中小型水库存在的病险原因及处理措施

中小型水库是我国水利设施中不可缺少的组成部分,但由于历史条件限制,部分水库存在多种复杂的问题,在分析病险原因的基础上,各省市对部分水利设施进行了加固处理,得到了一些有效且经济的措施,总结其经验和教训,对其他水库具有借鉴作用。总之,加强对中小型水库的日常养护维修工作,认真贯彻“养重于修,修重于抢”精神,确实保证水库的安全运行。

1水库病险原因分析

现在对于中小型水库普遍存在的病险及原因概括起来主要有以下几类:

1.1水库库坝区渗漏

坝体或坝基(含坝头、山体)漏水,给予造成水库库坝区渗漏的约占总数的60%～70%,放水涵洞、涵管破碎、断裂等水利配套工程老化引起漏水的,约占总数的30%。

1.1.1坝址选择不合理

在石灰岩地区,没有利用库区内坝址附近有隔水岩层的地方建坝,如某水库,坝址距上游有隔水岩层的地方仅70m,但坝址却选在灰色、白云岩和溶塌角砾岩上,岩溶发育,因而库水向外渗漏。

1.1.2坝基基础处理不当

许多坝基特别是土石混合坝,清基不彻底即回填土料,且粘土铺盖防治层厚度太薄。如某水库大坝(土石混合坝),坝面用粘土铺盖防渗,坝脚粘土铺盖防渗层仅有0.4～1.0m,其后即乱石堆放的坝体。蓄水后受十几米水头的压力,粘土防渗层被水压穿,库水不断沿堆石间隙流走。

1.1.3坝肩处理不当

早期修建的中小型水库大多没有经过周密施工设计,抢时间,赶进度,忽视质量,甚至把左右两坝肩的覆盖土取来筑坝,因而两坝肩覆土变薄,甚至没有覆盖层,全部岩石裸露。在水的长期侵蚀作用下,岩石沿节理裂隙溶蚀,久而久之就发育成渗水通道而渗漏,或剩下的薄层覆盖土被水压穿而出现漏水。

1.1.4坝前末设防渗铺盖

对于土石坝和土坝,坝前防渗铺盖是不可缺少的防渗措施,然而在20世纪50年代末兴建的许多小型土石坝和土坝均未设坝前防渗铺盖,也无其它防渗措施。

1.2坝体裂缝

由于坝体出现裂缝的约占中小型水库总数的20%～30%,溢洪道不安全及影响坝脚的约占总数的20%。坝体构筑质量低劣,裂缝丛生,坝体质量低劣且没有溢洪道,如遇大洪水很有可能垮坝或因泄洪不畅发生洪水漫坝,危及运城市区的安全。

1.2.1温度因素影响

在北方地区,冬夏温差较大,受热胀冷缩作用,坝面护坡块石经常处于不稳定状态。尤其是冬季,冰面与坝体相接处,由于冰推动作用,使处于不稳定的护坡块石运动加剧,形成隆起、堆积,冰面融化后,隆起堆积起来的护坡块石又自由滑落下来,难以恢复原状,长此以住,护坡遭到破坏。

1.2.2施工质量问题

坝体断面不安全,填筑质量差,坝肩与岸坡接茬不良,在施工中清基不彻底。土坝块石护坡在施工过程中,常常由于块石砌筑不紧密垫层不实,经长期自然沉落和冰胀、水冲等综合作用,使护坡体局部坍陷、下滑,个别块石从护坡体中挤出在外,造成整个坝坡凸凹不平,产生裂缝。

1.3库岸失稳

1.3.1浪蚀作用

中小型水库多位于山间峡谷,风速小,水库弯道多,吹程较小,故风浪作用一般较小。一般出现塌岸的中型水库多属于平原水库,一般频繁出现的风浪坡高为40～60cm,有时可达100cm以上,浪蚀作用大。而中小型水库风浪波高多在10～20cm,受浪蚀作用较小。

1.3.2浸泡与重力作用

水库蓄水后,库岸长期在水的浸泡作用下,岩土产生了物理化学、孔隙静水压力和动水压力等效应,并引发的中小型滑坡、崩塌和泥石流等,对水库的安全运用和水土保持以及库岸边人民生命财产的安全都构成了较大的威胁。

1.4水库淤积

中小型水库中部分水库淤积严重。由于淤积严重,使一些水库己无效益,防洪和兴利矛盾十分突出。分析其主要原因:一是水库上游水土流失严重;二是水库本身缺少排沙底洞,累计淤积所致。据统计,70%～85%的水库防洪标准偏低,主要原因是洪水分析成果不准,防洪标准偏低,泄洪能力不足。

1.5水库配套工程设施不完善

主要表现在闸门、启闭设备运行困难,泄洪不畅、关闭不严,有的溢洪道、放水涵洞发生裂缝甚至塌陷毁坏。另外,护坡块石被翻撬、搬动、堆积时有发生,管理单位又不能及时整修,致使破坏越来越重。

2病险水库的加固处理措施

2.1防渗措施

2.1.1柔性防渗

对大面积渗漏而无集中渗漏通道的库坝区,且坡度在24°以下的大坝和坝肩,或有集中渗水通道又有面上渗流的库坝区,只要对集中漏水通道先作处理(如开挖回填混凝土塞或是自流灌水泥浆、水泥砂浆等封堵),均适宜用柔毡铺盖防渗,但使用柔毡铺盖防渗的关键是:接头一定要搭接好,周边固结措施要得当,且最好是用混凝土截水墙截到隔水岩层或不透水部位上,共同组成防渗体。

2.1.2刚性防渗

即混凝土防渗,适宜覆土较薄、坡度在25°～45°之间的岩石基面的岸坡渗漏区,其关键是根据所受水头选好混凝土标号、铺盖的厚度和确定水灰比。施工时,应打掉岩基面的尖角,清除面上的泥垢、油污等杂质和强风化的破碎岩石,用水洗净后(最好使用高压水冲洗)垫上2～3cm厚的水泥砂浆,然后浇筑混凝土。混凝土浇筑要振捣密实,养护2ld。对大面积的混凝土防渗铺盖要作分块处理,每块尺寸以4m×5m为宜,块间分缝处作

好止水处理。

2.1.3水泥砂浆砌石勾缝防渗

该方法适宜库岸坡度较陡(坡度在45°以上)、基面为岩面且覆土不厚的库岸坡和水头较低的坝体迎水坡面防渗。防渗砌体厚度根据水头选定。砌筑要求平整、稳定、密实,座浆及竖缝砂浆填塞要饱满密实,竖缝填塞砂浆后应插捣至表面泛浆为止,勾缝前必须将缝槽冲洗干净,不得残留灰渣和积水,勾缝完成后养护21d。

2.1.4防渗帐幕灌浆

这种措施适用于坝基和坝肩的深部漏水防渗。其技术主要是确定孔深、孔距、布孔方式、布孔排数和选好浆液的配合比,确定灌浆压力。

2.1.5混凝土截水墙

对未设坝前防渗铺盖的坝体及左右岸坡,由于清除现有淤泥工程量大,投资大,而有的因库水不能放干而无法清除,故只有设置混凝土截水墙或其它防渗帐幕。混凝土截水墙应截到不透水岩层上,或截到不透水部位,与其它防渗体连为整体。