小型水库除险加固设计.docx

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小型水库除险加固设计

小型水库除险加固设计

2007-11-2610:

12:

15来源：

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简介：

广丰县黄尖山水库位于丰溪河支流红洋水的上游，坝址距县城约8km，水库坝址地理位置为东经118°08′51″，北纬28°29′05″。

坝址以上控制集雨面积1.92km2。

是一座以灌溉为主，兼有防洪、旅游、养殖等综合效益的小

（一）型水库。

设计灌溉面积0.192万亩。

主河道长度2.98km，河道加权平均比降112.7%。

黄尖山水库1953年10月5日动工兴建，永丰人民公社副书记刘海亲自坐阵指挥，县水库局祝哲诚驻地施工，经过4次的续年加高加固，于1978年大坝建成，达到最终规模。

开始发挥效益，此时坝高为31.3m，设计总库容为177.52×104m3，坝顶高程为223.9m（黄海高程，下同），满足了下游农田的灌溉要求。

库区内无蓄水工程，也不受人类活动的影响。

关键字：

水库设计

广丰县黄尖山水库位于丰溪河支流红洋水的上游，坝址距县城约8km，水库坝址地理位置为东经118°08′51″，北纬28°29′05″。

坝址以上控制集雨面积1.92km2。

是一座以灌溉为主，兼有防洪、旅游、养殖等综合效益的小

（一）型水库。

设计灌溉面积0.192万亩。

主河道长度2.98km，河道加权平均比降112.7%。

黄尖山水库1953年10月5日动工兴建，永丰人民公社副书记刘海亲自坐阵指挥，县水库局祝哲诚驻地施工，经过4次的续年加高加固，于1978年大坝建成，达到最终规模。

开始发挥效益，此时坝高为31.3m，设计总库容为177.52×104m3，坝顶高程为223.9m（黄海高程，下同），满足了下游农田的灌溉要求。

库区内无蓄水工程，也不受人类活动的影响。

1·2水文

黄尖山水库位于赣东北暴雨地带，南方暖气流与北方冷气团相遇时切变线的南北徘徊，是本流域出现暴雨的主要成因，有时西南或西北低涡切变线东移，加大了暴雨的强度，暴雨活动以5~7月最为频繁，历年最大暴雨以6月份出现次数最多，暴雨移动的方向大多都由西到东或西北向东南移动，有时出现静止锋，形成暴雨中心稳定少动的现象。

根据广丰水位站实测资料统计，多年平均降雨量为1661.6mm，最大年降雨量为2435.1mm（1975），最小年降雨量为923.7mm（1971年），实测最大24小时降雨量达194.7mm（1995年6月25日）。

该区域的降雨在年际间变化较大，实测年最大降雨量是实测最小年份的2.64倍，另外降雨量在年内分配也很不均匀，雨季集中在上半年，并以每年4—6月份最为集中，占多年平均降雨量的48.2%，降雨强度大，时间集中。

据广丰县气象站实测资料统计分析，流域内多年平均最大风速16m/s，最高气温40.5℃，最低气温零下-9.1℃。

历年平均气温17.5℃。

黄尖山水库座落在丰溪河红洋水的上游，该水流发源于红洋水支流上的黄尖山顶，整个流域地形变化较大，属中低山区。

洪水常因暴雨直接产生，因此，洪峰的大小具有随着暴雨大小变化的特性，最大洪水常发生在每年的4~6月，6月份发生洪水最多，因该流域河床坡降陡，坝址的洪水且有汇流时间短、洪峰尖高、易涨易落，冲刷破坏力大的特点，洪峰的大小与暴雨强度密切相关，常呈单峰状，一次洪水过程多为1天左右。

本次除险加固设计洪水复核，暴雨和洪水计算采用《江西省暴雨洪水查算手册》中介绍的推理公式法进行，计算得P=0.2%校核洪水洪峰为49.2m3/s，洪水总量55.3×104m3；P=3.33%设计洪水洪峰为29.6m3/s，洪水总量31.7×104m3。

