关于小型病险水库除险加固的技术探讨

引言

小型水库在防洪、灌溉、供水等方面发挥着重要作用，对区域经济社会发展和人民生命财产安全具有重要意义。然而，由于建设年代早、设计标准低、运行时间长等原因，许多小型水库逐渐出现了不同程度的病害和险情，成为威胁人民群众生命财产安全的隐患。除险加固工作是解决小型病险水库问题的关键举措，对于恢复水库功能、保障其安全稳定运行至关重要。本文结合 15 年的实际工作经验，对小型病险水库除险加固技术进行探讨，以期为相关工作提供有益的借鉴。

一、小型病险水库常见病害问题分析

小型病险水库的病害问题多样，不同结构部位因功能和所处环境不同，呈现出的病害也各有特点，深入分析这些病害是开展有效除险加固工作的前提。

（一）坝体病害

坝体作为水库拦水的核心结构，长期承受着水压力、自重以及外部环境因素的综合作用，因此容易产生多种病害。坝体渗漏是其中较为常见的问题之一，水分通过坝体的孔隙、裂隙等通道渗透，这不仅会导致水库蓄水能力的下降，还会带走坝体中的细小颗粒，使得坝体结构逐渐变得松散，从而降低其强度和稳定性。坝坡失稳也是一个不容忽视的问题，在雨水冲刷、水位骤降等因素的影响下，坝坡土体的抗剪强度会降低，可能会出现滑坡、坍塌等现象，严重时甚至会直接威胁到坝体的整体安全。坝体裂缝的产生通常与温度变化、不均匀沉降等因素有关，初始的裂缝可能较小，但随着时间的推移，在水压力和其他荷载的作用下，这些裂缝会不断扩展，成为新的渗漏通道，从而加剧坝体的损坏程度。

（二）坝基病害

坝基是坝体的基础支撑，其稳定性直接关系到整个水库工程的安全性。坝基渗漏是坝基常见的病害之一，由于坝基土层的渗透性存在差异，或者存在断层、裂隙等地质缺陷，地下水会沿着这些薄弱部位渗透，这不仅会增加坝体的渗透压力，还可能导致坝基土的渗透变形，如管涌、流土等现象，进而引发坝体的沉降、倾斜。坝基土液化则是在地震等动力荷载作用下出现的病害，饱和松散的坝基土在振动作用下孔隙水压力急剧上升，有效应力迅速减小，土体失去承载能力，造成坝体失稳，此类病害在地震多发区域的小型水库中更为常见。

（三）溢洪道病害

溢洪道是水库宣泄超额洪水的重要设施，其工作环境恶劣，长期受到高速水流的冲刷和泥沙磨损，因此容易产生各类病害。溢洪道进口段常因水流流速快、紊动剧烈而发生冲刷，导致进口段的岸坡坍塌、底板淘刷，影响洪水的顺利导入。闸室结构在长期运行中，可能因混凝土碳化、钢筋锈蚀等原因出现裂缝、剥落等损坏，影响闸门的启闭性能和闸室的整体稳定性，降低溢洪道的泄洪能力。消能设施作为溢洪道的重要组成部分，若出现消能池底板破损、消力墩损坏等情况，会导致消能效果下降，高速水流直接冲刷下游河道，造成河道岸坡坍塌、河床下切，危及水库和下游地区的安全。

（四）输水建筑物病害

输水建筑物承担着水库的供水、灌溉等功能，其病害会直接影响水库功能的发挥。洞身渗漏是输水洞、涵管等常见的问题，由于施工质量缺陷、运行时间过长等原因，洞身混凝土出现裂缝，水分渗透到周边岩土体，不仅浪费水资源，还可能引起岩土体的湿陷、管涌等现象，影响建筑物的结构安全。结构裂缝的产生与材料老化、荷载变化等因素相关，若不及时处理，裂缝会逐渐扩展，削弱输水建筑物的整体性和承载能力。闸门及启闭设备是输水建筑物的控制部件，长期使用后可能出现闸门变形、锈蚀，启闭设备失灵等问题，导致输水建筑物无法正常调控水流，影响其功能的实现。

