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摘 要：根据水利部发布的《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号文）规定：大坝实行定期安全鉴定制度，首次安全鉴定应在竣工验收后5年内进行，以后应每隔6～10年进行一次。水库需要根据安全鉴定的结论做相应的加固处理。我国建国初期修建了许多中小水库，水库自建成投产后，为社会、经济发展做出了重大的贡献，但由于建设年代久远，受当时经济发展的限制，建设标准低，施工技术及工艺较落后，施工质量难以得到很好的控制。许多水库投产运行至今，水库建筑物进入老化期。随着区域经济快速发展，对水利工程的要求由传统的水利工程过渡到具有信息化、自动化和现代化水利建设。本文以广州市花都区福源水库为例，结合水库水文地质条件和建筑物现状，分析水库达标加固处理方案。
关键词：水库;土石坝;输水涵;加固
一、水库概况
福源水库地属广州市花都区花山镇北部，位于铁山河上游支流福源河上，水库集雨面积16km2，主河流长度5.1km，河流平均坡降0.52%。福源水库运行五十余年来，为当地农业生产发挥了巨大的经济效益和社会效益。但是多年运行后，水库的放水设施也出现了不少问题。2014年，经广东省水利科学研究院安全鉴定，大坝存在坝体渗漏，输水涵老化漏水、混凝土结构老化，安全监测设施失效等问题。这些问题不但影响水库的正常效益，并且存在较大的安全隐患。水库急需进行安全加固。
福源水库是一座以灌溉为主，兼有防洪发电的中型水库。福源水库工程等别为Ⅲ等，水库工程规模为中型，设计洪水标准为100年一遇（P=1%），校核洪水标准为1000年一遇（P=0.1%）。本水库区灌溉保证率90%。
水库现有建筑物有：均质土坝一座，溢洪道一座，输水涵一座（设有进水塔一座），水电站一座。
工程区地处华南沿海珠江三角洲地区，地貌多为淤积、冲积平原偶见低山、残丘，河流水道众多，漫滩、阶地发育。工程所在的北部山区局部因沉积及冲积作用较为平坦，地势相对库底高出约5m～30m，地形较为起伏。
二、坝体防渗加固方案分析
福源水库现有均质土石坝一座，土石坝存在渗漏，坝体密实度偏低。针对均质土石坝坝体防渗加固通常采用的方法有“塑性混凝土防渗墙修筑”、“充填灌浆”等。
塑性混凝土防渗墙弹性模量较低，在土石坝中有很强的适应变形能力，能有效得防止坝体渗漏。同时，塑性混凝土得和易性良好，浇筑后拥有较长的终凝时间，从而非常适用于水下浇筑。塑性混凝土防渗墙浇筑后因其强度较低，而便于控制操控接头得施工质量。在坝体存在明显渗漏的土石坝中，修筑塑性混凝土防渗墙，可以有效降低坝体渗漏比降，减少坝体渗漏量。但塑性混凝土施工过程中对周边环境影响较大，并且造价比较昂贵。
土石坝充填灌浆通过对浆液加压，充填坝体裂缝、洞穴等坝体隐患，能有效提高坝体密实性、整体性、稳定性。土石坝充填灌浆材料采用粉质黏土或黏土，根据不同的适应性要求，可以适当增加一定得外加剂。如增加水玻璃以提高浆液流动性，增加水泥以提高浆液固结强度，增加膨润土以提高浆液稳定性。水库土石坝充填灌浆通常采用水泥黏土浆，在坝体特定部位灌浆，提高坝体局部密实度和抗渗性能。本加固方法造价相对较低。
塑性混凝土防渗墙抗渗性能虽优于充填灌浆，且寿命较长，但造价较为昂贵，对周边生态环境影响较大。充填灌浆能在控制投资的同时，针对密实度较低的部位，提高坝体抗渗性能。综合比较，在投资有限的中小型水库达标加固过程中，充填灌浆更为适用。福源水库的坝体防渗加固采用水泥黏土灌浆。
三、输水涵重建方案分析
现状输水涵进口设有进水塔一座，出口设有小型水电站一座。涵管理于坝体左侧底部。涵管及进水塔坐落于弱风化层土层上。由于输水涵及其进水塔老化严重，存在多处渗漏。福源水库达标加固拟重建本建筑物。
位于土石坝底部的涵管重建通常采用以下方案：
方案一：顶管施工，在不拆除现状输水涵管的基础上加装新管。本工程涵管位于大坝底部，若改变涵管位置，则涵管基础不是弱风化岩层，对涵管强度要求极高，因此本方案只能在现状管道处套管。
方案二：挖开坝体，将现状输水涵管暴露，随后拆除现状输水涵管，并重建新的输水涵管，最后恢复开挖坝体。
