均為敞開式，同時(shí)，采用漿砌結(jié)構(gòu)，實(shí)際保護(hù)性能也比較差。在具體病害表現(xiàn)上，主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：（1）在水流常年的沖刷作用下，襯砌結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重影響了設(shè)施的消能功能；（2）部分渠道沒有進(jìn)行襯砌，生長出較多雜草，在雨季來臨時(shí)，受雜草阻擋的影響，嚴(yán)重削弱了渠道過流能力；（3）溢洪道進(jìn)出口堆積較多污泥，在污泥的影響下，過流面不斷縮小，容易引發(fā)各種安全問題。

再如，水庫輸水涵管結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉，但是，很多涵管結(jié)構(gòu)已使用多年，老化失修，導(dǎo)致涵管表面出現(xiàn)較多裂縫，漏水較為嚴(yán)重，對(duì)農(nóng)業(yè)正常灌溉造成嚴(yán)重的影響。

4）抗震性能較弱。部分小型病險(xiǎn)水庫在初次進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，出于成本考慮，沒有做好抗震設(shè)計(jì)，抗震設(shè)施較為簡陋。

3 我國小型病險(xiǎn)水庫的病害原因分析

導(dǎo)致我國小型病險(xiǎn)水庫出現(xiàn)病害的原因主要包括：

1）在勘察設(shè)計(jì)方面，受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等因素，沒有做好水文地質(zhì)條件的勘察工作，缺乏對(duì)地質(zhì)情況的全面了解，雖然進(jìn)行了防滲設(shè)施的鋪設(shè)，但是，由于防滲設(shè)施的長度或厚度不足，在水庫的后續(xù)運(yùn)行中，很容易由于滲水壓力的影響，導(dǎo)致水庫壩體出現(xiàn)滲漏問題。

2）在小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固施工過程中，造成水庫出現(xiàn)病害的原因主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）施工材料不達(dá)標(biāo)，不利于施工質(zhì)量的提升，土料含水量較大，碾壓施工不滿足設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致水庫后續(xù)運(yùn)行過程中過早出現(xiàn)了病害問題；（2）缺乏全面的施工管理，施工人員取土較為隨意，導(dǎo)致水庫天然地質(zhì)防護(hù)遭受破壞而失去防滲作用；（3）在施工過程中，填土不夠均勻，嚴(yán)重影響了壩體的壓實(shí)效果，壩體內(nèi)部存在漏壓的虛土層，在水庫的后續(xù)使用中，容易在虛土層中出現(xiàn)集中滲流問題。

3）外界各種不良因素的影響。比如，高寒地區(qū)晝夜溫差大，壩體結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部均含有一定的自由水，容易結(jié)冰造成體積膨脹，從而對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部造成破壞，引發(fā)各種病害問題；又如，很多小型病害水庫還會(huì)受到白蟻的侵害，在汛期，洪水會(huì)順著白蟻巢穴侵入壩體內(nèi)部，在滲流壓力的作用下，導(dǎo)致水庫結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重的破壞影響，引發(fā)各種病害問題。

4 我國小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)分析

4.1 瀝青混凝土防滲加固技術(shù)

瀝青混凝土防滲加固技術(shù)主要應(yīng)用于水庫渠道防滲加固，該防滲加固技術(shù)以瀝青為膠結(jié)劑，并與混凝土骨料（如碎石、砂等）混和在一起，經(jīng)過加熱、壓實(shí)，形成穩(wěn)定性較強(qiáng)的防滲材料。這種防滲材料有諸多優(yōu)點(diǎn)，如滲漏損失較小，耐久性、抗堿類腐蝕能力強(qiáng)，防滲有效期限可達(dá)30 年。不僅如此，在完成瀝青混凝土防滲加固后，得益于材料本身的柔性和黏附性，加固的泄洪渠道有一定的自我愈合能力，適合應(yīng)用于小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固[2]。更為重要的是，該防滲加固技術(shù)具有良好的凍脹變形適應(yīng)性，即使在-27 ℃的低溫下，仍具備一定的柔性，有非常強(qiáng)大的抗凍能力，并且本身容易修補(bǔ)，因此，適合高寒地區(qū)的水庫加固。但這一防滲加固技術(shù)也有一定的局限性，如瀝青材料源不足，施工工藝較為復(fù)雜，并且實(shí)際要求較高等，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要綜合考慮，謹(jǐn)慎選擇。