二、小型病险水库除险加固关键技术

针对小型病险水库不同部位的病害问题，需要采用相应的除险加固技术，以恢复水库的安全性能和使用功能，这些技术的合理应用是保障加固效果的核心。

（一）坝体加固技术

坝体加固需根据具体病害类型采取针对性措施。对于坝体渗漏，防渗墙技术是一种有效的处理方法，通过专用设备在坝体中形成连续的防渗墙体，墙体材料可选用混凝土、黏土等，能够有效阻隔渗漏通道，减少渗流量。帷幕灌浆技术则是通过钻孔将浆液注入坝体的裂隙中，浆液凝固后形成防渗帷幕，提高坝体的防渗性能，适用于坝体裂隙发育的情况。面对坝坡失稳问题，培厚坝坡是通过增加坝坡的宽度和厚度，提高坝坡的抗滑稳定性，培厚材料应选用透水性好、强度高的土料；放缓坝坡则是通过减小坝坡的坡度，降低滑动力矩，增强坝坡的稳定性；增设抗滑桩是在坝坡滑动面附近设置钢筋混凝土桩，桩体深入稳定地层，依靠桩体的抗剪能力抵抗坝坡的滑动推力，适用于坝坡稳定性较差的情况。对于坝体裂缝，充填灌浆是将浆液注入裂缝中，填充裂缝空间并与周围土体结合，恢复坝体的整体性；表面封堵则是采用水泥砂浆、沥青等材料涂抹在裂缝表面，阻止水分渗入，适用于表面裂缝的处理。

（二）坝基处理技术

坝基处理的重点是解决渗漏和液化问题，以提高坝基的稳定性。坝基帷幕灌浆与坝体帷幕灌浆原理相似，通过在坝基中钻孔灌浆，形成贯穿坝基的防渗帷幕，阻挡地下水的渗透路径，降低坝基的渗透压力，适用于坝基存在裂隙或透水层的情况。高压喷射注浆技术是利用高压泵将水泥浆液通过喷嘴高速喷射，冲击、切割坝基土体，并与土体混合凝固形成固结体，固结体具有较高的强度和防渗性能，能够有效改善坝基的工程性质，适用于处理坝基软弱土层和渗漏问题。针对坝基土液化，振冲碎石桩技术通过振冲器在坝基中形成碎石桩，碎石桩能够提高坝基土的密实度，增强土体的抗液化能力，同时起到排水作用，加速孔隙水压力的消散。砂石垫层则是在坝基表面铺设一定厚度的砂石材料，形成排水层，在地震等荷载作用下，能够及时排出孔隙水，降低孔隙水压力，减少液化发生的可能性。

（三）溢洪道加固技术

溢洪道加固的目标是提高其泄洪能力和结构稳定性。对于溢洪道进口段冲刷，浆砌石护坡是通过砌筑浆砌石对进口段岸坡进行防护，浆砌石强度高、抗冲刷性能好，能够有效抵御水流的冲刷作用；混凝土衬砌则是在进口段底板和岸坡浇筑混凝土层，混凝土表面平整光滑，可减少水流阻力，同时提高抗冲刷能力。闸室结构损坏的修复需根据损坏程度确定方案，对于轻微的裂缝、剥落等损坏，可采用修补材料进行填补、抹平处理；对于结构变形、钢筋锈蚀严重的情况，则需要拆除损坏部分，重新浇筑混凝土或更换构件，恢复闸室的结构性能。消能设施失效的处理中，改建消能池是根据水流条件和下游河道情况，调整消能池的尺寸、深度等参数，或更换消能池的材料，提高消能效果；增设消力墩是在消能池中设置墩体，增加水流的紊动和能量耗散，减轻下游河道的冲刷。

（四）输水建筑物加固技术

输水建筑物的加固应围绕解决渗漏、修复结构和恢复设备功能展开。对于洞身渗漏，洞内衬砌是在输水洞、涵管内部浇筑混凝土或钢筋混凝土衬砌层，衬砌层与洞身紧密结合，形成封闭的防渗结构，阻断渗漏通道，适用于洞身破损较为严重的情况；灌浆处理则是通过在洞身周围钻孔，将浆液注入洞身与围岩之间的缝隙或围岩的裂隙中，浆液凝固后形成防渗体，提高洞身的防渗性能。对于结构裂缝，采用环氧树脂等高分子材料进行封堵和补强是常用方法，环氧树脂具有良好的粘结性和强度，能够渗透到裂缝中并固化，与结构形成整体，增强结构的承载能力。对于闸门及启闭设备损坏，需对闸门进行除锈、修补或更换，确保闸门的密封性和灵活性；对启闭设备进行检修、润滑或更换零部件，保证其运行正常，使输水建筑物能够有效调控水流。