水库正常蓄水位220.0m，相应库容152.5×104m3；死水位为202.4m，相应库容16.8×104m3。

根据黄尖山水库现有泄洪设施，溢洪道为开敞式无闸控制的溢洪道，经调洪演算，P=3.33%设计洪水位221.30m，相应最大下泄流量12.3m3/s，P=0.2%校核洪水位221.95m，相应最大下泄流量25.6m3/s，总库容177.52×104m3。

1·3工程地质

黄尖山水库工程自兴建以来未做任何地质勘察工作。

2004年5月初，我院受广丰县水电局的委托，承担本阶段的工程地质勘察工作，2004年5月末结束外业。

完成了大坝、溢洪道、灌溉输水涵管等工程地质勘察工作，共施工钻孔9个，总进192.45m（其中土层133.1m，岩石59.35m），压（注）水试验10段，取原状土62组，室内土工试验62组。

一、区内挽近时期以来构造运动趋于稳定，区域稳定性较好。

本区地震动峰值加速度小于0.05g，建筑物结构计算可不进行抗震复核。

二、库区属构造剥蚀丘陵地貌，在正常蓄水位范围内地形封闭。

组成库盘及库岸的地层岩性主要为新生界下第三系凝灰岩和砂砾岩，微新岩石透水性较弱,库区分水岭厚，地下水位高于水库正常高水位。

库区未见有大的导水断层带连通库外，水库不存在永久性渗漏问题，库区山坡多为岩质边坡，边坡稳定，不存在岸坡再造、淹没和浸没等问题。

库区植被较好，固体迳流甚微。

三、坝址区出露的地层岩性主要为新生界下第三系（E）凝灰岩、砂砾岩和第四系松散堆积物等，表部岩石呈强风化，裂隙较发育，上部岩体透水性较强，相对不透水层（q≤10Lu）埋藏较浅，坝基及两坝肩均存在渗漏问题。

四、大坝为心墙加斜墙坝型，其中斜墙土主要为含砂低液限粘土组成，土料质量良好；结构较疏松，密实性较差，属高压缩性土；为中等～弱透水层，渗透系数不满足K＜1×10-5cm/s规范要求。

心墙填筑低矮，低于正常高水位约10.5m，主要为粘土质砂和粉土质砂组成，属中等压缩～高压缩性土，中等透水～弱透水土体。

坝壳土与心墙土料基本相同，物理力学性质及渗透系数也基本一致。

五、溢洪道是由人工沿山坡爆破开挖而成，为开敞式溢洪道,无消能设施。

溢洪道底板及两侧边坡岩石一般为强风化，坡角较陡，岩体裂隙发育，性状较差，岩体较破碎，溢洪道边坡局部见有坍塌及掉块现象，边坡稳定性较差，建议进行削坡处理。

由于溢洪道是沿自然山坡自流消能，泄洪时直冲山坡脚，危及溢洪道出口山坡的稳定，建议溢洪道出口做挑流设施。

六、灌溉隧洞为无压隧洞，进出口洞脸边坡较稳定。

隧洞围岩为新生界下第三系（E）凝灰岩、砂砾岩，一般呈强至弱风化，为Ⅴ～Ⅲ类围岩，稳定性较差。

洞室埋藏较浅，隧洞距左坝头较近，侧向围岩较单薄，围岩裂隙发育，岩体较破碎，透水性较强，在水库高水头的长期作用下，隧洞围岩漏水严重将危及大坝安全。

因此，有必要对隧洞进行工程处理。

七、老涵管结构为石灰三合土浆砌石，砌体质量差，涵管结构已遭破坏，上游坝坡出现“跌窝”。

虽已废堵，但封堵质量差，漏水严重，并见有泥土带出，危及大坝安全；此外也不排除涵管外壁与坝体接触部位存在渗漏通道。

因此建议必须进行工程加固处理，确保大坝安全运行。

八、本工程土料、砂砾石料、块石料储量较丰富，可以满足工程用量，料场均有公路相通，但无上坝公路。

土料、砂砾石料及块石料质量均较好，各项指标均满足或基本满足规范要求。

摘要　我国的小型水库分布区域广,坝型多样,这些水库主要是为农业生产提供灌溉水源,也为人民生活用水和工业用水提供水源,同时为防御洪水灾害也发挥了一定重要作用。

近年来越来越受到养殖业的青睐,利用水库养殖业已成了一种热门行业。

然而,由于各种各样的原因,许多水库都不同程度存在一些病险问题,除险加固工作就尤为需要我们的关注。

　　关键词　水库　除险加固　问题探讨

　　中图分类号:

