论文部分内容阅读
摘要：文章根据广西小型水库除险加固设计的经验，针对广西小型病险水库的特点，总结了近来小型水库除险加固使用的主要技术措施。
关键词：广西；土石坝；病险水库；除险加固
一、概况
据有关资料统计，截至2009年底，广西已建并在水利系统注册登记的水库共有4351座，其中小型水库4145座，占全区水库总数95.3%，坝型以土石坝居多，也有少数其他坝型。
这些水库多建于上世纪50～70年代，由于当时人力、物力、财力及技术水平限制，多为“三边”工程，建设过程中或多或少留下一些安全隐患，加上使用年代久远，水库未得到及时、彻底的维修加固，致使许多水库都不同程度存在一些病险问题。截至2010年8月，广西共有1725座水库经安全鉴定确定为三类病险水库，其中包括小型水库1683座。2010年是我国启动新一轮《全国小型病险水库除险加固专项规划》的第一年，广西共有559座病险水库被列入本规划，占全区水库总数的13％，比例排在全国第一位；获中央资金支持20.3亿元，列全国第二位。
二、小型水库存在的主要问题
广西小型病险水库主要存在以下问题：（1）坝顶高程不满足防洪要求；（2）大壩填筑土料质量差，坝体渗水；（3）大坝清基不彻底，存在坝体、坝基及绕坝渗漏的现象；（4）小（2）型水库大多面貌形象差，冲刷严重，无护坡；（5）大多小型水库放水系统为穿坝涵管，涵管老化漏水，容易在管壁形成水流通道，水流长期作用严重影响大坝安全；（6）溢洪道一般采用开敞溢流式，溢洪道表面混凝土不同程度的破损、剥蚀，堰面不平整，溢洪道泄流能力不满足要求。（7）水库大坝多年来未进行系统的维修和加固，枢纽建筑由管理单位或者受益村民集资维护，未从根本上解决问题；（8）工程基本未设置大坝安全监测及水情测报系统，水库的防洪调度多靠人工目测预报，其精度和可靠性低，大坝多在山区，上坝公路较窄、坡度陡、路面质量差，水库的防洪调度难度大。
三、小型除险加固设计
（一）提高大坝防洪标准
根据目前防洪标准（GB50201 -94）有关规定， 各水库防洪标准都偏低。提高大坝防洪标准的主要措施有：
1．新建防浪墙。防浪墙可以防止风浪对坝顶的冲刷，墙顶应高于坝顶1.0～1.2m。一般采用浆砌石和钢筋砼形式。
2．“戴帽”加高坝顶。就是从坝顶上直接加高。加高部分，迎水面可以利用防浪墙直立加高；背水面上部坡度加陡一些，与下游坡面相接。限于坝坡稳定的要求，不能加高过大，影响坝坡稳定。一般加高1～2 m ，最大不宜超过3 m。
3．从大坝背水坡培厚加高。这一措施，较比“戴帽”加高工程量大。但采取这一措施却可满足大坝坝坡稳定的要求，以达到规范要求的防洪标准。
（二）土石坝防渗处理
广西小型病险水库大坝渗透形式主要有坝基（包括坝肩）、坝基接触带、坝体渗透等。
土坝坝基接触带和坝体防渗较常用的方法冲（挖）槽防渗墙、高压喷射灌浆、充填灌浆、劈裂灌浆、静压水泥灌浆等。单纯的坝基渗透处理一般通过常规水泥帷幕灌浆可以解决。广西区内大多数病险水库都同时存在坝基、坝体、坝基接触带渗透和坝肩渗透中的两种以上渗透形式，这就要采取综合处理方案才能进行彻底处理。对于小型水库来说，土工膜+基础水泥帷幕灌浆的联合防渗方案也是可以考虑的一种方案。
