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[摘 要] 当前，小型水库问题突出，已经成为我国水库大坝安全管理的难点和薄弱环节。因此，我们必须要对中小型病险水库进行除险加固，以确保水库安全，充分发挥防洪和兴利效益。
[关键词] 水库；加固；防渗
一、我国小型水库现状分析
我国人均水资源占有量只有2300m3，约为世界人均水平的 1/4。我国不仅水资源总量明显不足，而且水资源的时空分布极不均衡，区域性缺水和季节性缺水严重。我国水资源时空分布不均的特点决定水库建设一直在我国经济建设过程中处于比较重要的地位。水库的合理开发也带来了巨大的社会效益和经济效益。水库是防御江河洪水、发展农业灌溉和为城乡经济生活提供用水等方面的重要基础设施之一，兴建水库可以调节利用水资源，除害兴利，促进国民经济发展和保障人民生命财产安全，水库在水利建设中占有重要的地位，而作为水库枢纽工程中主要构筑物之一的大坝，对水库的安全运行起着至关重要的作用。建国以来，我国已建成大、中、小型水库 8.7 万多座，其中我国有小型水库 8.3 万多座，库容在10万m3～1000万m3之间，多数为土石坝,其中一部分为病险水库，安全形式极其严峻。小型水库数量众多。有些省一个县就有 100 多座小型水库；大坝及其附属建筑物建设施工质量差、隐患多；基本无水情、工情等安全监测设施；设计、施工和运用的基础资料极其匮乏，甚至缺失。近年资料统计，中国溃坝事件中小型水库占 96.4%，这个数据充分说明了关注小型水库安全的重要性和必要性。
二、小型水库病险分析
1、坝体边坡不稳定。土质防渗体土石坝主要有均质坝、心墙坝、斜墙坝等，其结构安全主要包括坝坡是否稳定，坝顶宽度是否满足运行、防汛、交通要求，坝顶防浪墙是否连续、满足防渗要求，以及大坝变形是否导致不均匀沉降乃至裂缝等。1）大坝边坡过陡。大多数土石坝坝坡偏陡，边坡比大于 1：2，甚至大于 1：1.5，对坝体稳定极为不利。2）大坝渗漏。浸润线较高，坝坡不稳定。3）坝体填筑质量差，不符合规范要求。表现为各种土体颗粒混杂，压实质量差，渗透性大，施工段与分层之间碾压不实。2、坝顶结构不合理。坝顶宽度狭窄，有的甚至不足 1m，表面高低不平，影响运行及防汛。防浪墙裂缝、沉陷严重，结构老化。多数坝顶无安全防护。3、土坝与混凝土建筑物的连接。土坝与混凝土建筑物的连接往往是土坝工程中的薄弱环节，土石坝与混凝土坝、溢洪道、涵管等建筑物的连接，因为接触面渗径偏短，填筑不密实，下游未设反滤层或设置不能满足要求。土石坝与混凝土建筑物接触面垂直导致因不均匀沉降而产生裂缝脱开等危及大坝安全。4、土坝护坡破坏。土坝护坡破坏严重，迎水坝面冲刷严重，出现大面积的塌落、沉陷，干砌石护坡砌筑质量差，块径小，反滤层被冲刷、掏空，失去反滤作用，更有甚者，迎水坝面为草皮护坡，极易被冲刷，出现滑坡溃坝的危险。多数背水坡护坡的草皮护坡植被极差或者坝面裸露，坝面出现许多冲沟，常年造成水土流失，危及大坝的安全。5、坝基渗流。由于施工时大坝清基不彻底，坝基坐落在透水性较强的覆盖层上，或坐落在裂隙发育、透水性较大、未进行防渗处理或处理不完善的岩基上，致使大坝下游坝脚或坝下游出现渗漏，或者均质坝下游坡出现散渗。6、坝肩渗漏。由于施工时坝肩裂缝发育、透水性较大的基岩未进行防渗处理或处理不完善，致使两岸坝坡与岸坡结合处下游出现渗漏。7、坝体及防渗墙渗漏。由于施工时防渗体或坝体填筑质量差，压实度及渗透性不满足规范要求；或大坝变形较大，引起防渗体开裂；防渗体厚度不够；或防渗体无反滤保护或保护不合要求等。致使大坝下游坝脚或坝坡出现渗漏，有些渗漏随时间增长渗漏量增长。8、下游排水体及反滤料淤堵，造成坝体浸润线抬高，局部位势集中，渗流比降增大，致使下游坝坡出现渗漏。
三、我国小型病险水库加固措施
1、加高大坝，增加调蓄能力
适当加高大坝高度，可以较大地增加库容，加大调蓄能力，提高防洪标准。它的优点是：削减洪峰作用较大，对水库下游危害影响较小。一般直接加高大坝高度 1～2m，最大不超过 3m。如加得太高，必须加宽坝身，放缓坝坡，才能保证坝坡稳定。如坝内有发电或供水灌溉输水管道时，加高对其安全不利，也需要改建加长。如果溢洪道与大坝相接，也带来溢洪道的边墙、闸墩和工作桥的加高，这些都是大坝加高给建筑物本身带来的问题。从库区来看，加高大坝，也不应该带来更多的移民和淹没损失，以免增加投资过多。因此，一般不应加得太高。对主副坝较长的水库，加高大坝，会增加很大土方量，需要慎重考虑。