TB1　文献标识码:

A　文章编号:

1671—7597（2009）0410097—01

　　一、我国病险水库基本情况

　　目前,我国已建成水库共有8万多座,水库总库容近5000亿立方米。

由于这些水库大部分修建于50年代到70年代,限于当时的历史条件和由于水库设计、施工、运行管理中存在的问题,部分水库达不到国家规定的防洪标准,而且随着水库运行时间延长,水库设施和各种设备不断老化,有些水库工程存在较严重的质量问题,水库不能正常运行,“汛期不敢蓄水,汛后无水可蓄”,国家投巨资兴建的水库不得不低水位运行,达不到调蓄水资源的目的,严重影响水库工程效益的发挥。

据有关部门统计,全国存在病险问题的水库所损失的防洪库容高达55亿立方米、兴利库容约120亿立方米。

水库的病险问题也给水库下游城乡人民群众生命财产的安全构成威胁,一些城市和县城由于地处水库下游,犹如“头顶一盆水”,如果水库险情得不到及时处理,后果将是十分严重的。

　　二、小型水库除险加固措施

　　为加快病险水库治理步伐,提高质量,宜从以下几个方面入手。

（一）解决项目资金来源问题的探讨。

小型水库除险加固工程,一次性资金投入较大,通过水库的租赁,承包方式获得的资金较少,不能满足项目要求。

小型水库的经济社会效益特别显著,这是公认的,但近年来,其养殖的经济效益也很可观,其经济价值越来越受到人们的重视。

因此,加固工程资金以公共（国家）投放为主的观念随社会主义市场经济的拓展,也要改变,要改变到以私营投入为主的方向上去,这样或许能够加快病险水库的治理步伐。

万安县百加乡2004年底采取水库经营权拍卖的方式,将数座水库成功地竞标拍卖出去了,筹集了充足的加固资金,对这几个水库进行了全面整治加固处理,收到良好的效果。

拍卖实施的过程,仍按照“分级管理、分级负责”的原则,各级政府建立相应的专项机构管理,在防汛责任制和灌溉保证制得到切实落实的前提下,以拍卖水库的长时期的经营权,来换取除险加固资金或许是一个良好的出路。

（二）小型水库除险加固中地勘工作的必要性。

在工程建设前期,主管部门一般都会组织设计、施工、运行管理等方面的知情人员座谈水库的有关事项情况。

这对水库的加固设计有脾益的,但要作出一个完好的设计方案,工程地质勘察也是必不可少的。

委托具有资质的专业机构对病险水库进行一次全面的探查,为设计提供第一手资料,只有这样才能做到有的放矢。

在这里要说明的一点是,地勘工作只是查明建筑体及其地基的基本情况,有时也能够准确找到病因所在。

但不能过高地要求地质勘察能在查明工程地质基本条件的同时,一定要准确地找到病症所在,一旦在有限的勘探工作量之内没有完全查明隐患所在,就否定地质勘察工作的必要性,甚至认为没有地勘工作也同样能搞设计,这对除险加固处理方案的出台是极为不利的。

