病险水库除险加固中的主要技术措施

第３７卷第８期　人　民　长　江　Ｖｏ１．３７．Ｎｏ．８　２０　０　６年８月　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ａｕｇ．，２００６　文章编号：１００１—４１７９（２０Ｏ６）０８—００８７—０２　病险水库除险加固中的主要技术措施　王　萍　夏仲平２　（１．长江水利委员会设计院，湖北武汉４３００１０；　２．长江水利委员会总工程师办公室，湖北武汉４３００１０；）　摘要：病险水库主要存在以下问题：①水库防洪标准低；②抗震标准低；③大坝稳定性差以及坝体、坝基渗漏　严重；④输水及泄洪建设物老化；⑤金属结构和机电设备不能正常运行；⑥防汛公路不畅，管理设施、观测设　备不完善。因而在水库除险加固时应针对病险成因，进行大坝加高与泄水建筑物扩建方案比选，采取相应的技　术措施，确定加固定方案，保证建筑物安全。　关键词：病险水库；技术措施；大坝加固；泄洪建筑物　中图分类号：ＴＶ６９８．２　３　文献标识码：Ａ　病险水库大坝，是指水库大坝存在病险情况。Ⅲ类坝是指　物结构裂缝、失稳、破坏、无消能工或消能工不完善、基础淘刷　大坝实际抗御洪水标准低于水利部颁发的水利枢纽工程除险加　等，输、放水建筑物裂缝、断裂、露筋、剥离、冲蚀、漏水严重，影响　固近期非常运用标准，工程存在严重的质量问题，影响大坝安　建筑物结构的整体性，特别是遇坝下埋管时，极易导致接触冲刷　全，是不能正常运行的坝。Ⅲ类坝的水库列为病险水库，是当前　破坏，危及坝体安全。　急需加固的对象。　（５）金属结构和机电设备不能正常运转。金属结构和机电　据调查统计，全国已建的水库大坝８．５万多座，由水利系统　设备老化，超过使用年限、锈蚀严重、止水失效，正常运转非常困　管理的８．３７万多座水库中，防洪标准、工程质量都存在问题的　难，严重影响水库安全。　Ⅲ类坝有３万多座，约占大坝总数的３６％。本文结合近年来对　（６）防汛公路不畅，管理设施、观测设备等不完善，较多水　长江流域病险水库除险加固设计审查或复核中的几个主要技术　库防汛公路标准低，甚至没有防汛道路，管理设施陈旧落后。多　问题作一阐述。　数病险水库的水文测报、大坝观测系统不完善。　１水库大坝的主要病险问题　２水库大坝断面加固　１９９５年，水利部颁布了《水库大坝安全鉴定办法》，并配套制　使水库大坝达到防洪标准的工程措施有：①加高大坝，增　定了《水库大坝安全评价导则》，２００３年又对《鉴定办法》作了修　加水库调蓄洪水的能力；②改扩建或增建泄水建筑物，如溢洪　订。据调查分析，我国病险水库的病险问题多种多样，主要如　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　下：　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。　（１）水库防洪标准低。主要原因：①很多工程因种种原因，　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　本身设计洪水标准低，不满足实际运用要求；②随着水文系列　加固。　资料的延长，特别是受实测大洪水系列资料的影响，重新核定工　适当加高大坝，常采用如下形式：　程洪水标准后，工程新的防洪标准低于国家标准；③随着科技　（１）“戴帽”加高。即从坝顶上直接加高，迎水面可用防浪　进步和社会经济的发展，工程建设规程和规范的要求在不断强　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，　化和统一，原有标准不满足新规范要求。　如加高高度不大（如１～２　ｍ）。本方法往往是经济的。　（２）抗震标准低。按新的地震烈度区划图确定工程区基本　（２）从大坝背水面培厚加高。当“戴帽”加高不满足要求　烈度并按现行水工抗震规范复核，一些水库抗震标准低，不满足　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　要求。　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　（３）大坝稳定性差及坝体、坝基渗漏严重。我国较多的水　面加培宜用风化料等透水料，迎水面加培宜用粘土、壤土料。　库建成于１９５７　１９７７年间，由于这些水库“三边”工程多，设计　质量差，施工时过分强调“多快好省”，使施工质量难于保证。许　３水库大坝防渗措施　多水库大坝存在坝体断面不足，坝坡或坝体存在抗滑稳定、坝体　（１）对混凝土坝、浆砌石坝等坝型，应比选坝体及坝基灌浆　裂缝等问题。较多大坝存在坝基渗漏、绕坝渗漏、接触冲刷破　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　坏、散浸、沼泽化、流土、管涌、蚁害等严重问题，危及大坝安全。　浆方案，选择技术可行、施工简单、经济合理的方案。如四川Ｉ长　（４）输、放水及泄洪建筑物老化，破坏较为普遍。泄洪建筑　沙坝水库选择迎水面重做混凝土防渗面板方案。　收稿日期：２００６—０７—０４　作者简介：王萍，女，长江水利委员会设计院施工处，工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com