2、加大泄洪设施，增加泄洪流量
为了提高水库防洪标准，也可扩大泄洪设施，加大泄洪能力。除挖掘已有泄洪建筑物潜力外，还可在原有溢洪道上扩宽或加深。有条件时，也可新建溢洪道。如北京市密云水库增加了一座新溢洪道。若工程加固投资很大，一时难以进行加固时，也可增建简易的非常溢洪道，并在其上建自溃土坝，抬高库水位，增加蓄水能力。超过一定水位，需要泄洪时，可以自溃，保证大坝安全。如大坝由主副坝组成，可选择其中一个副坝作为非常泄洪措施，其坝顶适当降低 0.5～1.0m。有的还在其副坝或主坝内设置炸药室，确保必须使用时，能及时加快溃决，保证主坝安全。如副坝坝型不同，一般应使土石坝的坝顶高程高于混凝土或浆砌石坝，以防止土石坝漫溢溃决。大中型水库坝顶都应设置稳定、坚固、不透水的，且与土石坝坝体的防渗体紧密结合的防浪墙，以备万一挡水运用。
3、土石坝病害处理
土石坝的工程质量问题，主要是渗漏、滑坡和裂缝。土石坝的渗漏、滑坡和裂缝问题中，滑坡和裂缝的产生，有的也与渗漏有关，所以提高土石坝质量，关键是防渗。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填粘土防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和薄混凝土防渗墙等。水平防渗有粘土铺盖等。下排的措施有：在坝体背水坡脚附近开挖导渗，水平防渗结合下游排水减压导渗，虽然可以做到坝基渗透稳定，但仍有一定渗漏水量损失。水平铺盖分为利用天然粘土和人工填筑粘土两种。在险坝防渗加固时，是采用垂直防渗，还是采用水平防渗与排水减压相结合，应按照技术可靠，经济合理的原则，根据防渗条件和要求，结合当地具体的地质和水文地质情况。通过方案比较，慎重研究确定。
4、除险加固垂直防渗
（1）混凝土防渗墙。使用专用机具，在已建成的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔，以泥浆固壁。并利用高压泵将泥浆压入孔底，携带岩渣，再从孔底回流到地面，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗目的。这种防渗墙可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件。墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，在施工中只要严格控制施工质量，是可以达到彻底截断渗透水流的。（2）高压喷射灌浆防渗。按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内（内含水管、水泥管和风管），由喷射出的高压射流冲切破坏土体，同时随喷射射流导入水泥浆液与被冲切土体掺搅，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。（3）劈裂灌浆防渗。土坝劈裂灌浆技术是我国首创研究成功的处理病险堤坝经济而有效的一项新技术。在此以前处理堤坝隐患大都采用构筑混凝土防渗墙，存在工程造价高、施工复杂技术问题。劈裂灌浆技术工作原理是在坝体中心纵向轴线上，以浆料为能量载体，施加一定的灌浆压力，有控制性地劈裂坝体，灌入粘土浆料。通过浆料与坝体的互压固结作用，在坝体内形成密实、竖直、连续的粘土防渗墙，让裂缝、洞穴及水平夹层等隐患均得到充填、挤压和密实，从而提高坝体防渗性能，达到防渗加固目的。此外，泥浆在排水固结时，析出的水扩散、湿陷、密实坝体，也改善了土坝内部应力状况，加固了土坝的变形稳定问题。这种防渗加固技术措施，简单易行便于施工，且可就地取材造价低廉。
四、结语
经过多年的努力，我国小型病险水库除险加固工作已取得了很大成绩，但由于病险水库数量多，又受到投入资金的限制，至今仍有大量病险水库存在。这不仅使工程不能发挥正常效益，而且严重地影响了人民生命财产的安全，还需要我们不断努力。
参考文献：
[1]周知辉.中小型病险水库治理及分析.湖南水利水电，2005，(3).
[2]吕谋才.三明市小型三类坝除险加固技术综.水利科技，2004，(4).