　　（三）合理的处理方案是除险加固工程设计的灵魂。

有了资金保证,又有地勘的基础资料,采取什么样的处理方案,使用什么样的处理方法,这是除险加固设计的核心问题。

方案的当否决定工程的成败。

正确的方案能够一次性彻底解决问题,不当的方案不仅造成资金浪费,还挫伤了除险加固的积极性,这方面的正反例子各地皆有。

病险水库最主要的不病征是渗透问题,有地基（包括坝肩）渗透和坝体渗透。

根据不同的坝型、坝基和病因情况,采取不同的处理方法。

较常见的是均质和芯墙土坝的渗漏,常用的处理方法有冲挖,劈裂灌浆,压力灌浆。

病因有清基不彻底,防渗料抗渗性差,蚁窝等。

在了解水库的基本地质情况的前提下,可根据实际情况采取合适可靠的办法处理隐患。

但在实际工作中,往往对方案的争议较大。

例如小型水库心墙和均质土坝防渗处理大多采用冲挖法,成功的事例较多,但失败的例子也不少。

使人们对其产生怀疑。

笔者认为冲挖对处理隐患的效果是不应怀疑的,怀疑的是具体设计与施工的问题。

我们在实践中发现,单排孔往往出问题较多,而双排孔的问题出的少。

单排孔即使有问题,但处理后比未处理症状要减轻。

这就说明冲挖是有效的。

因为资金问题,不便作双排冲挖,我们可在出水较多的孔段加作双排孔,相当于做了一个施工围堰,以保证主要防渗体的施工质量。

这样即增加不了多少开支,又达到设计效果。

　　（四）小型水库除险加固工程项目实施要走正规化道路。

小型水库土建工程造价一般都有几十万,加上淹没补偿,工程实际费用高出工程士建造价较多。

随着市场经济的发展,利用水库养鱼、养猪的立体开发方式,使水库的经济价值越来越高,水库由此带来拍卖价格也相当高,投入到除险加固工程的费用很可观。

搞好工程的项目管理是有经济基础的。

为了用好资金,实施好建设方案,项目的实施要正规化,也就是要强化项目管理,在项目管理上要形成以项目法人为主体,项目法人向国家和投资方负责。

项目主管单位要加强对项目法人组建,招标投标、质量监督、项目验收等各个环节的监管,严格执行基本建设程序。

小型水库除险加固工程也要实行招标投标制,建立公开公平公正的市场秩序,防止腐败。

小型水库除险加固工程也要落实建设监理制,严格把好质量关。

只有靠正规化的管理,才能保证项目实施成功。

小型水库除险加固工程中的若干问题

作者:

陈建杨祖欣郑英  来源:

中国水运杂志  日期:

2009年10月27日  点击:

615

摘  要：

结合近几年来江西省宜春市中、小型水库除险加固工程的工程实践，介绍施工中出现的若干问题与处理方法。

关键词：

病险水库 加固工程 问题 处理

   宜春市是江西省水利大市，位于江西省西北部，属中亚热带温暖性气候区，气候温和湿润，四季分明，雨量充沛，光照充足，多年平均气温在17°C—18°C之间，年降雨量1663.2mm。

境内河流纵横、水系发育，属长江流域。

宜春市已注册登记的各类水库共计1704座，总数列全省第二，大中型水库列全省第一。

由于绝大多数水库建于上世纪70年代以前，限于当时历史条件等诸多因素影响，加上长期运行投入不足、老化失修，水库工程安全问题日益突出。

进入21世纪以来，国家逐年加大了对水库除险加固的投入力度。

宜春市先后有634座水库列入了《全省病险水库除险加固规划》和《全国病险水库除险加固专项规划》，通过两项规划的实施，解决了大部分水库影响防洪安全的问题，并提高了水库蓄水能力，增加了灌溉、供水、发电和养殖等综合效益。