各种防渗方案均有利有弊，每座水库应根据实际情况选择最适合的防渗方案。高压喷射灌浆需要有能把灌浆设备运到现场的进库道路，而且现场附近需要有可供高压喷射灌浆施工使用的三相电源等，同时，处理的费用相对较高。劈裂灌浆对灌浆技术参数的选择和控制等要求较高，需要施工队伍有较高的技术水平和较丰富施工经验，另外浆施工和灌浆质量检查历时较长。土工膜+坝基帷幕灌浆防渗方案施工相对简单，处理费用相对较低，但水库水位降落时膜后排水问题不好解决，水库水位骤降时，对上游坝坡稳定可能产生不利影响，坝高越高、水库水位骤降幅度越大影响程度越大；其次为了形成完整的防渗体系，土工膜需要与上游坝坡的坡脚及与岸坡交接处衔接成整体，需要彻底放空水库或修建围堰，施工导流问题相对突出。因此，土工膜+坝基水泥帷幕灌浆的联合防渗方案宜用于水库大坝高度较小（比如15m以下）、水库水位骤降幅度较小、有放空条件或施工导流条件较好的小水库。
（三）坝坡稳定
广西小型病险水库坝坡稳定问题大多原因有坝体单薄、坝体渗漏产生渗透破坏、坡脚排水棱体失效，坝体浸润线抬高等。处理时应根据每座水库的具体情况，采取合理可靠的方案进行处理。
1．由于坝顶单薄造成的坝坡稳定问题，一般采取培厚措施。但是由于上游坝坡培厚加固需要彻底放空水库，施工比较麻烦，质量难保证。因此，条件许可时，建议优先采取上游坝坡削坡方式将上游坝坡削成稳定边坡，再在下游坝坡考虑培厚加固的方案。
2．由于坝体渗漏产生破坏、排水棱体失效以及坝体浸润线抬高等造成的坝坡稳定问题，首先必须对坝体渗漏进行防渗处理。排水棱体失效或者无排水棱体的必须新建或翻修排水棱体，增强下游坝坡的排水能力，降低浸润线。
（四）坝内涵管渗漏处理
广西病险小型水库的放水设施绝大多数都采用坝下埋管方式，由于原来施工质量差，加上运行多年结构老化破坏等原因，导致坝内涵管都不同程度存在渗漏现象，长期渗漏使坝内涵管外壁周边土体不断带走，形成渗漏通道，严重威胁大坝安全。因此，坝内涵管渗漏处理是广西小型水库除险加固处理的重点之一。
1．根据现行规范的要求，对于坝内涵管渗漏严重、有条件打隧洞的水库应优先采用打放水隧洞替代原坝内放水涵管方案，封堵原坝内涵管。
2．对于坝内涵管渗漏严重、没有条件打隧洞的水库，宜在原放水涵管附近，采用明挖施工方法，破坝拆除旧放水涵管，新建置于岩基（或原状地基） 上的新放水涵管方案。广西已实施的小型除险加固处理水库，也有不少采用此方案；
3．对于原涵管断面尺寸较大，布置顺直，有条件在原涵管内增设加固结构（如在原涵管内增设衬砌结构或套内衬钢管等） 进行加固处理的坝内涵管时，也可以采用在原涵管内增设加固结构的处理方案。
（五）溢洪道除险加固设计
1．主要存在的问题。广西小型病险水库溢洪道大多数存在的问题有：衬砌边墙低矮， 岩质边坡稳定性差，边墙挡土安全不达标，底板质量差或未衬砌，岩质边坡崩塌严重， 出口消能设施未完善， 泄洪时直接冲击下游。
2．溢洪道除险加固设计
小型病险水库溢洪道除险加固设计一般包含底板衬砌、新建或加高两侧边墙、新建消能防冲设施及修复出口海曼段等。底板衬砌一般采用砼结构，泄槽及消力池段必须做好底部排水处理。溢洪道两侧边墙高度不应小于计算所得水面线高度加安全超高。两侧边墙一般采用浆砌石结构，也有部分采用砼结构。
消能防冲设施需根据每个水库的具体情况选用合理消能方式，目前加固设计最常用的消能防冲方式包括底流消能和挑流消能，采用钢筋砼结构。出口海曼一般不需做两侧边墙，可采用浆砌石结构。
四、结语
1．防洪标准偏低、工程质量差以及建筑物老化失效是目前小型土石坝病险水库的主要问题；
2．广西小型病险水库除险加固是一项紧迫且必要的工程，工程目的是在保证工程原设计规模、效益不减少的前提下，根据工程的实际情况、规模大小、资金要求采取相应的措施消除工程运行过程中已暴露的和潜在的安全隐患；