4.2 防洪安全加固技術(shù)

應(yīng)用防洪安全加固技術(shù)時(shí)，主要目的是進(jìn)一步提高水庫的泄洪能力，減少洪水對(duì)水庫的沖擊影響，可從以下幾方面著手：（1）不斷增加壩高，若水庫大壩實(shí)際高程難以滿足當(dāng)下的防洪需要，可結(jié)合壩頂路面做好相應(yīng)的加固改造措施。具體來說，在壩體上游側(cè)，可以加設(shè)混凝土防浪墻，墻體高度控制在1.2m 以內(nèi)；若大壩欠高比較小，但壩體本身足有安全，經(jīng)過縝密的計(jì)算論證，可采取加固壩頂方式，一般加高高度控制在2～3m。若壩頂實(shí)際高程比較低，與計(jì)算高程有著較大的差距，可以選擇加高壩坡，并提升壩坡的厚度。（2）促使水庫溢洪道泄洪能力得到顯著的提升[3]。在實(shí)際實(shí)施過程中，可充分結(jié)合實(shí)際，通過增大溢洪道過流斷面，完善溢洪道相關(guān)設(shè)施，做好溢洪道加固等，有效提升溢洪道泄洪能力。（3）將上述2 種技術(shù)措施聯(lián)合在一起?？蛇x擇在大壩上、下游，做好壩體培厚加高措施。若大壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定不足，并且受下游地形條件限制，水庫水位較低時(shí)，可選擇在壩體上游，做培厚加高措施；大壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定不足，但下游實(shí)際地形條件相對(duì)有利，水庫有著較高的水位時(shí)，可選擇在下游壩體位置處，做好培厚加高措施。若壩體滲漏問題比較嚴(yán)重，可選擇在壩體上游，建設(shè)黏土斜墻，有效培厚加固加高壩體，有效解決壩體滲漏問題。

4.3 結(jié)構(gòu)安全加固技術(shù)

針對(duì)土石壩結(jié)構(gòu)，進(jìn)行加固時(shí)，可采取以下措施：（1）針對(duì)壩體出現(xiàn)的裂縫，可選擇黏土充填灌漿技術(shù)；（2）若壩體抗滑穩(wěn)定不足，在壩體坡腳選擇干砌石加固技術(shù)進(jìn)行加固穩(wěn)定；（3）部分小型水庫由于年久失修，導(dǎo)致上下游護(hù)坡存在破損嚴(yán)重的問題，加強(qiáng)對(duì)水庫護(hù)坡的改造。在壩體上游，可選擇現(xiàn)澆混凝土技術(shù)進(jìn)行護(hù)坡改造。壩體下游的護(hù)坡，可選擇塊石護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行改造。針對(duì)溢洪道結(jié)構(gòu)加固，一方面要在原本的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)寬處理，另一方面還應(yīng)加強(qiáng)溢洪道的清淤工作，做好結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布置，避免經(jīng)過地質(zhì)不良的地段。此外，針對(duì)溢洪道結(jié)構(gòu)破損部位，需要加強(qiáng)修復(fù)。針對(duì)輸水涵管結(jié)構(gòu)，一方面，針對(duì)現(xiàn)有的涵管加強(qiáng)修復(fù)，提升涵管輸水能力；另一方面，對(duì)破損較為嚴(yán)重的涵管重新進(jìn)行更換，降低涵管滲漏問題。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)下很多小型病害水庫存在滲漏嚴(yán)重、防洪薄弱等一系列病害問題，不僅不利于水庫的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還嚴(yán)重限制了其在農(nóng)業(yè)灌溉與防洪抗洪方面的作用。因此，要提高對(duì)小型水庫除險(xiǎn)加固的重視程度，采取針對(duì)性的除險(xiǎn)加固措施，有效保護(hù)小型水庫安全穩(wěn)定運(yùn)行。