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摘要：水库在防洪、灌溉、发电、航运、城乡供水和水产养殖等方面发挥了巨大的经济效益和社会效益，对促进国民经济发展，保障广大人民生命财产安全起了巨大的作用。由于历史的原因，加上缺乏经验，造成很多水库防洪标准低、工程质量差，加上长期以来未形成良性运行管理机制，对工程缺乏必要的维修加固，致使病险水库大量存在，严重威胁人民生命财产的安全。本文探讨了病险水库除险加固中的主要技术措施。
关键词：病险水库；除险加固；技术；措施
我国擁有数量庞大，规模不一的水库项目。其中有非常多的项目都是建设于上个世纪的时候，由于当时的建设条件有限，虽然它们为所在地区的经济发展贡献了非常巨大的力量，不过因为长时间的运行，加上原有的条件等的限制，导致其面临十分严重的损害问题，而正是因为这些问题的存在导致这些项目无法按照原有的功能来进行工作，严重的制约了下段地区的群众的日常生活，不利于开展有效地管理活动。针对这种问题，国家相关部门积极的开展应对措施，进行除险加固。
一、病险水库除险加固的必要性
1、严重威胁人民生命财产安全。水库拦蓄有数千万立方米的水，如果出现垮坝失事，将会引起支流水位升高，农田淹没，对下游地区造成灾难性的影响。
2、降低调蓄能力。水库工程病险隐患的存在，一方面会使工程自身安全运行得不到保障；另一方面，由于不得不采取限制蓄水的措施，汛期到来时水库调蓄能力减低，影响下游区域的安全。
3、水资源得不到充分利用。我国水资源比较紧缺，人均占有量少，尤其是近两年来，受气候影响，降水量明显偏少，水资源时空分布不均。资源性或工程性缺水严重制约了经济社会的发展。水库是重要的水源工程，如不能正常拦蓄水源，必然浪费资源，加剧水资源的供需矛盾。
4、水生态环境恶化。由于缺乏有效的管理，造成水库水体富营养化、水质恶化，水库库区、坝区环境脏、乱、差，生态环境遭到破坏。水库工程面貌与环境状况同经济社会发展和现代化进程极不适应。
经济社会的快速发展，人民生活水平的不断提高，城市化、工业化进程的不断加快，对水资源的依赖度也逐步提高，广大群众迫切要求改善病险水库状况，提高水库防洪除涝能力，保障经济社会持续稳定发展。
二、病险水库大坝常见病害及垮坝原因
1、防洪标准低：即大坝坝顶高程或泄水建筑物能力不足。
2、大坝稳定性差：主要表现在土坝管涌、流土、接触冲刷等；浆砌石坝出现溶滤破坏。
3、坝体、坝基、坝肩渗漏严重：主要是坝体裂缝以及抗滑稳定与结构强度不满足规范要求。
4、输、放水及泄洪建筑物老化、失修较为严重：主要是渗流稳定与结构强度不满足规范要求。
5、金属结构及机电设备不能正常运转：金属结构与机电设备超过报废折旧年限，无备用电源，无法正常可靠运转，严重影响水库安全。
6、管理设施、观测设备不完善：管理队伍自身的技术原因及管理设备的老化得不到更新，致使多大坝的监测和管理不到位。
7、抗震标准低：大坝抗震稳定安全系数低于现行规范或存在地震液化可能性。
8、另外，水库淤积、山体滑坡、软基、蚁害等也是不容忽视的问题。垮坝是病险水库最常见的危险方式之一，具体表现在：漫顶导致垮坝、渗流破坏导致垮坝、结构破坏、溢洪道破坏、坝下埋管等其他方面。
三、病险水库除险加固中的主要技术措施
1、加高大坝
（1）土石坝
a）加设防浪墙。对无防浪墙的大坝，经复核，坝体结构满足正常运用要求，可通过在坝顶上游加设防浪墙的方法加高大坝，防浪墙高一般1.0～1.2 m。
b）加高大坝。一般在下游坡培厚加高较为有利，可不放空水库，保持水库一定的运行效益。但坝坡稳定安全度不够时，应结合坝坡稳定选择在上游或下游培厚加高。
（2）混凝土坝
混凝土坝加高主要有两种方法：①在原坝顶上浇筑混凝土加高大坝，同时在大坝上游面或下游面扩大断面；②采用竖向预应力锚索将上部新浇混凝土与原坝体及坝基锚固成整体。其中大坝新、老混凝土接合面可采用植筋和涂界面胶方法进行加固处理，以保证新、老混凝土的整体受力性能。