三、小型病险水库除险加固技术应用优化

除险加固技术的应用效果不仅取决于技术本身的适用性，还需要对技术应用过程进行优化，以提高工程质量、降低成本、保障施工安全，实现加固工作的整体效益。

（一）技术选型优化

在进行水库除险加固工作时，技术选型是至关重要的首要环节。为了确保选型的科学性和合理性，必须综合考虑多种因素。首先，需要对水库进行全面的勘察，详细记录病害的类型、范围以及严重程度，这些信息将为后续的技术选型提供坚实的基础。地质条件是影响技术选型的关键因素之一，不同的地质结构对加固技术的适应性存在显著差异。例如，在软土地基上，高压喷射注浆技术可能比传统的帷幕灌浆技术更为有效，因为前者能够更好地适应软土的特性，从而达到更好的加固效果。经济成本的考量同样不可或缺，在确保加固效果的前提下，应优先选择成本较低的技术方案，以避免不必要的资金浪费。此外，技术的可行性评估也至关重要，需要考虑施工设备的可得性、施工人员的技术水平等因素，确保所选技术能够顺利实施。最后，技术的可靠性是保障工程质量与长期效果的关键，应优先选择那些经过实践验证、效果稳定的技术方案。

（二）施工工艺优化

施工工艺的优化对于提高施工效率和工程质量具有重要意义，同时也能减少施工对水库正常运行的影响。在施工方法的选择上，应不断改进传统工艺，积极引入先进的施工理念和方法。例如，采用分段施工、平行作业等方式，可以有效缩短施工工期，提高施工效率。施工设备的更新换代是工艺优化的重要内容，采用自动化、智能化的施工设备，如自动化灌浆系统、精准定位的开挖设备等，能够显著提高施工的精度和效率，减少人为因素的影响。在施工过程中，还应注重对周边环境的保护，减少施工噪音、粉尘等污染，同时合理安排施工时间，避免在汛期、灌溉期等关键时段进行大规模施工，以减少对水库功能发挥的影响。此外，施工顺序的合理安排也极为重要，应根据工程特点和施工条件，确定最优的施工顺序，如先处理坝基病害，再进行坝体加固，以确保各工序之间的衔接顺畅，提高施工效率。

（三）质量控制优化

质量控制是水库除险加固工程成败的关键所在，因此需要建立一套完善的质量控制体系，对施工全过程进行严格管理。在原材料采购环节，应选择质量可靠、符合标准的材料，并严格检查材料的出厂合格证、检验报告等资料。对于进场材料，还需进行抽样检测，确保所有材料均符合质量要求，杜绝不合格材料用于工程中。施工工艺控制方面，应制定详细的施工操作规程，明确各工序的质量标准和要求，施工人员需严格按照规程施工。技术人员应加强现场指导和监督，及时纠正不规范的施工行为。工程验收应按照相关规范和标准进行，分阶段进行中间验收和竣工验收，验收过程中要对工程质量进行全面检查，包括外观质量、结构性能、防渗效果等方面，对发现的问题及时要求整改，直至验收合格。此外，加强施工人员的培训和管理也不可或缺，通过专业培训提高施工人员的质量意识和技术水平，建立岗位责任制，明确各岗位的质量职责，确保质量控制措施落到实处。

四、结语

小型病险水库除险加固是一项关乎民生和社会发展的重要工程，其技术应用的合理性和有效性直接影响水库的安全运行和功能发挥。通过对小型病险水库常见病害的分析，明确了坝体、坝基、溢洪道和输水建筑物等部位的主要问题，针对这些问题所采用的关键加固技术，为解决病害提供了具体的方法和手段。而技术应用的优化，包括技术选型、施工工艺和质量控制等方面的优化，则进一步保障了加固工程的质量和效益。

在实际工作中，需充分结合小型水库的具体情况，灵活运用各类技术，不断总结经验，推动除险加固技术的创新和发展。未来，随着科技的进步和工程实践的深入，小型病险水库除险加固技术将更加成熟、高效、环保，为小型水库的安全管理提供更坚实的技术支撑，使其在防洪、灌溉、供水等方面持续发挥重要作用，为区域经济社会的可持续发展贡献力量。

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作者简介：简永刚（1983.3）男，汉族，本科，工程师，从事水利水电工程管理工作