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摘要：对于不同水库的病害,在本区域的除险加固工程中,除常规加固处理方法,还积极引用了坝体坝基防渗加固中的薄壁槽孔混凝土防渗墙、劈裂灌浆、高压喷射注浆及铺设土工膜等技术。实践证明,这些方法切实可行,效果显著,既解决了水库安全问题,又可获得巨大的经济效益和社会效益,为今后类似水库病害整治提供了一定的实践经验。
关键词：病险水库；加固措施
Abstract: for different diseases of the reservoir, in the region of reinforcement engineering problems, in addition to conventional reinforcing methods, also actively cited the dam in the dam foundation reinforcement thin-walled concrete walls slots, splitting grouting, high pressure jet grouting and laid geomembrane techniques. Practice shows that the method is feasible, and the effect significantly, can resolve the reservoir safety problems, and can get a great economic benefits and social benefit, for the next similar reservoir disease control to provide some practical experience.
Keywords: seepage path reservoir; Reinforcement measures
中圖分类号：TV62文献标识码：A 文章编号：
我国政府历来十分重视水库安全与病险水库除险加固工作。早在“75•8”大洪水后的1976年～1985年，就实施了以提高防洪标准为主的65座大型水库除险加固。1986年和1992年又分别确定了第一批43座、第二批38座全国重点病险水库除险加固，其中大型水库69座、中型水库12座。1998年大洪水后，我国政府加快了病险水库除险加固工作的实施步伐，组织有关部门于2001年7月编制完成了《全国病险水库专项规划报告》，按轻重缓急的原则分期分批实施病险水库除险加固，2007年7月对该报告进行了修编。全国病险水库除险加固作为中央补助项目，一期安排了1346座，二期安排6188座水库，计划于2010年全部完成。目前已完工并发挥效益。
1 我国水库病害主要分为以下几个方面
据统计，我国95%的水库大坝为土石坝。其中大量工程采用“土法上马”施工，坝体填筑质量较差，碾压密实度及渗透系数达不到标准，或大坝清基及坝基防渗处理不彻底，致使大坝运行后，下游坝坡或坝后基础出现渗漏、沼泽化，甚至出现管涌、流土、接触冲刷等渗透破坏，坝体出现裂缝或滑坡等问题。对于浆砌石坝、混凝土坝，以及溢洪道、输水洞等，由于施工质量差或基础处理不完善，且随着使用年限的增长，大量出现碳化、裂缝、露筋、剥离、冲蚀、溶滤、渗漏等问题，影响建筑物的结构安全和防渗安全。归纳起来，我国水库病害主要分为以下几个方面：
1）水库防洪不安全。主要表现为大坝顶高程不满足要求或泄水建筑物泄水能力不满足要求，即防洪标准达不到规范要求。据水利部2004年统计，全国的病险水库中有51座大型、196座重点中型、14000座小型水库的防洪标准不满足要求。造成的原因主要有：随着水文系列资料的延长，洪水资料发生变化；泄洪建筑物存在安全隐患，不能正常发挥功能。
2）抗震不安全。即水库大坝的抗震不满足现行规范要求。据统计，大型病险水库中有13座抗震不满足规范要求，中、小型水库也有很多抗震不满足规范要求。造成的原因主要有：原设计地震烈度小于新的地震烈度区划图确定的场地基本烈度；原设计未考虑地震工况，现经地震复核，大坝的抗震不满足现行规范要求。