3．工程加固完成后，必须加强水库的日常运行管理和维护。
关键词：广西；土石坝；病险水库；除险加固
一、概况
据有关资料统计，截至2009年底，广西已建并在水利系统注册登记的水库共有4351座，其中小型水库4145座，占全区水库总数95.3%，坝型以土石坝居多，也有少数其他坝型。
这些水库多建于上世纪50～70年代，由于当时人力、物力、财力及技术水平限制，多为“三边”工程，建设过程中或多或少留下一些安全隐患，加上使用年代久远，水库未得到及时、彻底的维修加固，致使许多水库都不同程度存在一些病险问题。截至2010年8月，广西共有1725座水库经安全鉴定确定为三类病险水库，其中包括小型水库1683座。2010年是我国启动新一轮《全国小型病险水库除险加固专项规划》的第一年，广西共有559座病险水库被列入本规划，占全区水库总数的13％，比例排在全国第一位；获中央资金支持20.3亿元，列全国第二位。
二、小型水库存在的主要问题
广西小型病险水库主要存在以下问题：（1）坝顶高程不满足防洪要求；（2）大壩填筑土料质量差，坝体渗水；（3）大坝清基不彻底，存在坝体、坝基及绕坝渗漏的现象；（4）小（2）型水库大多面貌形象差，冲刷严重，无护坡；（5）大多小型水库放水系统为穿坝涵管，涵管老化漏水，容易在管壁形成水流通道，水流长期作用严重影响大坝安全；（6）溢洪道一般采用开敞溢流式，溢洪道表面混凝土不同程度的破损、剥蚀，堰面不平整，溢洪道泄流能力不满足要求。（7）水库大坝多年来未进行系统的维修和加固，枢纽建筑由管理单位或者受益村民集资维护，未从根本上解决问题；（8）工程基本未设置大坝安全监测及水情测报系统，水库的防洪调度多靠人工目测预报，其精度和可靠性低，大坝多在山区，上坝公路较窄、坡度陡、路面质量差，水库的防洪调度难度大。
三、小型除险加固设计
（一）提高大坝防洪标准
根据目前防洪标准（GB50201 -94）有关规定， 各水库防洪标准都偏低。提高大坝防洪标准的主要措施有：
1．新建防浪墙。防浪墙可以防止风浪对坝顶的冲刷，墙顶应高于坝顶1.0～1.2m。一般采用浆砌石和钢筋砼形式。
2．“戴帽”加高坝顶。就是从坝顶上直接加高。加高部分，迎水面可以利用防浪墙直立加高；背水面上部坡度加陡一些，与下游坡面相接。限于坝坡稳定的要求，不能加高过大，影响坝坡稳定。一般加高1～2 m ，最大不宜超过3 m。
3．从大坝背水坡培厚加高。这一措施，较比“戴帽”加高工程量大。但采取这一措施却可满足大坝坝坡稳定的要求，以达到规范要求的防洪标准。
（二）土石坝防渗处理
广西小型病险水库大坝渗透形式主要有坝基（包括坝肩）、坝基接触带、坝体渗透等。
土坝坝基接触带和坝体防渗较常用的方法冲（挖）槽防渗墙、高压喷射灌浆、充填灌浆、劈裂灌浆、静压水泥灌浆等。单纯的坝基渗透处理一般通过常规水泥帷幕灌浆可以解决。广西区内大多数病险水库都同时存在坝基、坝体、坝基接触带渗透和坝肩渗透中的两种以上渗透形式，这就要采取综合处理方案才能进行彻底处理。对于小型水库来说，土工膜+基础水泥帷幕灌浆的联合防渗方案也是可以考虑的一种方案。