方案一施工开挖量小，施工流程简单，造价相对较低。方案二土方工程量较大，投资较高，工程质量易控制。虽然方案一比较经济，但是由于现状输水涵管历史上经历过多次修缮，且管道已经老化锈蚀，如果再进行一次套管，输水涵管的质量难以保障，容易出现漏水等问题。綜合对比，方案二能有效解决现状输水涵管的问题，本次输水涵管设计采用方案二
进水塔具有灌溉、发电引水及水库放空功能。进水塔重建，对比两种方案。
方案一，进水塔设置两道闸门，检修闸门与工作闸门设置在死水位高程。正常运行和放空工况，两道闸门全开运行。
方案二，进水塔设置三道闸门，放空闸门和工作闸门设置在死水位高程，检修闸门设置在较高处。运行工况放孔闸门常闭，放空期间才开启放孔闸门。
方案一结构设置简单，管理方便，但正常运行期间，进水塔引水高程与地面较近，水质较差，闸门止水组件容易受损，且不利于电站工作。方案二正常运行期间，进水塔来水远离库底地面，水质较好，满足电站机组工作要求，且工作闸门可靠性较高。综合对比，方案二能更满足本工程实际需求，本次输水涵管设计采用方案二。
四、坝顶路面设计方案分析
土石坝坝顶路面通常采用水泥石粉路面、混凝土路面、沥青混凝土路面。
水泥石粉路面造价低，强度较低，在一定程度上能适应土石坝沉降变形，但其使用寿命较短，车辆行驶舒适度低。
混凝土路面强度降到，使用寿命较长，但在填土较高的土石坝上，不能适应土石坝较大的沉降变形，容易隐藏大坝坝顶沉降变形隐患。
沥青混凝土路面车辆行驶舒适度较高，具有良好的塑性和自修复能力。
福源水库土石坝最大坝高23.9m，坝体建成几十年来，现状沉降变形幅度小。但由于输水涵管的重建需要挖开部分坝体，重新填筑的部分在后期运行过程中，可能会重现一定的沉降变形，在这种情况下，坝顶更适合铺设沥青混凝土路面。
五、结语
由于我国建国初期大兴水利，修建众多水库，这些水库在为社会创造财富的同时，也逐渐出现一些可控的安稳隐患，因此，水库加固工程在今后很长一段时间中，都会大量出现。每个水库都有其独特的工程特性，在如今水利工程技术如雨后春笋的时代背景下，水库的加固应与其现状充分结合，在各加固技术方案中选择最优方案，从而充分发挥水库的功能，使我们先辈们建设的水库恢复生机，为社会、经济发展及中华民族的伟大复兴再做贡献。
参考文献：
[1]刘鲁强.土石坝采用塑性混凝土防渗墙的探讨[J].水利与建筑工程学报， 1993（2）：19-22.
[2]娄康裕. 充填灌浆在水库除险加固中的应用[J]. 技术与市场， 2011， 18（8）.
[3]余彬泉， 陈传灿. 顶管施工技术[M]. 人民交通出版社， 1998.
关键词：水库;土石坝;输水涵;加固
一、水库概况
福源水库地属广州市花都区花山镇北部，位于铁山河上游支流福源河上，水库集雨面积16km2，主河流长度5.1km，河流平均坡降0.52%。福源水库运行五十余年来，为当地农业生产发挥了巨大的经济效益和社会效益。但是多年运行后，水库的放水设施也出现了不少问题。2014年，经广东省水利科学研究院安全鉴定，大坝存在坝体渗漏，输水涵老化漏水、混凝土结构老化，安全监测设施失效等问题。这些问题不但影响水库的正常效益，并且存在较大的安全隐患。水库急需进行安全加固。
福源水库是一座以灌溉为主，兼有防洪发电的中型水库。福源水库工程等别为Ⅲ等，水库工程规模为中型，设计洪水标准为100年一遇（P=1%），校核洪水标准为1000年一遇（P=0.1%）。本水库区灌溉保证率90%。
水库现有建筑物有：均质土坝一座，溢洪道一座，输水涵一座（设有进水塔一座），水电站一座。
工程区地处华南沿海珠江三角洲地区，地貌多为淤积、冲积平原偶见低山、残丘，河流水道众多，漫滩、阶地发育。工程所在的北部山区局部因沉积及冲积作用较为平坦，地势相对库底高出约5m～30m，地形较为起伏。
二、坝体防渗加固方案分析
福源水库现有均质土石坝一座，土石坝存在渗漏，坝体密实度偏低。针对均质土石坝坝体防渗加固通常采用的方法有“塑性混凝土防渗墙修筑”、“充填灌浆”等。
塑性混凝土防渗墙弹性模量较低，在土石坝中有很强的适应变形能力，能有效得防止坝体渗漏。同时，塑性混凝土得和易性良好，浇筑后拥有较长的终凝时间，从而非常适用于水下浇筑。塑性混凝土防渗墙浇筑后因其强度较低，而便于控制操控接头得施工质量。在坝体存在明显渗漏的土石坝中，修筑塑性混凝土防渗墙，可以有效降低坝体渗漏比降，减少坝体渗漏量。但塑性混凝土施工过程中对周边环境影响较大，并且造价比较昂贵。
