水庫工程除險加固工程技術

   水利水電工程除險加固技術：筑牢水安全防線

   水庫大壩的安全，關乎著下游千百萬人的生命財產安全，也關乎著水資源的可持續(xù)利用。
   水庫大壩作為國家重要的水利基礎設施，承擔著防洪、供水、灌溉、發(fā)電等多項功能。隨著時間推移，一批建于上世紀和近年新修的水庫都相繼出現老化病害，成為制約水資源利用的“瓶頸”。
   通過科學有效的除險加固工程技術，這些病險水庫得以重獲新生，才能繼續(xù)守護流域安瀾與百姓福祉。

   01 水庫安全：重大民生關切
   水是生命之源，而水庫則是調控水資源的重要樞紐。我國現有各類水庫近10萬座，這些水庫在防洪減災、供水保障、農業(yè)灌溉、減少水土流失等方面發(fā)揮著不可替代的作用。
   然而，許多水庫建于上世紀50-70年代，經過數十年運行，老化病害問題日益凸顯。
   壩體滲漏、邊坡失穩(wěn)、泄洪設施損壞等安全隱患如同“定時炸彈”，威脅著下游地區(qū)人民群眾的生命財產安全。
   為確保水庫安全，水利部門持續(xù)推進水庫大壩安全鑒定工作。根據《水庫大壩安全鑒定辦法》，新建或實施除險加固的水庫，首次安全鑒定需在竣工驗收后5年內進行，以后每隔6-10年進行一次。
   對鑒定為“三類壩”的水庫，及時開展除險加固，確保水庫不帶病運行。

   02 病害診斷：全面復核評估
   除險加固工程如同醫(yī)生治病，需先準確診斷病情并加以防治。水庫工程現狀復核是除險加固的基礎工作，包括對主壩壩頂高程、滲流穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定、水源復查、供排水設施復查、配套應急水源設施情況等方面的系統(tǒng)評估。
   壩頂高程復核
   壩頂高程復核關乎水庫的防洪安全。工程師需根據最新的水文數據，復核水庫設計洪水標準，檢驗壩頂高程是否滿足規(guī)范要求，確保遇到設計洪水時水庫不致漫頂潰壩。
   滲流穩(wěn)定分析
   滲流穩(wěn)定是所有類型大壩安全的核心問題。通過建立數學模型，分析壩體及壩基的滲流場，確定浸潤線位置、滲流量和滲透坡降，判斷是否存在管涌、接觸沖刷等滲透破壞風險。
   壩坡穩(wěn)定分析
   壩坡穩(wěn)定分析直接關系大壩結構安全。工程師需運用剛體極限平衡法或有限元法，計算壩坡在各種工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數，識別可能的滑動面，為加固設計提供依據。

   03 技術創(chuàng)新：常用加固技術解析
   隨著水利科技的發(fā)展，水庫除險加固技術不斷創(chuàng)新完善，形成了一系列成熟有效的工程技術方案。
   混凝土防滲墻技術
   對于壩體滲漏問題，混凝土防滲墻是一種常用且有效的解決方案。達開水庫除險加固工程采用的“0.8m厚混凝土防滲墻+帷幕灌漿+壓坡”方案，從技術經濟角度考慮，具有投資省、施工工藝可靠等優(yōu)點。該方案各項指標均滿足規(guī)范要求，為類似工程提供了有益參考。
   高壓噴射灌漿技術
   針對復雜地質條件下的滲漏問題，高壓噴射灌漿技術顯示出獨特優(yōu)勢。溫峽口水庫大壩存在嚴重的滲漏破壞問題，多次直接灌漿試驗均未獲成功。
后來采用高壓噴射灌漿技術建筑一定高度的連續(xù)高噴墻體，截斷基巖表層裂隙和強風化層的滲漏并形成灌漿蓋板，再實施基巖防滲帷幕灌漿，現場試驗取得成功。
   集中滲水點或分散排水點技術 