[3]史鹏焦.小型病险水库的现状及除险加固措施.现代农业科技，2008，(12).
[关键词] 水库；加固；防渗
一、我国小型水库现状分析
我国人均水资源占有量只有2300m3，约为世界人均水平的 1/4。我国不仅水资源总量明显不足，而且水资源的时空分布极不均衡，区域性缺水和季节性缺水严重。我国水资源时空分布不均的特点决定水库建设一直在我国经济建设过程中处于比较重要的地位。水库的合理开发也带来了巨大的社会效益和经济效益。水库是防御江河洪水、发展农业灌溉和为城乡经济生活提供用水等方面的重要基础设施之一，兴建水库可以调节利用水资源，除害兴利，促进国民经济发展和保障人民生命财产安全，水库在水利建设中占有重要的地位，而作为水库枢纽工程中主要构筑物之一的大坝，对水库的安全运行起着至关重要的作用。建国以来，我国已建成大、中、小型水库 8.7 万多座，其中我国有小型水库 8.3 万多座，库容在10万m3～1000万m3之间，多数为土石坝,其中一部分为病险水库，安全形式极其严峻。小型水库数量众多。有些省一个县就有 100 多座小型水库；大坝及其附属建筑物建设施工质量差、隐患多；基本无水情、工情等安全监测设施；设计、施工和运用的基础资料极其匮乏，甚至缺失。近年资料统计，中国溃坝事件中小型水库占 96.4%，这个数据充分说明了关注小型水库安全的重要性和必要性。
二、小型水库病险分析
1、坝体边坡不稳定。土质防渗体土石坝主要有均质坝、心墙坝、斜墙坝等，其结构安全主要包括坝坡是否稳定，坝顶宽度是否满足运行、防汛、交通要求，坝顶防浪墙是否连续、满足防渗要求，以及大坝变形是否导致不均匀沉降乃至裂缝等。1）大坝边坡过陡。大多数土石坝坝坡偏陡，边坡比大于 1：2，甚至大于 1：1.5，对坝体稳定极为不利。2）大坝渗漏。浸润线较高，坝坡不稳定。3）坝体填筑质量差，不符合规范要求。表现为各种土体颗粒混杂，压实质量差，渗透性大，施工段与分层之间碾压不实。2、坝顶结构不合理。坝顶宽度狭窄，有的甚至不足 1m，表面高低不平，影响运行及防汛。防浪墙裂缝、沉陷严重，结构老化。多数坝顶无安全防护。3、土坝与混凝土建筑物的连接。土坝与混凝土建筑物的连接往往是土坝工程中的薄弱环节，土石坝与混凝土坝、溢洪道、涵管等建筑物的连接，因为接触面渗径偏短，填筑不密实，下游未设反滤层或设置不能满足要求。土石坝与混凝土建筑物接触面垂直导致因不均匀沉降而产生裂缝脱开等危及大坝安全。4、土坝护坡破坏。土坝护坡破坏严重，迎水坝面冲刷严重，出现大面积的塌落、沉陷，干砌石护坡砌筑质量差，块径小，反滤层被冲刷、掏空，失去反滤作用，更有甚者，迎水坝面为草皮护坡，极易被冲刷，出现滑坡溃坝的危险。多数背水坡护坡的草皮护坡植被极差或者坝面裸露，坝面出现许多冲沟，常年造成水土流失，危及大坝的安全。5、坝基渗流。由于施工时大坝清基不彻底，坝基坐落在透水性较强的覆盖层上，或坐落在裂隙发育、透水性较大、未进行防渗处理或处理不完善的岩基上，致使大坝下游坝脚或坝下游出现渗漏，或者均质坝下游坡出现散渗。6、坝肩渗漏。由于施工时坝肩裂缝发育、透水性较大的基岩未进行防渗处理或处理不完善，致使两岸坝坡与岸坡结合处下游出现渗漏。7、坝体及防渗墙渗漏。由于施工时防渗体或坝体填筑质量差，压实度及渗透性不满足规范要求；或大坝变形较大，引起防渗体开裂；防渗体厚度不够；或防渗体无反滤保护或保护不合要求等。致使大坝下游坝脚或坝坡出现渗漏，有些渗漏随时间增长渗漏量增长。8、下游排水体及反滤料淤堵，造成坝体浸润线抬高，局部位势集中，渗流比降增大，致使下游坝坡出现渗漏。
三、我国小型病险水库加固措施
1、加高大坝，增加调蓄能力
适当加高大坝高度，可以较大地增加库容，加大调蓄能力，提高防洪标准。它的优点是：削减洪峰作用较大，对水库下游危害影响较小。一般直接加高大坝高度 1～2m，最大不超过 3m。如加得太高，必须加宽坝身，放缓坝坡，才能保证坝坡稳定。如坝内有发电或供水灌溉输水管道时，加高对其安全不利，也需要改建加长。如果溢洪道与大坝相接，也带来溢洪道的边墙、闸墩和工作桥的加高，这些都是大坝加高给建筑物本身带来的问题。从库区来看，加高大坝，也不应该带来更多的移民和淹没损失，以免增加投资过多。因此，一般不应加得太高。对主副坝较长的水库，加高大坝，会增加很大土方量，需要慎重考虑。