3）大坝结构不安全。即大坝的结构强度及抗滑稳定不满足规范要求。据统计，46座坝型为均质坝的大型病险水库中，3座大坝断面不足，12座坝坡不稳定，14座护坡有问题；55座坝型为心墙坝的大型病险水库中，13座坝坡不稳定，7座护坡有问题。另外，有一座宽缝重力坝和一座浆砌石重力坝坝体存在抗滑不稳定问题。造成的原因主要有：土石坝坝体断面不足，坝坡偏陡，坝坡的抗滑稳定不满足规范要求；护坡破损，危及大坝安全；浆砌石及混凝土坝由于施工质量差或坝基清基不彻底，大坝的结构强度或抗滑稳定不满足规范要求。
4）输水及泄洪建筑不安全。即输水及泄洪建筑的结构强度及稳定不满足规范要求。造成的原因主要有：对于输水隧洞或涵管，衬砌结构施工质量差或设计不完善，出现裂缝、露筋、剥离、冲蚀、漏水，影响建筑物结构的整体性。特别是坝下埋管漏水，容易导致接触冲刷破坏，危及坝体安全；对于泄洪建筑物，主要存在结构裂缝及失稳破坏，或溢流面及泄槽未衬砌或衬砌质量差，出现冲蚀破坏；无消能工或消能工不完善，无法保证洪水安全下泄。
5）金属结构和机电设备不安全。多数病险水库的金属结构和机电设备已运行30～50a，已超过或接近折旧年限，老化、锈蚀严重，无法正常运用，严重影响水库安全。
2 病险水库加固技术措施
2.1水库防洪能力提高及大坝加高
根据病险水库防洪不安全的主要特点，我国采取提高水库防洪能力的措施归纳起来主要有两种：①加高大坝，增加水库调蓄能力；②加大泄洪建筑物规模，扩大泄洪能力。
2.1.1加高大坝
1）土石坝
a）加设防浪墙。对无防浪墙的大坝，经复核，坝体结构满足正常运用要求，可通过在坝顶上游加设防浪墙的方法加高大坝，防浪墙高一般1.0～1.2m。
b）加高大坝。一般在下游坡培厚加高较为有利，可不放空水库，保持水库一定的运行效益。但坝坡稳定安全度不够时，应结合坝坡稳定选择在上游或下游培厚加高。
2）混凝土坝
混凝土坝加高主要有两种方法：①在原坝顶上浇筑混凝土加高大坝，同时在大坝上游面或下游面扩大断面；②采用竖向预应力锚索将上部新浇混凝土与原坝体及坝基锚固成整体。其中大坝新、老混凝土接合面可采用植筋和涂界面胶方法进行加固处理，以保证新、老混凝土的整体受力性能。
2.2土石坝渗漏处理措施
渗漏问题是病险土石坝主要病害之一，我国在这方面的处理方法有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、膏状稳定浆液灌浆、土工膜防渗等。
1）混凝土防渗墙
混凝土防渗墙加固方法，就是沿土石坝的坝轴线方向建造一道混凝土防渗墙。防渗墙可建在坝体部分，也可深入到基岩以下一定深度，以截断坝体和坝基的渗漏通道。混凝土防渗墙加固的优点是适应各种复杂地质条件；可在水库不放空的条件下进行施工；防渗体采用置换方法，施工质量相对其它隐蔽工程施工方法比较容易监控，耐久性好，防渗可靠性高。早期防渗墙主要采用乌卡斯钻机施工，施工速度较慢，费用较高。随着施工技术的发展，特别是液压抓斗的使用，使得成墙速度提高，费用降低。
2）高压喷射灌浆
先用钻机钻孔，然后将喷射管置于孔内(内含水管、水泥浆管和风管)，由喷射出的高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体掺搅，喷嘴上提，浆液凝固。土石坝的高压喷射灌浆防渗加固，就是沿坝轴线方向布设钻孔，逐孔进行高压喷射灌浆，各钻孔高压喷射灌浆的凝结体相互搭接，形成连续的防渗墙，从而达到防渗加固的目的。高喷灌浆最初主要用于粉土层和砂土层的防渗，近年来在砂砾层中也有许多成功应用。如河南弓上水库，土石坝填筑质量差，坝体变形、开裂，坝下30m厚的砂卵石强透水层未清基，加固前坝后渗漏出浑水，渗漏量90L/s，1999年采用深达83m的高喷灌浆后，坝后渗漏消失。高压喷射灌浆的优点是施工速度较快，如三峡三期围堰防渗面积20000m2，仅用45d就完成施工。缺点是不同地层条件选用的施工技术参数不同，并需要经过现场试验确定，对施工队伍的经验要求较高；防渗体的整体性能上不如混凝土防渗墙，且不能入岩，在黏土地层防渗体强度较低，耐久性差；深防渗体容易开叉。