   自1998年江西省实施病险水库除险加固以来,宜春市进行了大量的小型水库除险加固工作,取得了不错的效果。

但在具体项目实施过程中,受水文、气象、地形、地质等因素的影响很大，施工条件复杂，施工质量控制难度大，施工质量问题时有发生，小型水库除险加固工程施工最突出。

现就病险水库在除险加固中存在的若干问题及处理方法进行探讨。

工程中存在的若干问题

   根据对近几年来病险水库除险加固施工过程的监督检查，现就大坝加固和坝下涵管两个主要方面的问题进行探讨。

   1．大坝加固

   大坝加固施工过程中容易出现的问题集中在大坝防渗、砼护坡及下游反滤等方面。

大坝防渗根据施工工艺的不同，存在问题也略有不同。

砼护坡施工主要问题体现在砼质量、垫层、勾缝等。

下游反滤主要问题在于反滤层分层不明显，且整体厚度不足等。

大坝防渗。

大坝防渗主要采取坝体防渗和坝基防渗相结合的方式。

坝体防渗分为坝心墙防渗和坝斜墙防渗两种。

坝心墙防渗的施工工艺有射水法造砼防渗墙、冲抓套井回填粘土、液压抓斗和反循环回转钻等。

坝斜墙防渗有粘土斜墙结合截水墙等施工工艺。

坝基防渗主要采用帷幕灌浆等。

在坝体防渗施工中常见的问题有：

砼墙体（或粘土斜墙）所用原材料通过检测发现不合格，粗骨料超径、级配不连续，含泥沙，水泥的安定性差，粘土的干密度和渗透系数不能满足规范及设计要求；砼配合比选择不合理，影响砼的配制强度，砼在浇筑过程中存在拌合不均匀、夹带生料、操作不规范等情况，都可以导致砼强度达不到设计要求；防渗墙的垂直度、入岩深度、墙体连接如果施工操作不当都有可能造成质量问题。

   大坝护坡及下游反滤。

大坝护坡一般是上游砼预制块护坡、下游草皮护坡。

大坝上游护坡施工质量问题集中在：

护坡坡面平整度的控制不好，不平顺、不顺直，外观质量较差，还包括预制块的安装方法不当；砼预制块自身质量存在问题，如抗压强度不够、缺边少角、表面蜂窝麻面等；护坡垫层厚度不足，勾缝不够美观，施工粗糙，外观质量差等。

下游草皮护坡施工质量问题主要有：

坡面整理不平、草皮成活率不高等。

   大坝下游反滤一般采用贴坡反滤（或棱体反滤）的施工工艺，施工质量问题集中在：

各反滤层（砂、卵石、碎石、干砌石）分层不明显；反滤层的厚度尺寸经检查未达到设计要求；还存在未能按设计要求或未按程序铺设的问题，如先铺设碎石，再铺砂和块石。

   2．坝下涵管

   坝下涵管施工过程存在的普遍问题集中在基坑开挖、土方回填、涵管砼浇筑等方面。

基坑开挖施工质量问题主要有：

基坑内清理不到位，木头、碎石等杂物未清除干净；建基面两侧未设置排水沟，导致基坑内积水，泥浆沉积；基坑边坡开挖较陡，容易塌方，而未做安全防护。

涵管土方回填施工存在的质量问题主要表现在：

回填土料不合格，未做土工试验就进行了土方填筑；涵管回填的土方厚度不能满足规范及设计要求；土方填筑作业不规范，回填后也未进行有效的打夯碾压，导致出现局部弹簧土、层间光面和压实度达不到设计要求等。

涵管施工存在的施工质量问题主要体现在砼浇筑上：

在基坑内积水、泥浆未清理干净的情况下进行基础垫层砼浇筑，导致砼产生质量问题；涵管砼所用的原材料存在质量问题，如粗骨料偏大、或形状呈针片状、级配不连续、含泥量较大等方面。

处理方法

   这些施工质量问题轻者影响施工顺利进行，拖延工期，增加工程费用；重者，给工程留下隐患。

引发质量问题的因素复杂，概括起来有质量意识淡薄、施工管理水平低、为获取利益有意偷工减料和施工方法错误等主观因素，还有原材料质量不稳定、施工环境差、工期紧和施工干扰大等客观因素。

但是如果日常加强工程现场的质量管理，施工人员做好质量管理工作，并树立“预防为主”和“质量第一”的观念，密切配合，控制每一道工序的操作质量，就可以有效地防止质量事故的发生。

   1．大坝

   大坝防渗施工，可以通过现场的质量管理，是完全可以控制好施工质量的。

加强对进场原材料的管理，不合格的原材料要坚决清出施工现场，同时要加强现场的施工质量管理。

加强土料场的质量控制，在规定的料区范围内开采，将草皮、覆盖层等清除干净。

并检查排水系统、防雨措施、负温下施工措施是否完善。

如果水泥的质量检测结果不合格的话，已采用该不合格材料的工程一律报废。

防渗墙施工记录要齐全、准确、清晰、入岩深度、抗渗系数、抗压强度、墙体厚度、墙体孔斜率等指标要达到设计和规范要求，防渗墙施工完毕后，及时请有资质的水利工程质量检测单位进行验收前抽检。

