陶潺平 徐倩倩

【摘要】从浙江现存的小型水库土石坝的特点出发，结合浙江地区的具体实际和相关的成功经验来对小型水库土石坝的除险加固给出合理化的建议。

【关键词】小型水库；土石坝；除险加固设计

一、设计方案的规划

浙江地区的小型水库拦水建筑物以土石坝居多，因为规模较小，并且年代久远，相关的建设资料和数据缺少，因此不能像大坝那样，直接利用已有的数据信息进行除险加固的方案设计。所以对小型水库土石坝的除险加固，可以通过现场踏勘及了解原有坝体的构造、坝基地质状况的前提下，制定具体的除险加固方案。同时加固措施的选择和设计要依据资金投入的力度和各个地区不同的情况来确定。最后的方案，既要节省资金又要保证方案的科学合理，确保其可行性。

二、除险加固设计要点

1.坝体和坝基的加固防渗设计

坝体和坝基的加固防渗设计在方案设计阶段应根据实际情况具体确定，根据笔者实践，在考虑经济的情况下坝体防渗主要考虑套井回填、粘土斜墙、土工膜防渗。坝基防渗主要考虑帷幕灌浆或者开挖回填粘土。

当原有坝体防渗采用粘土心墙防渗且渗漏不满足规范要求，则在进行防渗加固设计时，可考虑采用套井回填進行防渗加固设计，但不宜采用粘土斜墙防渗，以防在水位降落时，在斜墙和心墙间形成“水包”对上游坝坡稳定造成不利影响，若在该情况下一定要采用粘土斜墙进行坝体防渗，应充分认识“水包”对上游坝坡的不利影响，以确保坝坡安全。当原有坝体防渗采用粘土斜墙时则可采用粘土斜墙防渗，该方法施工简单，施工质量容易保证。当原有坝体为均质坝时，则在考虑坝体成孔情况下，可分别采用套井回填或者粘土斜墙进行防渗加固设计。当项目区附近粘土料匮乏且坝体防渗为粘土斜墙或者均质坝时，则可考虑采用土工膜防渗，但是在采用该方法时，应加强施工管理，确保施工质量。

当坝基透水层为土料且厚度较薄时可考虑挖除原有土料后回填粘土进行防渗，当坝基透水层为岩基时则考虑采用帷幕灌浆。

在坝体和坝基的加固防渗处理时，应使坝体和坝基的防渗体形成统一体，彻底截断渗漏通道，使水库满足蓄水功能。

2.排水体设计

秉承上截下排的原则，应做好排水体的设计工作，目前排水体类型主要存在贴坡式排水、棱体排水、褥垫式排水、管式排水等，在小型水库土石除险加固设计中应用较多的是贴坡式排水和棱体排水，排水体具体应用条件笔者不再详细介绍，读者可翻阅相关文献查询，笔者只对棱体排水体的应用材料进行讨论。翻阅相关文献查询发现对排水棱体的材料几乎都采用块石砌筑，但是在笔者具体实践中发现，项目区往往存在石料短缺的情况，且外购成本高，对工程建设带来很大的麻烦，但是笔者又发现，往往在工程开工建设后，在土石方开挖过程中会形成石渣，通过具体实践发现，当对排水体做好反滤的前提下，用石渣替代块石后，再在石渣外表铺筑一层方块石，形成的“石渣排水棱体”不仅能满足排水的功效还能大大降低工程造价，且不影响美观，是一种不错的替代排水体。

3.坝坡设计

坝体上下游坝坡应结合地质资料并通过STAB、AUTOBANK、理正岩土等软件进行渗流分析和坝坡稳定计算，最终确定上下游坝坡坡度。坝体上游坡的护坡一般采用混凝土预制块护坡或者干砌块石护坡，其中混凝土预制块护坡在水库运行较长时间后，预制块会出现发黑的情况，影响美观，笔者建议在经济可行的情况下可采用干砌块石护坡。

4.溢洪道设计

由于现存的小型水库土石坝在历史上很多是村民自行修建，未进行水文分析及水力计算，导致溢洪道存在泄洪能力不足问题。因此，在除险加固设计中，溢洪道的设计应引起足够的重视。在复核现有正槽溢洪道过流能力时，碰到过流能力不足，且无法扩大正槽溢洪道宽度时，则可考虑布置侧槽溢洪道。

由于小型水库土石坝多位于偏远的山区，交通不便利，不便于人员及时直接进入到现场进行管控。因此，小型水库土石坝的溢洪道应该保持通畅，进口不应设置闸门；溢洪道要建造在稳定的地段上，具体要根据地形、地质进行合理规划；溢洪道应该尽量采取直线型轴线，如果由于地形的原因需要转弯，应该采取内转。

5.放水设施设计

小型水库土石坝的放水设施很多采用坝下埋管，由于运行时间长，存在不同程度的管道漏水、管道与坝体接触漏水，且管道往往未座落于基岩上，对土石坝的运行造成极大的安全隐患，因此在除险加固设计中，寻找新的放水设施替代方案显得尤为重要。

小型水库土石坝在坝高不高的情况下，可以采用虹吸管式的放水设施，虹吸管的允许真空度一般限制在6-8m水柱以内，在此范围内虹吸管均能够安全运行。虹吸管建设完毕后应对原有的放水涵管进行封堵。

当坝高较高，虹吸管不满足布设要求时可采用放水隧洞进行放水，该法投资较高。

三、土石方平衡分析及软件应用

土石坝除险加固设计中，不可避免的涉及到土石方的开挖和土石方的回填，过大的土方开挖，不仅会增加造价，还会造成环境的不利影响，比如水土流失、弃土占地等问题，土石方开挖量的不足，又会造成土石坝填筑料的不足，则需考虑外运，也不可避免的增加投资。因此理想的结果是土石方开挖和回填做到平衡，因此在方案设计阶段，设计人员就应做好土石方平衡的概念设计，而为了快速高效的进行方案设计，则需借助辅助软件（否则将会费时费力，且达不到好的效果），笔者在这里向读者推荐AUTOCAD CIVIL 3D软件，该软件可以较好的解决土石方平衡分析问题，感兴趣的读者可以尝试。

结语：

虽然小型水库土石坝对所在地的农田灌溉、防洪防旱、水产养殖起到的重要作用。但是我们也应正视小型水库土石坝在历史上较多的由村民自行修筑，或者是边设计、边施工、边调整的工程，导致现存的小型水库土石坝存在很多先天不足。因此在新时期的小型水库除险加固中，我们要考虑周到全面，尤其设计方更应高度重视，抓住问题重点，将问题消灭于源头。