3）劈裂灌浆
劈裂灌浆是在土坝沿坝轴线布置竖向钻孔，采取一定压力灌浆将坝体沿坝轴线方向（小主应力面）劈开，灌注泥浆，最后形成5～20cm厚的连续泥墙，从而达到防渗加固的目的。同时，泥浆使坝体湿化，增加坝体的密实度。劈裂灌浆不仅起到防渗加固作用，也加固了坝体。该加固方法的优点是施工简便，投资省。缺点是一般只适用于坝高50m以下的均质坝和宽心墙坝，并要求在低水位进行；灌浆压力不易控制，可能导致灌浆过程中坝体出现失稳、滑坡；有时灌入坝体中的泥浆固结时间较长，耐久性较差；劈裂灌浆与基岩和刚性建筑物接触处防止接触冲刷存在难度；对施工队伍的经验要求较高。
4）土工膜
土工膜防渗加固是在上游坝坡铺设土工膜，使坝体達到防渗要求。土工膜具有较好的防渗性能和适应坝体变形能力，近年来广泛应用于土坝防渗加固。1987年，我国云南省李家菁水库（中型），坝高35m，由于坝体渗漏较为严重，在上游坝面铺设土工膜加固，取得良好效果。1988年，福建省犁壁桥水库（中型），坝高38.3m，下游坡存在大面积渗水。采用复合土工膜在土石坝上游坡作防渗层，防渗效果显著。陕西石砭峪水库定向爆破堆石坝，坝高85m，采用沥青混凝土斜墙防渗，1981年蓄水后最大漏水量达3.96m3/s。2004年采用带逆止阀的复合土工膜在坝上游坡做防渗层后，取得良好防渗效果。国外西班牙的波扎捷洛斯拉莫斯堆石坝，坝高97m，也采用了土工膜防渗，获得成功。土工膜加固的优点是柔性好，能适应坝体变形；施工方便，速度快，造价省。缺点是施工时需要放空水库；抗老化性能不如混凝土等材料；规范规定用于挡水水头超过50m的大坝需要进行专门论证。
3 结束语
我国已建水库8.7万余座，大部分水库兴建于20世纪中叶，由于受当时条件限制，许多工程先天不足，加上管理落后，致使约44%的水库成为病险水库。在我国水库病害特点的基础上，文章论述了水库病害治理与加固技术，对于目前我国正在开展的病险水库除险加固工作具有借鉴意义。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：病险水库；加固措施
Abstract: for different diseases of the reservoir, in the region of reinforcement engineering problems, in addition to conventional reinforcing methods, also actively cited the dam in the dam foundation reinforcement thin-walled concrete walls slots, splitting grouting, high pressure jet grouting and laid geomembrane techniques. Practice shows that the method is feasible, and the effect significantly, can resolve the reservoir safety problems, and can get a great economic benefits and social benefit, for the next similar reservoir disease control to provide some practical experience.
Keywords: seepage path reservoir; Reinforcement measures
中圖分类号：TV62文献标识码：A 文章编号：
