水库除险加固主要技术措施探析

水库除险加固主要技术措施探析

李大臣  ,郑金雨 ,曹冲

河南省水利勘测有限公司    河南   郑州   450003

摘要：水库工程作为我国防洪工作的关键一环，是否存在病险问题、又应该如何解决病险问题，与防洪安全有着深刻联系，文章对水库大坝防洪的安全问题、结构问题、渗流稳定性问题以及输水涵洞、溢洪道等等泄洪建筑物存在的安全问题以及形成的原因，并对水库的主要问题以及除险加固技术进行了分析，尝试为水库除险加固工作提供一定的参考依据。

关键词：病险水库;技术措施;除险加固;防渗措施;蓄水能力

1.我国水库安全管理现状

根据2021年水利部部长李国英在国务院新闻办举行的发布会透露数据，我国当前的水库数量为9.8万余座，全国水库总库容达到了8983亿立方米，约等于我国河流总径流量的1/4左右，对我国各地的防洪防汛以及农业工业生产、生态环境保持发挥了重要作用，也是保护我国群众生命财产安全、实现可持续发展的重要基础设施。但就当前情况来看，在9.8万座水库当中，中小型水库的数量为8.3万座左右，占比超过85%，当中很大一部分建设年代为20世纪50至70年代，由于当时的技术标准、工程技术能力以及项目所在地的自然环境影响，这些水库在建设过程中并没有足够先进的技术以及水文地质数据资料作为支撑，不少水库早在建设初期就已经埋下了安全隐患。再加上多年投用多年后的构件老化、早年间工程质量管理缺失以及一直以来的维护修缮不力等因素叠加影响下，这些水库的防洪能力已经无法达到其设计标准，一旦出现事故，就会让人民群众的生命财产安全造成极大损失，也会严重影响农业生产及交通物流。党和国家一直以来对水库存在的病险隐患十分重视，从1999年开始便对病险水库进行大规模的除险加固工程，在经过20多年的努力后，我国的水库目前整体上已经相对安全，水库大坝的安全性有了显著保障，相关功能的发挥也得到了有效发挥。但在局部地区，水库病险问题以及安全隐患依旧存在，水利部对地方水利部门的约谈新闻也时能见诸报端。

2.水库运行中主要存在的安全问题

浆砌石坝、混凝土坝、溢洪道及输水涵洞等水利设施，随着使用年限的增加，会出现不同程度的裂缝、剥离、碳化、渗漏问题，较严重的情况将会影响水库的结构安全和防渗安全[1]。

2.1防洪安全问题

防洪安全问题主要表现在水库大坝超高不足或溢洪道泄洪能力不足等方面。导致这些问题产生的原因主要是，随着水库建设和使用年限的不断增长，当地水文条件也处于不断变化的状态当中，相应的，径流、汇水等参数也随之发生改变，从而造成洪水参数出现了明显的变化，导致水库挡水建筑物或泄水建筑物的作用得不到充分发挥。

2.2结构安全问题

结构安全问题主要表现在大坝结构强度与大坝抗滑稳定不符合规范要求等方面上[2]。当前在我国存在此类问题的水库大多数是均质坝或心墙坝的结构，具体表现为大坝断面不足、坝坡稳定性较弱、护坡强度不达标等情况。导致这类安全问题的原因在于，土石坝坝坡过陡，抗滑稳定性不符合相关规范要求，以及护坡遭到损坏，浆砌石或混凝土坝出现质量问题，或是清基不彻底，使得大坝结构强度或抗滑稳定性不达标。

2.3渗流稳定问题

这一问题一般表现为坝体或是坝基出现渗水或管涌的情况。我国当前类型为均质坝或是心墙坝的水库有一部分的确存在上述问题，分别有着不同程度的坝基渗流、绕流、接触渗漏等情况[3]。而这些情况的出现，也体现出在早期建设过程中，水库的清基不够彻底，坝基的防渗处理不到位，又或是土石坝压实系数以及渗透系数达不到应有的技术标准，最终大坝在经过漫长的使用之后就会出现裂缝。

