周祥 樊利容

项目来源：重庆水利电力职业技术学院校级科研项目，项目编号：K201713。

摘 要： 近年来，我国水利事业飞速发展，但水库施工和运行管理任然存在较多安全隐患。并且病险水库也逐渐增多，病险水库的除险加固直接关系到广大社会群众的生命和财产安全，正确处理水库的除险加固工程必须成为一个不可松懈的工作。开发一些先进的病险水库除险加固实用技术，筛选出既能实现除险目的、又经济合理的除险加固方案。

关键词： 水库;除险加固;措施

【中图分类号】TV698.2+3     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.232

1 工程概况

某水库库内水主要做饮用水使用，属一级饮用水源保护区。是一座以供场镇人口饮水为主，兼防洪、灌溉于一体的小（2）水利工程。设计灌溉面积861亩。枢纽工程由大坝、溢洪道组成。

水库坝址为“U”型河谷，谷底高程571.24m（黄海高程，下同）。坝址以上集雨面积0.445km2，主河道长0.73km，河床平均比降为58.6‰。水库设计洪水标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。大沟水库设计洪峰流量为12.6m3/s（P=5%），洪水总量7.89万m3，相应洪水位592.14m;校核洪峰流量为19.4m3/s（P=0.5%），洪水总量13.23万m3，相应洪水位592.54m，水库总库容24.6万m3。水库正常水位为591.26m，相应库容为20.3万m3，死水位578.80m，死库容为0.3万m3，兴利库容20.0万m3。

水库大坝坝型为浆砌条石单曲拱坝，最大坝高19.5m，坝顶宽1.6m，最大坝底宽4.06m，坝顶轴线长102.6m。工程于1971年11月动工修建，1975年3月完工。本次大坝除险加固主要措施为：大坝坝顶增设防浪墙，增设安全栏杆;对上游坝面水库大坝坝型为浆砌条石单曲拱坝，最大坝高19.5m，坝顶宽1.6m，最大坝底宽4.06m，坝顶轴线长102.6m。工程于1971年11月动工修建，1975年3月完工。本次大坝除险加固主要措施为：大坝坝顶增设防浪墙，增设安全栏杆;对上游坝面采用钢筋砼挂网喷锚防渗;对坝基、坝肩采用帷幕灌浆进行防渗处理，下游坝坡采用M10水泥砂浆开槽勾缝。

水库溢洪道设置在大坝右坝肩，堰顶高程为591.26m，过水净宽6.0m，溢洪道全长42.0m。校核工况下（P=0.5%）溢洪道下泄流量为12.4m3/s，设计工况下（P=5%）下泄流量为7.1m3/s，消能防冲工况下（P=10%）下泄流量为5.5m3/s。溢洪道除险加固措施为：拆除原有溢洪道边墙及部分底板进行重建，新建消力池和尾水渠，改建溢洪道上人行桥。

水库现状管理设施极其落后，无必要的大坝安全监测设施，无防汛通讯、交通设备;水库管理房成危房。水库管理设施改造方案为：设置自动化水位、雨情观测系统及大坝位移、沉降等安全监测设施，大坝监测设施由具有相应资质专业队伍施工，不纳入本次设计，新建水库管理房100m2。

2 水库工程地质

水库所在河流属长江水系临江河支流，该区属褶皱抬升低山地貌。区域地貌形态受区域构造和岩性控制，背斜成山，向斜成谷;呈现一山、一槽相间分布的地貌格局。

库区地形地貌简单，属褶皱抬升低山地貌，两侧山体基本对称，河谷呈“V”型，地形相对较陡，相对高差在20～30m之间，自然斜坡坡角25°～55°之间，沟壑切割深度10～30m。

库区地处华蓥山穹褶束东山背斜近核部，地层由第四系（Q4）与下伏三叠系上统须家河组（T3xj）构成，岩层产状275°∠3°，较平缓，倾向下游并略倾向右坝肩，库区未见断层发育，构造稳定性良好。

库区地层结构简单，岩体均系三叠系上统须家河组（T3xj）青灰色、灰白色砂岩组成，岩体厚大完整，局部为第四系覆盖。库区地质构造简单，无断层和构造破碎带存在，山体雄厚，库区外近距离内无相邻深切河谷，地形封闭条件较好，适宜水库建设，库区无渗漏。

库岸主要由三叠系上统须家河组（T3xj）砂岩组成，岩层倾向下游，岩层产状为275°∠3°，左岸地形较平缓，坡角20°～35°，右岸地形稍陡，坡角30°～55°，右岸由于常年的流水冲刷在平拱坝的位置形成陡峭土质岸坡，坡底基岩裸露。库岸植被覆盖较好，由于库水的涨落及降雨的影响，上覆第四系土体可滑落至库内，但其方量较小，对库岸稳定不会产生影響。区内无大的滑坡体及其他不良地质现象，岸坡稳定性较好。