我国政府历来十分重视水库安全与病险水库除险加固工作。早在“75•8”大洪水后的1976年～1985年，就实施了以提高防洪标准为主的65座大型水库除险加固。1986年和1992年又分别确定了第一批43座、第二批38座全国重点病险水库除险加固，其中大型水库69座、中型水库12座。1998年大洪水后，我国政府加快了病险水库除险加固工作的实施步伐，组织有关部门于2001年7月编制完成了《全国病险水库专项规划报告》，按轻重缓急的原则分期分批实施病险水库除险加固，2007年7月对该报告进行了修编。全国病险水库除险加固作为中央补助项目，一期安排了1346座，二期安排6188座水库，计划于2010年全部完成。目前已完工并发挥效益。
1 我国水库病害主要分为以下几个方面
据统计，我国95%的水库大坝为土石坝。其中大量工程采用“土法上马”施工，坝体填筑质量较差，碾压密实度及渗透系数达不到标准，或大坝清基及坝基防渗处理不彻底，致使大坝运行后，下游坝坡或坝后基础出现渗漏、沼泽化，甚至出现管涌、流土、接触冲刷等渗透破坏，坝体出现裂缝或滑坡等问题。对于浆砌石坝、混凝土坝，以及溢洪道、输水洞等，由于施工质量差或基础处理不完善，且随着使用年限的增长，大量出现碳化、裂缝、露筋、剥离、冲蚀、溶滤、渗漏等问题，影响建筑物的结构安全和防渗安全。归纳起来，我国水库病害主要分为以下几个方面：
1）水库防洪不安全。主要表现为大坝顶高程不满足要求或泄水建筑物泄水能力不满足要求，即防洪标准达不到规范要求。据水利部2004年统计，全国的病险水库中有51座大型、196座重点中型、14000座小型水库的防洪标准不满足要求。造成的原因主要有：随着水文系列资料的延长，洪水资料发生变化；泄洪建筑物存在安全隐患，不能正常发挥功能。
2）抗震不安全。即水库大坝的抗震不满足现行规范要求。据统计，大型病险水库中有13座抗震不满足规范要求，中、小型水库也有很多抗震不满足规范要求。造成的原因主要有：原设计地震烈度小于新的地震烈度区划图确定的场地基本烈度；原设计未考虑地震工况，现经地震复核，大坝的抗震不满足现行规范要求。
3）大坝结构不安全。即大坝的结构强度及抗滑稳定不满足规范要求。据统计，46座坝型为均质坝的大型病险水库中，3座大坝断面不足，12座坝坡不稳定，14座护坡有问题；55座坝型为心墙坝的大型病险水库中，13座坝坡不稳定，7座护坡有问题。另外，有一座宽缝重力坝和一座浆砌石重力坝坝体存在抗滑不稳定问题。造成的原因主要有：土石坝坝体断面不足，坝坡偏陡，坝坡的抗滑稳定不满足规范要求；护坡破损，危及大坝安全；浆砌石及混凝土坝由于施工质量差或坝基清基不彻底，大坝的结构强度或抗滑稳定不满足规范要求。
4）输水及泄洪建筑不安全。即输水及泄洪建筑的结构强度及稳定不满足规范要求。造成的原因主要有：对于输水隧洞或涵管，衬砌结构施工质量差或设计不完善，出现裂缝、露筋、剥离、冲蚀、漏水，影响建筑物结构的整体性。特别是坝下埋管漏水，容易导致接触冲刷破坏，危及坝体安全；对于泄洪建筑物，主要存在结构裂缝及失稳破坏，或溢流面及泄槽未衬砌或衬砌质量差，出现冲蚀破坏；无消能工或消能工不完善，无法保证洪水安全下泄。
5）金属结构和机电设备不安全。多数病险水库的金属结构和机电设备已运行30～50a，已超过或接近折旧年限，老化、锈蚀严重，无法正常运用，严重影响水库安全。
2 病险水库加固技术措施
2.1水库防洪能力提高及大坝加高
根据病险水库防洪不安全的主要特点，我国采取提高水库防洪能力的措施归纳起来主要有两种：①加高大坝，增加水库调蓄能力；②加大泄洪建筑物规模，扩大泄洪能力。
2.1.1加高大坝
1）土石坝
a）加设防浪墙。对无防浪墙的大坝，经复核，坝体结构满足正常运用要求，可通过在坝顶上游加设防浪墙的方法加高大坝，防浪墙高一般1.0～1.2m。
b）加高大坝。一般在下游坡培厚加高较为有利，可不放空水库，保持水库一定的运行效益。但坝坡稳定安全度不够时，应结合坝坡稳定选择在上游或下游培厚加高。
2）混凝土坝
混凝土坝加高主要有两种方法：①在原坝顶上浇筑混凝土加高大坝，同时在大坝上游面或下游面扩大断面；②采用竖向预应力锚索将上部新浇混凝土与原坝体及坝基锚固成整体。其中大坝新、老混凝土接合面可采用植筋和涂界面胶方法进行加固处理，以保证新、老混凝土的整体受力性能。