a）扩大断面加高。我国丹江口水利枢纽工程大坝分两期建设，后期作为南水北调中线水源工程，采用在下游坡扩大断面的方法加高大坝14.6 m。对新、老混凝土结合问题先后进行了3 次现场试验，第一次主要进行斜坡结合试验和水泥性能试验；第二次进行垂直面的新老混凝土结合试验；第三次主要总结前两次试验的经验，进行垂直面新老混凝土结合试验。试验中对混凝土材料、施工工艺、温控措施、新老混凝土结合面的处理措施进行了全面研究，通过埋设温度计、测缝计、钢筋计以及钻孔取芯、注水试验等手段，取得了大量的资料。通过试验得出以下结论：加强温控措施，限制混凝土最高温度不超过26～28℃；斜坡面上新老混凝土是能够结合的；垂直面新老混凝土结合面受年气温变化影响，有脱开的可能，需采取相应结构措施，才能保证新、老混凝土联合受力。
为改善大坝加高后运用期坝体及坝基应力状况，大坝加高采用以下措施：贴坡混凝土浇筑时控制库水位，减少坝体变形；适当加大贴坡混凝土厚度和坝底宽度，使坝踵压应力保持不小于0.2 MPa，以抵消新混凝土温降可能产生的拉应力；采用高标号混凝土，使其弹模值接近老混凝土弹模；拆除老坝体突出部位混凝土，避免应力集中；从严采用温控标准，混凝土最高温度控制在年平均气温以上10℃左右，并在龄期一个月以内冷却到年平均气温（≤16℃）；加强新浇混凝土的养护，以尽量减小温度应力及减少混凝土裂缝。
2、水库大坝断面加固
使水库大坝达到防洪标准的工程措施有：? 加高大坝，增加水库调蓄洪水的能力；? 改扩建或增建泄水建筑物，如溢洪道、隧洞或涵管等，需经过技术经济比较，确定是采用加高大坝还是增大泄洪能力，有时两者同时采用也是技术经济可行的。如大坝迎、背水坡不满足稳定要求，也需要对大坝断面进行培厚加固。适当加高大坝，常采用如下形式： （1）“ 戴帽”加高。即从坝顶上直接加高，迎水面可用防浪墙直立加高，背水面上部坡度加陡一些，可通过稳定分析确定，如加高高度不大（如1～ 2 m）。本方法往往是经济的。
（2）从大坝背水面培厚加高。当“ 戴帽”加高不满足要求时，需从大坝背水坡培厚加高，以满足大坝稳定渗流条件。也有少数工程条件允许从迎水面培厚加高。对土石坝一般要求背水面加培宜用风化料等透水料，迎水面加培宜用粘土、壤土料。
b）预应力锚索加高。在加高的混凝土坝上游布置竖向预应力锚索，既可提高大坝抗滑稳定性，又可提高大坝的抗弯能力，且可在不降低水库运行水位的条件下进行，经济效益较为突出。国外许多国家采用此法进行大坝加高，如澳大利亚有一批20 世纪五六十年代修建的大坝，因洪水标准偏低，采用该方法进行了加高。
3、水库大坝防渗措施
（1）对混凝土坝、浆砌石坝等坝型，应比选坝体及坝基灌浆防渗加固与坝体在迎水面重建（或加固）防渗板下接基岩帷幕灌浆方案，选择技术可行、施工简单、经济合理的方案。
（2）對混凝土面板堆石坝，应对防渗面板及与基岩接触进行加固。如湖南省株树桥水库大坝为混凝土面板堆石坝，坝高70 m，总库容2. 78 亿m3，水库蓄水运行以来，大坝出现严重的漏水现象，到1999 年已超过2 500 LPs，经采取多种措施检查，认为主要是混凝土面板遭到严重的破坏，后采取了修复面板，对面板结构缝和裂缝宽度大于0. 2 mm 的贯穿性裂缝采用止水材料封堵等综合处理技术，加固后该坝已运行正常。
（3）对病险土石坝防渗处理（坝体防渗处理、坝基防渗处理），可选用混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、冲抓套井粘土回填防渗墙、水泥土搅拌桩防渗墙、土工膜防渗、粘土斜墙防渗、帷幕灌浆等措施。
混凝土防渗墙主要采用钻凿、锯槽、液压开槽机、射水、薄抓斗等工法，在坝体或地基中建造槽形孔，以泥浆固壁，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土，以达到防渗目的。
