水库大坝除险加固施工方案

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摘要：小型水库经过长久运行易出现安全隐患，影响水库功能发挥，严重可能引发安全事故，因此对小型水库的安全隐患需及时处理，对除险加固工程的施工技术应予以重视。为保障水库除险加固工程施工技术的有效性，在施工前需对水库的病险成因进行深入了解分析，对水库存在的安全隐患提出有效的除险加固施工处理方案。

关键词：小型水库；除险加固工程；施工方案

我国是世界上水库数量最多的国家，现有水库约9.8万座，这些水库在防御洪水灾害和保障国民经济建设中发挥了巨大作用。然而因不少水库建设于建国初期，受当时经济技术条件限制，水文地质资料欠缺，设计标准普遍偏低，加之水库管理落后及设施老化，形成大量的病险水库。一旦这些小型水库出现安全隐患，不但影响工程本身的效益发挥，还会造成下游人民的生命财产安全。随着经济社会的发展，目前国家对许多小型的病险水库越来越重视，并加大对病险水库除险加固工程投资。小型水库的安全隐患种类繁多，产生的因素也较多，本文结合实例，针对水库存在安全隐患，提出相应的除险加固施工方案分析。

1实例概况

某水库枢纽工程建设于1973年，由大坝、放水涵洞、溢洪道组成。水库总库容34万m3，是一座以灌溉、防洪为主兼顾养殖的小（2）型水库。工程规模为小（2）型，工程等别为Ⅴ等，水库设计防洪标准为20年一遇、校核洪水标准为300年一遇。坝顶高程33.10米，最大坝高13米，坝顶长度120米。溢洪道位于左岸，为明渠，进口底高程为30.6米，进口宽6m，最大泄量为41m3/s。水库放水涵洞位于大坝左侧，为钢筋混凝土园管涵，直径0.3m。该枢纽工程存在多处安全隐患，水库大坝运行管理状况差，为使水库工程尽快脱险，及早正常发挥效益，需进行除险加固。根据检测，发现水库坝体、放水涵洞等工程存在渗漏等安全隐患，需采取相应的除险加固处理，本文主要针对该水库大坝存在的安全隐患、施工方案进行深入分析探讨，并选出最优施工加固方案。

2水库大坝的安全隐患

2.1坝体质量。水库大坝为均质土坝，坝体填料主要源于库区的风化残积土，主要成份为轻砂壤土～中壤土，局部为中粗砂、砂质粘土，呈稍密状态，坝体土虽经过碾压，但碾压不均，压实度低，在库水长期浸泡下，局部变得松散，坝体具弱～中透水性。坝基为第四系残坡积砂质粘土、燕山期强～弱风化花岗岩。砂质粘土具弱～微透水性，强～弱风化花岗岩具弱～微透水性。坝基岩土层可视为相对不透水层。2.2渗漏问题。大坝始建成正式蓄水以来，始终带病运行，多次出现险情，虽经多次应急加固处理，险情未从根本上得到治理。存在主要问题有：坝体多次出现渗流异常现象，根据水库除险加固工程检测发现，水库坝体存在多处未贯穿裂缝，坝体背水坡左右两侧坡脚均出现渗漏带，坝脚常年潮湿、积水。2.3渗漏原因。受当时社会经济限制，大坝施工手段落后，质量差，压实度低，施工质量控制不严，且大坝坝基为强～弱风化石灰岩，大坝填筑时，坝底结合部土体较松软，清基较差，形成坝基渗漏。加之大坝建设历史长久，长期受水流侵蚀，大坝内坡杂草丛生，土壤流失严重，水库安全管理条件差、日常管理不到位、无安全检测设施，坝体长久以来没有得到良好的维护，导致坝体的各方面性能下降。如果对此现象不进行及时处理，将导致坝体的结构强度、稳定性、功能性不断受损下降，随时有溃坝的可能，时刻威胁着下游数万亩耕地和人口的生命财产安全，并对当地工农业生产与经济发展产生阻碍作用，需对此高度重视。