水库周边植被覆盖较好，农垦度不高，水土流失不严重;固体径流主要来源于近库岸耕植区和水库水位变幅带，该带的第四系覆盖层在库水往复浸泡下被带入库内淤积，现库内淤积不严重。

地下水根据埋藏条件和含水层性质分为浅层基岩裂隙水与孔隙水两类。工程区位于东山背斜近核部，构造裂隙和层间裂隙发育，基岩裂隙水赋存于此类裂隙中，主要受大气降水的补给，水量不丰，排入水库或沟谷中。孔隙水埋藏于第四系残坡积层孔隙中，此处植被发育，保水性好，易形成零星的上层滞水，主要受大气降水补给，水量极微。

坝体浆砌条石的物理力学指标：天然含水率2.78%-5.43%，天然密度2.33 g/cm3-2.59g/cm3，干块体密度为2.21 g/cm3 -2.52g/cm3，吸水率3.37%-7.53%，孔隙度9.03%-18.15%。

据坝区4个钻孔：对坝体做注水试验6段，坝体为浆砌条石结构，经注水试验得到坝体渗透系数7.40×10-5～6.2×10-4cm/s，根据实验结果可知，坝体砌筑质量一般，但局部存在砌筑质量问题，在常年库水冲刷和风化作用下，有灰缝脱落及其条石破裂等现象，引起坝体局部渗漏。

对基岩做压水试验11段，得到坝基砂岩透水率为1.0Lu～46.7 Lu，透水率变化范围较大，其中透水率大于10Lu的有4段，占36%，大多集中在高程570.00m以上坝基部位，且以右坝肩居多，枢纽区岩体基本为弱风化和微风化岩体，岩体完整性好，从压水试验结果来看，渗漏呈现无规律性，与岩体本身关系不大，是明显的构造裂隙和层间裂隙引起的渗漏。相对隔水层埋深从左坝肩向右坝肩逐渐变深，最深可达23.20m，高程569.60m，相对隔水层岩体完整，裂隙较少且连通性差，压水试验透水率小于10Lu，无渗漏。

3 除险加固措施研究及应用

3.1 大坝

3.1.1 坝顶

保持原坝顶高程592.80m、坝顶宽1.60m不变，上游侧增设0.20m高防浪墙，采用C25钢筋砼现浇;防浪墙墙顶、坝顶外侧设不锈钢护栏。

3.1.2 下游坝坡

对现有坝面采用M10水泥砂浆开槽勾缝，砌石缝间设Ф32间距3.00×3.00m排水管。

3.1.3 大坝防渗

对坝体上游垂直坝面采用C25钢筋砼挂网锚喷进行防渗处理，厚度0.12m，坝顶至库底全高锚喷，钢筋网设计为Ф8@150，全粘结锚杆采用Ф20@1500、锚深0.75m、M30水泥砂注浆;对坝基、坝肩采用帷幕灌浆进行防渗处理，在上游坝脚设置灌浆平台，帷幕灌浆孔向左坝肩延伸12.00m，向右坝肩延伸10.00m，孔距2.00m，帷幕灌浆至基岩相对不透水层（按10Lu控制）。

3.1.4 大坝安全监测设施

增设大坝变形、渗漏监测设施和水位、降雨量自动观测设施。该部分由业主委托专业单位设计安装。

3.2 溢洪道

在原址整治溢洪道，长42.00m，由控制段、泄槽段、消力池、尾水渠四部分组成。

控制段长2.00m，底宽6.00m，边墙高1.80m，底坡为0，保持原状;顶部重建预制钢筋砼人行桥。

泄槽段长30.00m，第一段长10.00m，底宽由5.40m渐变至4.00m，边墙高度由1.8m渐变至1.20m，底坡i=0.15;第二段长20.00m，底宽为4.00m，边墙高1.00m，底坡i=0.2。本段拆除重建，底板采用0.30m厚C25砼衬砌，边墙采用M7.5浆砌条石衬砌。

新建消力池长8.00m，底宽4.00m，底板采用0.20m厚C25钢筋砼衬砌，边墙采用M7.5浆砌条石衬砌。

新建尾水渠长2.00m，底板采用0.20m厚C25砼衬砌，边墙采用M7.5浆砌条石衬砌。

3.3 附属工程

整治1.50km、新建0.05km防汛抢险公路。

新建水庫管理房100m2。

参考文献

[1] 严祖文，魏迎奇，张国栋.病险水库除险加固现状分析及对策[J].水利水电技术，2010，41（ 10）.

[2] 张伟国.水库除险加固存在的问题及对策研究[J].科技创新与应用，2015（12）.

[3] 杜雷功.全国病险水库除险加固专项规划综述[J].水利水电工程设计，2003，22（3 ）.

[4] 中华人民共和国水利部.东部地区重点小型病险水库除险加固规划 [R].2009.05.

[5] 潘宇田.水库除险加固设计中的若干问题分析与对策[J].科技视界，2014（29）.