   大坝上游砼预制块、齿墙进行整改，以满足设计要求。

用靠尺来检查护坡的平整度，误差控制在1cm之内，这样护坡的平整度就可以得到改善提高。

下游反滤层按设计要求逐层铺设，并禁止施工人员施工时在反滤层上随意走动。

   2．坝下涵管

   坝下涵管基坑要清基到位，把基坑内的木头、石子等杂物清除干净，开挖排水沟，保持基坑内干燥。

在基坑开挖时保持开挖边坡一定坡度，不易发生塌方事故，并且要设置安全警戒线和警示牌，防止有施工人员不慎掉入。

严格控制回填土方质量，建立施工现场的土工试验室，做好土工试验，及时控制回填土方，每回填30cm～50cm厚的土方，即进行土方碾压，保证土方压实度满足规定及设计要求。

涵管砼浇筑注意控制好原材料质量，并及时做好原材料及中间产品的送检工作。

工程实例

   现在以宜春市的一座重点小

（一）型水库为例，对施工过程中存在的若干问题进行探讨。

   1．工程概况

   稠塘水库属赣江水系肖江支流，坝址以上控制流域面积3.92km2，总库容176.80万m3，兴利库容102.47万m3，枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道和坝下涵管等建筑物组成，是一座以灌溉为主，兼有防洪和养殖等综合效益的小

（一）型水利枢纽工程。

   2．施工中发现的若干问题

   对大坝上游干砌石护坡抽查了两处：

一处开挖发现分层不明显，砂子少，碎石、砂、坝体土混合在一起；另一处开挖发现砂、碎石、块石分层较好，但总的厚度不够。

上游护坡的浆砌石齿墙开挖断面不到位，不能满足设计断面要求，而且浆砌石的水泥砂浆用量偏少。

   施工现场未设置简易的土工试验室，施工单位无法及时对涵管回填土方进行自检。

   大坝下游贴坡反滤层施工方法错误：

先铺碎石，再铺砂、块石。

   施工现场均未设置标示牌和安全警示牌，坝体开挖的基坑四周未设置安全警示牌，拌和砼现场没有设置砼配合比标示牌。

   坝下涵管基础积水，有大量淤泥，现场砼垫层浇筑在水、淤泥中进行。

砼中粗骨料颗粒偏大。

基槽边坡开挖很陡，容易塌方。

在涵管土方回填中，外运土回填厚度未到位，不满足涵管顶的外运土回填厚度2.5米的设计要求。

现场发现涵管顶回填的外运粘土不超过1.5米。

   3．处理方法

   要求现场监理跟班作业，及时纠正不规范的施工行为，质量问题严重的要下达整改通知，要求施工人员及时整改到位。

   把好进场原材料的质量关。

工程所用的钢筋、水泥、细骨料、粗骨料等原材料必须按照国家规定，见证取样后，送至有资质的试验室检验，合格才能使用。

   要求施工单位提高质量意识，在现场设置土工试验室，以加强施工自检，及时了解涵管回填土方压实度、干密度和含水率的变化情况。

   项目法人、监理、设计、施工等参建单位要建立健全质量保证体系，检查施工记录、检查进场原材料及中间产品，检查室否按施工规范、操作规程进行作业，对基础工程、隐蔽工程、关键工程进行抽检、检查。

  提高安全意识，在施工现场设立必要的安全警示牌和标示牌。

结语

   病险水库除险加固工程建设是一个复杂的系统工程。

影响工程质量因素贯穿整个施工过程。

水利工程质量包括“安全、适用、经济、美观”四个方面，只有四者全优，才是真正的优质工程。

我们对水利工程质量管理的要求越来越细、越来越严，而基层水利技术现状远远不适应形势的变化。

在病险水库除险加固工程施工时需要综合建设、设计、监理、施工等多种职能部门，做好“三控制”、“两管理”、“一协调”工作，用质量保证体系来规范建设各方的行为，确保工程质量达到优质的目的。