早期的混凝土防渗墙主要采用乌卡斯冲击钻机施工，成墙厚度一般为0. 8 m，价格较高。20 世纪80 年代后，施工工法又出现了锯槽、液压开槽、射水及薄型抓斗等多种成墙方法，墙体厚度愈来愈薄，在土层、砂层或砂砾石层可减薄到0. 1 m，造价也大大降低。墙体深度愈来愈大，如三峡工程二期上游土石围堰最大墙高74 m，黄河小浪底工程右岸坝基防渗墙深度已达81. 9 m。水库大坝加固中混凝土防渗墙厚度常用0. 3～ 0. 6 m，根据计算确定，一般用常态混凝土。墙厚0. 2～ 0. 3 m 的混凝土防渗墙，在长江干堤加固中大量采用，均取得了成功。对于坝基要求进行帷幕灌浆的工程，宜在钻孔后的槽孔中预埋灌浆管，再浇筑防渗墙混凝土，则墙体厚度宜等于或大于0. 6 m，以利施工。三峡工程二期上游土石围堰基岩灌浆采用在混凝土防渗墙内预埋灌浆管，帷幕灌浆取得了成功，经验可供借鉴。目前病险土石坝防渗加固采用混凝土防渗墙防渗加固的工程较多，如湖北蒲圻陆水水库、安徽卢村水库、江西老营盘水库、湖北省青山水库、湖北省徐家河水库等。需要指出的是，对于基岩帷幕灌浆，应采取顶部混凝土盖重等措施，以保证灌浆质量。
总之，由于病险水库长期带病运行，有可能造成人员的重大伤亡和财产的巨大损失。特别是随着我国经济社会的迅速发展，在确保人民群众生命财产安全的角度来讲，任何一个地区都淹不得、淹不起。早期投入有限的人力、物力和财力，花比较小的代价，对水库进行必要的评估以及除险加固与安全修复，既可消除病险水库的危险，又能避免发生严重的灾难损失。加固是一项利国利民的工作。只有不断引进和完善病险水库除险加固新技术，才能保障人民的生命财产安全和国家的长期发展。
参考文献：
[1]沈旗扬. 对小型水库除险加固技术探讨[J]. 科技与企业. 2012（15）
[2]李树芝. 中小型水库病险水库除险改造相关问题分析[J]. 科技致富向导. 2012（05）
[3]邓吉明，靳志国，冯国庚. 东河水库除险加固工程施工技术控制[J]. 东北水利水电. 2008（11）
[4]刘召. 东榆林水库除险加固工程施工技术[J]. 山西水利. 2007（03）
关键词：病险水库；除险加固；技术；措施
我国擁有数量庞大，规模不一的水库项目。其中有非常多的项目都是建设于上个世纪的时候，由于当时的建设条件有限，虽然它们为所在地区的经济发展贡献了非常巨大的力量，不过因为长时间的运行，加上原有的条件等的限制，导致其面临十分严重的损害问题，而正是因为这些问题的存在导致这些项目无法按照原有的功能来进行工作，严重的制约了下段地区的群众的日常生活，不利于开展有效地管理活动。针对这种问题，国家相关部门积极的开展应对措施，进行除险加固。
一、病险水库除险加固的必要性
1、严重威胁人民生命财产安全。水库拦蓄有数千万立方米的水，如果出现垮坝失事，将会引起支流水位升高，农田淹没，对下游地区造成灾难性的影响。
2、降低调蓄能力。水库工程病险隐患的存在，一方面会使工程自身安全运行得不到保障；另一方面，由于不得不采取限制蓄水的措施，汛期到来时水库调蓄能力减低，影响下游区域的安全。
3、水资源得不到充分利用。我国水资源比较紧缺，人均占有量少，尤其是近两年来，受气候影响，降水量明显偏少，水资源时空分布不均。资源性或工程性缺水严重制约了经济社会的发展。水库是重要的水源工程，如不能正常拦蓄水源，必然浪费资源，加剧水资源的供需矛盾。
4、水生态环境恶化。由于缺乏有效的管理，造成水库水体富营养化、水质恶化，水库库区、坝区环境脏、乱、差，生态环境遭到破坏。水库工程面貌与环境状况同经济社会发展和现代化进程极不适应。
经济社会的快速发展，人民生活水平的不断提高，城市化、工业化进程的不断加快，对水资源的依赖度也逐步提高，广大群众迫切要求改善病险水库状况，提高水库防洪除涝能力，保障经济社会持续稳定发展。