3大坝除险加固施工方案

在水利水电工程中，垂直防渗措施主要有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、帷幕灌浆、粘土截渗墙等。本文水库坝体为小型土石坝，针对大坝存在的问题以及坝基地质情况，提出两套防渗加固方案，即方案一为混凝土防渗墙与粘土斜墙结合方案，方案二为高压旋喷防渗墙与冲抓套井粘土井柱结合方案。具体细述如下：方案一：对大坝上部坝身采用粘土斜墙，下部坝基采用混凝土防渗墙。混凝土防渗墙适用于砂砾石地基，一般做法是用冲击钻分段建槽形孔，以泥浆固壁，然后在槽孔内用水下浇注混凝土的方法浇注成墙，墙底嵌入风化基岩。粘土斜墙选用粘粒含量多、塑性指数高的粘土。水库大坝河床部位坝基存在第四系晚更新统残坡积砂质粘土，下部分布燕山期强～弱风化花岗岩，本方案采用粘土斜墙结合混凝土防渗墙进行加固处理，可以截断上部坝身及沿基底面的渗漏通道。方案二：将垂直防渗体分为两个部分，大坝上部坝身采用冲抓套井粘土井柱成墙的方式，下部坝基采用高压旋喷灌浆成墙，施工顺序为先进行粘土井柱施工，完毕后进行高压旋喷灌浆。冲抓套井粘土井柱是用冲抓锥造孔，把原坝身填土抓出，形成直井后回填粘土，孔与孔套接形成一道连续的粘土心墙。同时夯实对井孔壁周围的土体有挤实作用，增加其密实度。下部坝基采用高压旋喷灌浆，选择合适的钻机进行钻孔，之后将灌浆管伸入孔中直至达到设计标深，再将灌浆管的另一端与高压喷射设备相互连接、浆液放置于高压喷洒设备内部。然后调整高压喷射设备的压力参数（一般为20~30MPa），开启高压喷射设备之后，浆液以高压射流形态随着连接组合进入钻孔内，使得坝体内部的土体与浆液混合，待混合体凝固，即可实现防渗加固目的，从而截断上部坝身及沿基底面的渗漏通道。

4施工方案布置及比选

根据水库大坝现状文中提出了具体防渗布置方案，现就上述两种方案的合理性进行对比分析，以确定较为经济合理的施工方案。4.1方案布置。方案一：混凝土防渗墙与粘土斜墙结合防渗方案具体布置，即粘土斜墙布置在坝体上游面，顶部与坝顶齐平，斜墙断面自上而下逐渐加厚，顶部水平宽度3m，底部水平宽8m。混凝土防渗墙设在坝体上游坝脚处，墙顶插入斜墙内深0.50m，墙高3.0m，墙厚0.60m。经计算，采用方案一需工程量为混凝土防渗墙480m2，粘土斜墙13380m3，工程投资71.9万元。方案二：高压旋喷灌浆与冲抓套井粘土井柱结合防渗墙方案具体布置，自坝顶中心线方向布置2排粘土井柱防渗墙，套井直径为1.2m，井距1.0m，排距0.9m，防渗墙有效厚度为1.6m。坝基高压旋喷防渗墙底部深入强风化岩1.0m，顶部伸入粘土井柱内2m。经计算，采用方案二需工程量为粘土井柱2574m2，高压旋喷防渗墙548m，工程投资84.7万元。4.2方案比选。二种防渗方案在技术上都是可行的，均能够达到控制坝体和坝基渗流破坏，降低坝体浸润线的目的。二种方案技术经济分析比较如下：方案一：优点是混凝提防渗墙施工技术容易掌握，对各种地层适应性强，是比较有效和经济的防渗设施。粘土斜墙既可以提高坝体的物理力学指标，对抗滑稳定有利，又可以降低坝体的渗透性，对渗透稳定有利，施工质量易控制。缺点是混凝土截渗墙施工质量要求较高，墙段之间的接缝质量不良常会成为坝基中的安全隐患。方案二：优点是粘土井柱墙防渗直观可靠，施工质量容易控制；下部高压旋喷防渗墙施工速度快，工程适应性强，固结强度高，连接可靠，防渗效果好。缺点是井柱施工和粘土填筑质量易受库水位影响，且坝体开槽对大坝结构性能影响较大，井柱施工周期长。通过二种方案工程量及工程投资比较来看，方案一防渗加固工程总投资71.9万元，方案二防渗加固工程总投资84.7万元，方案一较方案二更经济可靠。综合各方面考虑，最终选择对坝体结构施工影响较小、投资较省的方案一作为大坝防渗加固设计方案。

5结论

本文主要结合实例分析了小型水库大坝病险成因，提出不同的除险加固施工方案，并进行了对比分析，选择较为经济合理的加固处理方案。实例坝体经过除险加固后已健康运行至今，消除了加固前的安全隐患，加固效果显著。说明文中提出的加固方案是经济可行的，在类似的小型水库大坝的除险加固工程中，这种施工加固方案值得借鉴使用。

参考文献

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作者:徐伟荣 单位:安徽长江河道设计研究院