2、加大泄洪设施，增加泄洪流量
为了提高水库防洪标准，也可扩大泄洪设施，加大泄洪能力。除挖掘已有泄洪建筑物潜力外，还可在原有溢洪道上扩宽或加深。有条件时，也可新建溢洪道。如北京市密云水库增加了一座新溢洪道。若工程加固投资很大，一时难以进行加固时，也可增建简易的非常溢洪道，并在其上建自溃土坝，抬高库水位，增加蓄水能力。超过一定水位，需要泄洪时，可以自溃，保证大坝安全。如大坝由主副坝组成，可选择其中一个副坝作为非常泄洪措施，其坝顶适当降低 0.5～1.0m。有的还在其副坝或主坝内设置炸药室，确保必须使用时，能及时加快溃决，保证主坝安全。如副坝坝型不同，一般应使土石坝的坝顶高程高于混凝土或浆砌石坝，以防止土石坝漫溢溃决。大中型水库坝顶都应设置稳定、坚固、不透水的，且与土石坝坝体的防渗体紧密结合的防浪墙，以备万一挡水运用。
3、土石坝病害处理
土石坝的工程质量问题，主要是渗漏、滑坡和裂缝。土石坝的渗漏、滑坡和裂缝问题中，滑坡和裂缝的产生，有的也与渗漏有关，所以提高土石坝质量，关键是防渗。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填粘土防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和薄混凝土防渗墙等。水平防渗有粘土铺盖等。下排的措施有：在坝体背水坡脚附近开挖导渗，水平防渗结合下游排水减压导渗，虽然可以做到坝基渗透稳定，但仍有一定渗漏水量损失。水平铺盖分为利用天然粘土和人工填筑粘土两种。在险坝防渗加固时，是采用垂直防渗，还是采用水平防渗与排水减压相结合，应按照技术可靠，经济合理的原则，根据防渗条件和要求，结合当地具体的地质和水文地质情况。通过方案比较，慎重研究确定。
4、除险加固垂直防渗
（1）混凝土防渗墙。使用专用机具，在已建成的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔，以泥浆固壁。并利用高压泵将泥浆压入孔底，携带岩渣，再从孔底回流到地面，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗目的。这种防渗墙可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件。墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，在施工中只要严格控制施工质量，是可以达到彻底截断渗透水流的。（2）高压喷射灌浆防渗。按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内（内含水管、水泥管和风管），由喷射出的高压射流冲切破坏土体，同时随喷射射流导入水泥浆液与被冲切土体掺搅，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。（3）劈裂灌浆防渗。土坝劈裂灌浆技术是我国首创研究成功的处理病险堤坝经济而有效的一项新技术。在此以前处理堤坝隐患大都采用构筑混凝土防渗墙，存在工程造价高、施工复杂技术问题。劈裂灌浆技术工作原理是在坝体中心纵向轴线上，以浆料为能量载体，施加一定的灌浆压力，有控制性地劈裂坝体，灌入粘土浆料。通过浆料与坝体的互压固结作用，在坝体内形成密实、竖直、连续的粘土防渗墙，让裂缝、洞穴及水平夹层等隐患均得到充填、挤压和密实，从而提高坝体防渗性能，达到防渗加固目的。此外，泥浆在排水固结时，析出的水扩散、湿陷、密实坝体，也改善了土坝内部应力状况，加固了土坝的变形稳定问题。这种防渗加固技术措施，简单易行便于施工，且可就地取材造价低廉。
四、结语
经过多年的努力，我国小型病险水库除险加固工作已取得了很大成绩，但由于病险水库数量多，又受到投入资金的限制，至今仍有大量病险水库存在。这不仅使工程不能发挥正常效益，而且严重地影响了人民生命财产的安全，还需要我们不断努力。
参考文献：
[1]周知辉.中小型病险水库治理及分析.湖南水利水电，2005，(3).
[2]吕谋才.三明市小型三类坝除险加固技术综.水利科技，2004，(4).
[3]史鹏焦.小型病险水库的现状及除险加固措施.现代农业科技，2008，(12).