二、病险水库大坝常见病害及垮坝原因
1、防洪标准低：即大坝坝顶高程或泄水建筑物能力不足。
2、大坝稳定性差：主要表现在土坝管涌、流土、接触冲刷等；浆砌石坝出现溶滤破坏。
3、坝体、坝基、坝肩渗漏严重：主要是坝体裂缝以及抗滑稳定与结构强度不满足规范要求。
4、输、放水及泄洪建筑物老化、失修较为严重：主要是渗流稳定与结构强度不满足规范要求。
5、金属结构及机电设备不能正常运转：金属结构与机电设备超过报废折旧年限，无备用电源，无法正常可靠运转，严重影响水库安全。
6、管理设施、观测设备不完善：管理队伍自身的技术原因及管理设备的老化得不到更新，致使多大坝的监测和管理不到位。
7、抗震标准低：大坝抗震稳定安全系数低于现行规范或存在地震液化可能性。
8、另外，水库淤积、山体滑坡、软基、蚁害等也是不容忽视的问题。垮坝是病险水库最常见的危险方式之一，具体表现在：漫顶导致垮坝、渗流破坏导致垮坝、结构破坏、溢洪道破坏、坝下埋管等其他方面。
三、病险水库除险加固中的主要技术措施
1、加高大坝
（1）土石坝
a）加设防浪墙。对无防浪墙的大坝，经复核，坝体结构满足正常运用要求，可通过在坝顶上游加设防浪墙的方法加高大坝，防浪墙高一般1.0～1.2 m。
b）加高大坝。一般在下游坡培厚加高较为有利，可不放空水库，保持水库一定的运行效益。但坝坡稳定安全度不够时，应结合坝坡稳定选择在上游或下游培厚加高。
（2）混凝土坝
混凝土坝加高主要有两种方法：①在原坝顶上浇筑混凝土加高大坝，同时在大坝上游面或下游面扩大断面；②采用竖向预应力锚索将上部新浇混凝土与原坝体及坝基锚固成整体。其中大坝新、老混凝土接合面可采用植筋和涂界面胶方法进行加固处理，以保证新、老混凝土的整体受力性能。
a）扩大断面加高。我国丹江口水利枢纽工程大坝分两期建设，后期作为南水北调中线水源工程，采用在下游坡扩大断面的方法加高大坝14.6 m。对新、老混凝土结合问题先后进行了3 次现场试验，第一次主要进行斜坡结合试验和水泥性能试验；第二次进行垂直面的新老混凝土结合试验；第三次主要总结前两次试验的经验，进行垂直面新老混凝土结合试验。试验中对混凝土材料、施工工艺、温控措施、新老混凝土结合面的处理措施进行了全面研究，通过埋设温度计、测缝计、钢筋计以及钻孔取芯、注水试验等手段，取得了大量的资料。通过试验得出以下结论：加强温控措施，限制混凝土最高温度不超过26～28℃；斜坡面上新老混凝土是能够结合的；垂直面新老混凝土结合面受年气温变化影响，有脱开的可能，需采取相应结构措施，才能保证新、老混凝土联合受力。
为改善大坝加高后运用期坝体及坝基应力状况，大坝加高采用以下措施：贴坡混凝土浇筑时控制库水位，减少坝体变形；适当加大贴坡混凝土厚度和坝底宽度，使坝踵压应力保持不小于0.2 MPa，以抵消新混凝土温降可能产生的拉应力；采用高标号混凝土，使其弹模值接近老混凝土弹模；拆除老坝体突出部位混凝土，避免应力集中；从严采用温控标准，混凝土最高温度控制在年平均气温以上10℃左右，并在龄期一个月以内冷却到年平均气温（≤16℃）；加强新浇混凝土的养护，以尽量减小温度应力及减少混凝土裂缝。
2、水库大坝断面加固
使水库大坝达到防洪标准的工程措施有：? 加高大坝，增加水库调蓄洪水的能力；? 改扩建或增建泄水建筑物，如溢洪道、隧洞或涵管等，需经过技术经济比较，确定是采用加高大坝还是增大泄洪能力，有时两者同时采用也是技术经济可行的。如大坝迎、背水坡不满足稳定要求，也需要对大坝断面进行培厚加固。适当加高大坝，常采用如下形式： （1）“ 戴帽”加高。即从坝顶上直接加高，迎水面可用防浪墙直立加高，背水面上部坡度加陡一些，可通过稳定分析确定，如加高高度不大（如1～ 2 m）。本方法往往是经济的。
（2）从大坝背水面培厚加高。当“ 戴帽”加高不满足要求时，需从大坝背水坡培厚加高，以满足大坝稳定渗流条件。也有少数工程条件允许从迎水面培厚加高。对土石坝一般要求背水面加培宜用风化料等透水料，迎水面加培宜用粘土、壤土料。