各种防渗方案均有利有弊，每座水库应根据实际情况选择最适合的防渗方案。高压喷射灌浆需要有能把灌浆设备运到现场的进库道路，而且现场附近需要有可供高压喷射灌浆施工使用的三相电源等，同时，处理的费用相对较高。劈裂灌浆对灌浆技术参数的选择和控制等要求较高，需要施工队伍有较高的技术水平和较丰富施工经验，另外浆施工和灌浆质量检查历时较长。土工膜+坝基帷幕灌浆防渗方案施工相对简单，处理费用相对较低，但水库水位降落时膜后排水问题不好解决，水库水位骤降时，对上游坝坡稳定可能产生不利影响，坝高越高、水库水位骤降幅度越大影响程度越大；其次为了形成完整的防渗体系，土工膜需要与上游坝坡的坡脚及与岸坡交接处衔接成整体，需要彻底放空水库或修建围堰，施工导流问题相对突出。因此，土工膜+坝基水泥帷幕灌浆的联合防渗方案宜用于水库大坝高度较小（比如15m以下）、水库水位骤降幅度较小、有放空条件或施工导流条件较好的小水库。
（三）坝坡稳定
广西小型病险水库坝坡稳定问题大多原因有坝体单薄、坝体渗漏产生渗透破坏、坡脚排水棱体失效，坝体浸润线抬高等。处理时应根据每座水库的具体情况，采取合理可靠的方案进行处理。
1．由于坝顶单薄造成的坝坡稳定问题，一般采取培厚措施。但是由于上游坝坡培厚加固需要彻底放空水库，施工比较麻烦，质量难保证。因此，条件许可时，建议优先采取上游坝坡削坡方式将上游坝坡削成稳定边坡，再在下游坝坡考虑培厚加固的方案。
2．由于坝体渗漏产生破坏、排水棱体失效以及坝体浸润线抬高等造成的坝坡稳定问题，首先必须对坝体渗漏进行防渗处理。排水棱体失效或者无排水棱体的必须新建或翻修排水棱体，增强下游坝坡的排水能力，降低浸润线。
（四）坝内涵管渗漏处理
广西病险小型水库的放水设施绝大多数都采用坝下埋管方式，由于原来施工质量差，加上运行多年结构老化破坏等原因，导致坝内涵管都不同程度存在渗漏现象，长期渗漏使坝内涵管外壁周边土体不断带走，形成渗漏通道，严重威胁大坝安全。因此，坝内涵管渗漏处理是广西小型水库除险加固处理的重点之一。
1．根据现行规范的要求，对于坝内涵管渗漏严重、有条件打隧洞的水库应优先采用打放水隧洞替代原坝内放水涵管方案，封堵原坝内涵管。
2．对于坝内涵管渗漏严重、没有条件打隧洞的水库，宜在原放水涵管附近，采用明挖施工方法，破坝拆除旧放水涵管，新建置于岩基（或原状地基） 上的新放水涵管方案。广西已实施的小型除险加固处理水库，也有不少采用此方案；
3．对于原涵管断面尺寸较大，布置顺直，有条件在原涵管内增设加固结构（如在原涵管内增设衬砌结构或套内衬钢管等） 进行加固处理的坝内涵管时，也可以采用在原涵管内增设加固结构的处理方案。
（五）溢洪道除险加固设计
1．主要存在的问题。广西小型病险水库溢洪道大多数存在的问题有：衬砌边墙低矮， 岩质边坡稳定性差，边墙挡土安全不达标，底板质量差或未衬砌，岩质边坡崩塌严重， 出口消能设施未完善， 泄洪时直接冲击下游。
2．溢洪道除险加固设计
小型病险水库溢洪道除险加固设计一般包含底板衬砌、新建或加高两侧边墙、新建消能防冲设施及修复出口海曼段等。底板衬砌一般采用砼结构，泄槽及消力池段必须做好底部排水处理。溢洪道两侧边墙高度不应小于计算所得水面线高度加安全超高。两侧边墙一般采用浆砌石结构，也有部分采用砼结构。
消能防冲设施需根据每个水库的具体情况选用合理消能方式，目前加固设计最常用的消能防冲方式包括底流消能和挑流消能，采用钢筋砼结构。出口海曼一般不需做两侧边墙，可采用浆砌石结构。
四、结语
1．防洪标准偏低、工程质量差以及建筑物老化失效是目前小型土石坝病险水库的主要问题；
2．广西小型病险水库除险加固是一项紧迫且必要的工程，工程目的是在保证工程原设计规模、效益不减少的前提下，根据工程的实际情况、规模大小、资金要求采取相应的措施消除工程运行过程中已暴露的和潜在的安全隐患；
3．工程加固完成后，必须加强水库的日常运行管理和维护。