2.2土石坝渗漏处理措施
渗漏问题是病险土石坝主要病害之一，我国在这方面的处理方法有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、膏状稳定浆液灌浆、土工膜防渗等。
1）混凝土防渗墙
混凝土防渗墙加固方法，就是沿土石坝的坝轴线方向建造一道混凝土防渗墙。防渗墙可建在坝体部分，也可深入到基岩以下一定深度，以截断坝体和坝基的渗漏通道。混凝土防渗墙加固的优点是适应各种复杂地质条件；可在水库不放空的条件下进行施工；防渗体采用置换方法，施工质量相对其它隐蔽工程施工方法比较容易监控，耐久性好，防渗可靠性高。早期防渗墙主要采用乌卡斯钻机施工，施工速度较慢，费用较高。随着施工技术的发展，特别是液压抓斗的使用，使得成墙速度提高，费用降低。
2）高压喷射灌浆
先用钻机钻孔，然后将喷射管置于孔内(内含水管、水泥浆管和风管)，由喷射出的高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体掺搅，喷嘴上提，浆液凝固。土石坝的高压喷射灌浆防渗加固，就是沿坝轴线方向布设钻孔，逐孔进行高压喷射灌浆，各钻孔高压喷射灌浆的凝结体相互搭接，形成连续的防渗墙，从而达到防渗加固的目的。高喷灌浆最初主要用于粉土层和砂土层的防渗，近年来在砂砾层中也有许多成功应用。如河南弓上水库，土石坝填筑质量差，坝体变形、开裂，坝下30m厚的砂卵石强透水层未清基，加固前坝后渗漏出浑水，渗漏量90L/s，1999年采用深达83m的高喷灌浆后，坝后渗漏消失。高压喷射灌浆的优点是施工速度较快，如三峡三期围堰防渗面积20000m2，仅用45d就完成施工。缺点是不同地层条件选用的施工技术参数不同，并需要经过现场试验确定，对施工队伍的经验要求较高；防渗体的整体性能上不如混凝土防渗墙，且不能入岩，在黏土地层防渗体强度较低，耐久性差；深防渗体容易开叉。
3）劈裂灌浆
劈裂灌浆是在土坝沿坝轴线布置竖向钻孔，采取一定压力灌浆将坝体沿坝轴线方向（小主应力面）劈开，灌注泥浆，最后形成5～20cm厚的连续泥墙，从而达到防渗加固的目的。同时，泥浆使坝体湿化，增加坝体的密实度。劈裂灌浆不仅起到防渗加固作用，也加固了坝体。该加固方法的优点是施工简便，投资省。缺点是一般只适用于坝高50m以下的均质坝和宽心墙坝，并要求在低水位进行；灌浆压力不易控制，可能导致灌浆过程中坝体出现失稳、滑坡；有时灌入坝体中的泥浆固结时间较长，耐久性较差；劈裂灌浆与基岩和刚性建筑物接触处防止接触冲刷存在难度；对施工队伍的经验要求较高。
4）土工膜
土工膜防渗加固是在上游坝坡铺设土工膜，使坝体達到防渗要求。土工膜具有较好的防渗性能和适应坝体变形能力，近年来广泛应用于土坝防渗加固。1987年，我国云南省李家菁水库（中型），坝高35m，由于坝体渗漏较为严重，在上游坝面铺设土工膜加固，取得良好效果。1988年，福建省犁壁桥水库（中型），坝高38.3m，下游坡存在大面积渗水。采用复合土工膜在土石坝上游坡作防渗层，防渗效果显著。陕西石砭峪水库定向爆破堆石坝，坝高85m，采用沥青混凝土斜墙防渗，1981年蓄水后最大漏水量达3.96m3/s。2004年采用带逆止阀的复合土工膜在坝上游坡做防渗层后，取得良好防渗效果。国外西班牙的波扎捷洛斯拉莫斯堆石坝，坝高97m，也采用了土工膜防渗，获得成功。土工膜加固的优点是柔性好，能适应坝体变形；施工方便，速度快，造价省。缺点是施工时需要放空水库；抗老化性能不如混凝土等材料；规范规定用于挡水水头超过50m的大坝需要进行专门论证。
3 结束语
我国已建水库8.7万余座，大部分水库兴建于20世纪中叶，由于受当时条件限制，许多工程先天不足，加上管理落后，致使约44%的水库成为病险水库。在我国水库病害特点的基础上，文章论述了水库病害治理与加固技术，对于目前我国正在开展的病险水库除险加固工作具有借鉴意义。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。