b）预应力锚索加高。在加高的混凝土坝上游布置竖向预应力锚索，既可提高大坝抗滑稳定性，又可提高大坝的抗弯能力，且可在不降低水库运行水位的条件下进行，经济效益较为突出。国外许多国家采用此法进行大坝加高，如澳大利亚有一批20 世纪五六十年代修建的大坝，因洪水标准偏低，采用该方法进行了加高。
3、水库大坝防渗措施
（1）对混凝土坝、浆砌石坝等坝型，应比选坝体及坝基灌浆防渗加固与坝体在迎水面重建（或加固）防渗板下接基岩帷幕灌浆方案，选择技术可行、施工简单、经济合理的方案。
（2）對混凝土面板堆石坝，应对防渗面板及与基岩接触进行加固。如湖南省株树桥水库大坝为混凝土面板堆石坝，坝高70 m，总库容2. 78 亿m3，水库蓄水运行以来，大坝出现严重的漏水现象，到1999 年已超过2 500 LPs，经采取多种措施检查，认为主要是混凝土面板遭到严重的破坏，后采取了修复面板，对面板结构缝和裂缝宽度大于0. 2 mm 的贯穿性裂缝采用止水材料封堵等综合处理技术，加固后该坝已运行正常。
（3）对病险土石坝防渗处理（坝体防渗处理、坝基防渗处理），可选用混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、冲抓套井粘土回填防渗墙、水泥土搅拌桩防渗墙、土工膜防渗、粘土斜墙防渗、帷幕灌浆等措施。
混凝土防渗墙主要采用钻凿、锯槽、液压开槽机、射水、薄抓斗等工法，在坝体或地基中建造槽形孔，以泥浆固壁，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土，以达到防渗目的。
早期的混凝土防渗墙主要采用乌卡斯冲击钻机施工，成墙厚度一般为0. 8 m，价格较高。20 世纪80 年代后，施工工法又出现了锯槽、液压开槽、射水及薄型抓斗等多种成墙方法，墙体厚度愈来愈薄，在土层、砂层或砂砾石层可减薄到0. 1 m，造价也大大降低。墙体深度愈来愈大，如三峡工程二期上游土石围堰最大墙高74 m，黄河小浪底工程右岸坝基防渗墙深度已达81. 9 m。水库大坝加固中混凝土防渗墙厚度常用0. 3～ 0. 6 m，根据计算确定，一般用常态混凝土。墙厚0. 2～ 0. 3 m 的混凝土防渗墙，在长江干堤加固中大量采用，均取得了成功。对于坝基要求进行帷幕灌浆的工程，宜在钻孔后的槽孔中预埋灌浆管，再浇筑防渗墙混凝土，则墙体厚度宜等于或大于0. 6 m，以利施工。三峡工程二期上游土石围堰基岩灌浆采用在混凝土防渗墙内预埋灌浆管，帷幕灌浆取得了成功，经验可供借鉴。目前病险土石坝防渗加固采用混凝土防渗墙防渗加固的工程较多，如湖北蒲圻陆水水库、安徽卢村水库、江西老营盘水库、湖北省青山水库、湖北省徐家河水库等。需要指出的是，对于基岩帷幕灌浆，应采取顶部混凝土盖重等措施，以保证灌浆质量。
总之，由于病险水库长期带病运行，有可能造成人员的重大伤亡和财产的巨大损失。特别是随着我国经济社会的迅速发展，在确保人民群众生命财产安全的角度来讲，任何一个地区都淹不得、淹不起。早期投入有限的人力、物力和财力，花比较小的代价，对水库进行必要的评估以及除险加固与安全修复，既可消除病险水库的危险，又能避免发生严重的灾难损失。加固是一项利国利民的工作。只有不断引进和完善病险水库除险加固新技术，才能保障人民的生命财产安全和国家的长期发展。
参考文献：
[1]沈旗扬. 对小型水库除险加固技术探讨[J]. 科技与企业. 2012（15）
[2]李树芝. 中小型水库病险水库除险改造相关问题分析[J]. 科技致富向导. 2012（05）
[3]邓吉明，靳志国，冯国庚. 东河水库除险加固工程施工技术控制[J]. 东北水利水电. 2008（11）
[4]刘召. 东榆林水库除险加固工程施工技术[J]. 山西水利. 2007（03）