８８　人　民　长　江　２０Ｏ６丘　（２）对混凝土面板堆石坝，应对防渗面板及与基岩接触进　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　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　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　７０　ｍ，总库容２．７８亿　，水库蓄水运行以来，大坝出现严重的漏　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　水现象，到１９９９年已超过２　５００　Ｕｓ，经采取多种措施检查，认为　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　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　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　结构缝和裂缝宽度大于０．２　ｒｎｍ的贯穿性裂缝采用止水材料封　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　堵等综合处理技术，加固后该坝已运行正常。　水库、湖北省徐家河水库等。需要指出的是，对于基岩帷幕灌　（３）对病险土石坝防渗处理（坝体防渗处理、坝基防渗处　浆，应采取顶部混凝土盖重等措施，以保证灌浆质量。　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　４泄水、输水建筑物加固　防渗、帷幕灌浆等措施。　应根据工程总布置方案比选成果，泄水、输水建筑物病险情　混凝土防渗墙主要采用钻凿、锯槽、液压开槽机、射水、薄抓　况，对泄水、输水建筑物的溢洪道、隧洞、涵管等进行改（扩）建加　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　固等措施。　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　病险土石坝工程较多输水建筑物（灌溉引水等）采用涵管　渗目的。　（浆砌石、混凝土），断面尺寸小，人不能进涵管施工，一般应封堵　早期的混凝土防渗墙主要采用乌卡斯冲击钻机施工，成墙　涵管，另开隧洞输水，或拆除涵管重新修筑断面较大［如１．２　ｍ　厚度一般为０．８　ｍ，价格较高。２０世纪８０年代后，施工工法又　Ｘ　１．８　ｍ（宽Ｘ高）］的新涵管，并宜将基础置于基岩上，便于今后　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　检修、运用。　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　５结语　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　病险水库除险加固工程，应先查明病险原因，进行大坝加高　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，　与泄水建筑物扩建方案比选，决定满足防洪标准要求的加固方　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　案，分别对大坝进行断面加固、防渗措施加固、泄水及输水建筑　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　物加固，保证建筑物安全。　（编辑：赵凤超）　（上接第８ｏ页）　重力的１．０９倍。而如果排水通畅，消力池底板的扬压力则会很　（３）其他消力池底板和陡坡的处理措施。对消力池底板上　小。　所设排水孔进行疏通，疏通方法是：首先人工把排水管中填入的　（３）上游粘土铺盖防渗效果差是造成失稳的原因之一。上　碎石掏出，然后用钢钎插入管中，用力向下插入至反滤层，将下　游粘土铺盖由于受粘土质量及施工碾压质量等因素影响较大，　部固结的滤料破碎，确保其排水通畅；对陡坡的处理主要是减　其防渗效果不可靠，较难达到设计防渗要求，且粘土铺盖与钢筋　压。在陡坡中部沿坝轴线方向间距２　ｍ钻两排直径５０　ｒｎｍ的减　混凝土铺盖的接缝是用橡胶止水带，一边砌入３００　ｒｎｍ厚的砌石　压孔，孔中插入ＤＮ４０塑料排水管，排水管与钻孔之间用膨胀水　保护层，一边浇筑在混凝土铺盖中，接缝易漏水，设计不尽合理。　泥嵌缝。管头用土工布包扎好，管中自下而上充填粗砂、小石子　（４）溢流时可能对消力池底板产生的脉动上举力是造成失　和中石子，以防止渗透压力过大。产生渗透变形，排水管的设置　稳的诱发因素。橡胶坝顶溢流时水流冲击底板，有可能通过板　可以起到辅助减压的效果。　块分缝进入底板缝隙层中，并迅速传播开来，产生脉动上举力，　促使消力池底板失稳上浮。　４施工中应注意的问题　３处理方案　（１）要重视上游铺盖复合土工膜前后端的处理，接缝防水　要牢固可靠，这是防渗效果好坏的关键部位。　针对上述消力池底板失稳原因的分析，提出了治本的方法　（２）陡坡及消力池反滤料中的级配及分层一定要按设计要　是：“上游堵，下游排”。即对上游粘土铺盖进一步加强防渗，对　求严格控制，排水管管头及管身必须用土工布包裹好。以防止产　下游陡坡及消力池排水减压，具体做法如下：　生渗透破坏。　（１）将上游粘土铺盖上部厚３００　ｒｎｍ的浆砌石保护层拆除。　（３）陡坡上的排水管管头必须用土工布包扎牢固，管中充　并清理好表面，在原１５０　ｒｎｍ厚的细砂上铺４ＯＯ　ｍ２的ＨＤＰＥ复　填的虑料严格按设计要求级配。　合土工膜，土工膜前端下伸至粘土层下表面，后端与止水带搭接　（４）其他消力池底板的排水孔要保证１００％排水通畅，在疏　好，上面浇筑混凝土压块将接头封闭，最后在复合土工膜上砌筑　通处理完毕后用注水法检查。　３００　ｒｎｍ厚浆砌石防护层。　（２）将失稳破坏的消力池底板及陡坡拆除，在陡坡及消力　５工程效果及结论　池底面设置３级反滤，总厚度０．５　ｍ，消力池底板前端最上一层　该橡胶坝消力池底板及陡坡失稳处理历时１０　ｄ，完工后随　反滤层中埋设１根ＤＮ１５０ＰＶＣ管（管壁上钻有透水孔），沿坝轴　即开始蓄水，蓄水至设计高度，并经受２００４年及２００５年汛期较　线方向布置，管壁及两端管口用土工布包好，沿垂直于坝轴线方　大的洪水溢流考验，原发生失稳的位置及其他部位均未有异常　向间距２　ｍ用三通引出ＤＮ１１０塑料管与消力池排水孔连接，然　情况发生，说明采用的处理方案是有效可行的。　后再按原设计重新浇筑好陡坡和消力池底板。　（编辑：徐诗银）