土石坝充填灌浆通过对浆液加压，充填坝体裂缝、洞穴等坝体隐患，能有效提高坝体密实性、整体性、稳定性。土石坝充填灌浆材料采用粉质黏土或黏土，根据不同的适应性要求，可以适当增加一定得外加剂。如增加水玻璃以提高浆液流动性，增加水泥以提高浆液固结强度，增加膨润土以提高浆液稳定性。水库土石坝充填灌浆通常采用水泥黏土浆，在坝体特定部位灌浆，提高坝体局部密实度和抗渗性能。本加固方法造价相对较低。
塑性混凝土防渗墙抗渗性能虽优于充填灌浆，且寿命较长，但造价较为昂贵，对周边生态环境影响较大。充填灌浆能在控制投资的同时，针对密实度较低的部位，提高坝体抗渗性能。综合比较，在投资有限的中小型水库达标加固过程中，充填灌浆更为适用。福源水库的坝体防渗加固采用水泥黏土灌浆。
三、输水涵重建方案分析
现状输水涵进口设有进水塔一座，出口设有小型水电站一座。涵管理于坝体左侧底部。涵管及进水塔坐落于弱风化层土层上。由于输水涵及其进水塔老化严重，存在多处渗漏。福源水库达标加固拟重建本建筑物。
位于土石坝底部的涵管重建通常采用以下方案：
方案一：顶管施工，在不拆除现状输水涵管的基础上加装新管。本工程涵管位于大坝底部，若改变涵管位置，则涵管基础不是弱风化岩层，对涵管强度要求极高，因此本方案只能在现状管道处套管。
方案二：挖开坝体，将现状输水涵管暴露，随后拆除现状输水涵管，并重建新的输水涵管，最后恢复开挖坝体。
方案一施工开挖量小，施工流程简单，造价相对较低。方案二土方工程量较大，投资较高，工程质量易控制。虽然方案一比较经济，但是由于现状输水涵管历史上经历过多次修缮，且管道已经老化锈蚀，如果再进行一次套管，输水涵管的质量难以保障，容易出现漏水等问题。綜合对比，方案二能有效解决现状输水涵管的问题，本次输水涵管设计采用方案二
进水塔具有灌溉、发电引水及水库放空功能。进水塔重建，对比两种方案。
方案一，进水塔设置两道闸门，检修闸门与工作闸门设置在死水位高程。正常运行和放空工况，两道闸门全开运行。
方案二，进水塔设置三道闸门，放空闸门和工作闸门设置在死水位高程，检修闸门设置在较高处。运行工况放孔闸门常闭，放空期间才开启放孔闸门。
方案一结构设置简单，管理方便，但正常运行期间，进水塔引水高程与地面较近，水质较差，闸门止水组件容易受损，且不利于电站工作。方案二正常运行期间，进水塔来水远离库底地面，水质较好，满足电站机组工作要求，且工作闸门可靠性较高。综合对比，方案二能更满足本工程实际需求，本次输水涵管设计采用方案二。
四、坝顶路面设计方案分析
土石坝坝顶路面通常采用水泥石粉路面、混凝土路面、沥青混凝土路面。
水泥石粉路面造价低，强度较低，在一定程度上能适应土石坝沉降变形，但其使用寿命较短，车辆行驶舒适度低。
混凝土路面强度降到，使用寿命较长，但在填土较高的土石坝上，不能适应土石坝较大的沉降变形，容易隐藏大坝坝顶沉降变形隐患。
沥青混凝土路面车辆行驶舒适度较高，具有良好的塑性和自修复能力。
福源水库土石坝最大坝高23.9m，坝体建成几十年来，现状沉降变形幅度小。但由于输水涵管的重建需要挖开部分坝体，重新填筑的部分在后期运行过程中，可能会重现一定的沉降变形，在这种情况下，坝顶更适合铺设沥青混凝土路面。
五、结语
由于我国建国初期大兴水利，修建众多水库，这些水库在为社会创造财富的同时，也逐渐出现一些可控的安稳隐患，因此，水库加固工程在今后很长一段时间中，都会大量出现。每个水库都有其独特的工程特性，在如今水利工程技术如雨后春笋的时代背景下，水库的加固应与其现状充分结合，在各加固技术方案中选择最优方案，从而充分发挥水库的功能，使我们先辈们建设的水库恢复生机，为社会、经济发展及中华民族的伟大复兴再做贡献。
参考文献：
[1]刘鲁强.土石坝采用塑性混凝土防渗墙的探讨[J].水利与建筑工程学报， 1993（2）：19-22.
[2]娄康裕. 充填灌浆在水库除险加固中的应用[J]. 技术与市场， 2011， 18（8）.
[3]余彬泉， 陈传灿. 顶管施工技术[M]. 人民交通出版社， 1998.