2.4输水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物安全问题

泄洪建筑物的安全问题主要表现在输水涵洞或溢洪道等结构强度或稳定性不符合规范要求，导致这些问题的原因在于建设质量不达标，或是使用年限较长导致结构老化，进而出现裂缝、露筋、漏水、剥离等影响建筑物结构安全的问题，从而导致坝体安全受到影响，水库不能正常泄水。

3.病险水库除险加固的主要技术措施

在经过上述分析之后不难发现，水库当前的安全问题主要体现为：首先，水库本身缺乏蓄水能力，水库的大坝存在渗漏、泄水又或是输水建筑存在损坏。所以，相关的技术措施也应该具有针对性。

3.1改善水库蓄水能力的技术措施

要实现水库建设时的防洪技术标准，关键在于改善水库的蓄水能力，在具体工程施工中，首先可以通过提升大坝超高的方式，提升水库的洪水调蓄绝对树枝；其次可以通过提升库容以及清淤的方式来增大水库的库容能力；最后可以通过扩大水库溢洪道闸门面积、拓宽溢洪道等方式增强水库泄水能力。当然，对于任何水利工程项目来说，上述技术措施是否能够真正有效，仍然需要通过专案设计的方式进行技术讨论，并综合可行性、成本以及效果来选择一种或数种不同的方案来改善水库的蓄水能力，在必要的情况下还应该加宽大坝的厚度[4]。

3.2 水库大坝防渗措施

在实施水库大坝防渗措施上，可以通过以下措施来达到防渗目的。一是建造混凝土防洪墙，该方式的优点在于可以在水库正常蓄水的条件下开展施工，监测难度较小，耐久性较好，且防渗效果极佳。二是高压喷射灌浆。采用高压喷射灌浆的施工速度较快，施工成本较低，但防渗性能相对于混凝土防洪墙较差，如果地基土层是黏土，防渗耐久度较差的缺点就更加明显。三是劈裂灌浆。其优点在于施工简便，但要求在水库低水位的施工条件下进行，并且对施工人员的技术要求较高。四是土工膜。其优势在于对不同坝体的适应性强，施工方便，成本较低，施工速度较快，但其施工条件要求水库需放空蓄水，且抗老化能力较混凝土防洪墙较差。

3.3 泄水或输水建筑物的除险加固

泄水建筑物或输水建筑物的病险情况较为复杂，对此应该结合工程整体情况及预算情况来制定方案，通过维修、封堵、拆除、重建等方式来处理水库泄水建筑物或输水建筑物的风险问题，确保水库泄水和输水的安全性和稳定性。

4.水库除险加固管理的未来展望

4.1进一步提高水库管理水平

水库管理机制是水库管理的核心，目前仍有部分水库管理体制不畅，机制缺乏灵活性，资金落实不到位，使得水库问题得不到及时的有效处理，进而导致水库管理困难，养护难度和维修困难增加。对此，在未来的水库管理过程中，要重视建立完善相关的管理制度，进一步提高水库管理的效率和水平。

4.2水库风险评估深化研究

随着工程技术的不断发展，水库工程质量检测的方式方法也要进行相应的创新。这就要求各地水库管理单位和养护单位制定满足水库发展的工程质量检测与监测体系，各地管护单位也要对现状工程技术发展具有一定的了解，根据具体工作需求适当的更新管理设备和手段。

4.3加强水库生命周期管理

水库具有特定的生命周期，需要进行定期的检测和维护，且随着社会的发展与水文、地理环境的变化，水库的功能也会随之改变。部分水库可能已经失去防洪或灌溉功能，可对该部分水库进行降等或报废处理。

参考文献：

[1]何爱政.平海镇江斯坑水库除险加固工程大坝防渗设计分析[J].黑龙江水利科技,2022,50(07):103-105+149.

[2]曾小波,熊一民.水库除险加固工程新建灌溉发电隧洞设计[J].水利科学与寒区工程,2022,5(07):145-147.

[3]梅艺宾.水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工方法与质量控制[J].黑龙江水利科技,2022,50(06):176-178.

[4]管淑涛,杨善国,郭鹏,高长栋.关于水利部稽察小型病险水库除险加固情况的思考[J].水利技术监督,2022(06):3-5+26.