   把非常分散的漏水點清挖后，盡量找到集中滲漏的位置，統(tǒng)一引流，安裝可控水引流管、并立即從里到外進行防滲和充填灌漿，做好變形實時監(jiān)測，再在迎水面加裝防水材料如柔性化學材料、瀝青、土工膜等，同時后坡加安防滲土工膜，再恢復外觀原狀；對于滲透量大的，盡量深挖后安埋分流可控水管，再按上述方法處理。

   狹窄作業(yè)空間施工技術
   雙河口水庫除險加固工程面臨“寬僅0.6米、深達50米”的超窄深作業(yè)空間技術瓶頸。施工中創(chuàng)新采用“分層槽挖+同步澆筑”新工藝，并引入智能化溫控系統(tǒng)，成功攻克了核心的心墻澆筑難題。此類技術創(chuàng)新為特殊條件下的除險加固施工積累了寶貴經驗。

   04 攻堅克難：特殊條件施工策略
   水庫除險加固工程常面臨施工空間有限、工程量大、交叉作業(yè)多、度汛壓力大、生活用水不能中斷等挑戰(zhàn)，需要采取針對性的施工策略。

   狹窄場地施工組織
   雙河口水庫除險加固過程中，建設者推行“三班倒”錯峰作業(yè)，克服盛夏40℃高溫，單日最高投入勞動力超300人次，累計奮戰(zhàn)108萬工時保障進度。
   這種精細化施工組織在保證工程質量的前提下，有效縮短了工期。

   供水保障挑戰(zhàn)
   在除險加固期間，如何保障水庫原有功能不中斷是一大難題。雙河口水庫創(chuàng)新實施“一庫雙渠”調度方案，同步鋪設臨時供水管道與推進永久工程建設，確保了施工期間灌區(qū)數萬居民飲水及9.3萬畝農田灌溉不受影響。
   動態(tài)化管理與進度控制
   永川在推進小型水庫除險加固過程中，形成了完善的管理機制：實行“日匯報、周調度、月考核”機制，參建各方每日在工作群報進度、水利部門每周黨組會上專題調度、業(yè)主單位每月進度撥付并掛圖量化。這種精細化的管理確保了項目推進有力。

   05 防汛度汛：施工期安全保障
   水庫除險加固工程多在汛期施工，如何確保工程本身及下游安全度汛是一大挑戰(zhàn)。
   空庫運行原則
   水利部門雖明確規(guī)定，嚴格落實水庫大壩安全三個責任人和小型水庫防汛三個責任人的責任。主汛期病險水庫一律空庫運行，確保水庫安全度汛，但一旦空庫或是半庫等，就一定會加重蟲害。
   這一原則從根本上只避免了施工期間潰壩的風險。
   度汛方案編制
   施工單位需編制詳細的施工度汛方案，并報主管部門核備。永川在除險加固工程中，積極開展應急培訓演練，切實筑牢安全質量屏障。
   這些措施為應對可能出現的洪水情況提供了制度保障。

   06 成效顯著：除險加固的綜合效益
   水庫除險加固工程不僅能消除安全隱患，還能帶來顯著的經濟、社會和環(huán)境效益。
   提升供水灌溉能力
   雙河口水庫除險加固主體工程告捷后，其灌溉保障能力提升30%，確保9.3萬畝農田穩(wěn)定灌溉；年供水能力提升至1200萬立方米，為沿線10萬群眾提供更可靠的生產生活用水保障。
   增強防洪安全保障
   海原縣張灣、莧麻河兩座病險水庫除險加固工程全面完成后，不僅顯著提升了水庫自身防洪標準，更大幅增強了區(qū)域防洪減災能力，為下游居民和項目區(qū)筑起了更堅實的“水安全堤壩”。
   投資效益明顯
  “十四五”以來，西藏自治區(qū)對鑒定為三類壩的15座水庫開展了病險水庫除險加固工作。永川在“十四五”期間已完成37座小型水庫除險加固工程，今年流水巖、東方紅等7座小型水庫除險加固工程已陸續(xù)完工，減災面積約1800畝，改善灌溉面積約1.4萬畝。
   這些投資產生了巨大的防災減災效益和經濟效益。

   07 未來展望：從工程治理到智慧管理
   隨著新技術的發(fā)展，水庫除險加固與運行管理正朝著智能化、信息化方向邁進，但依然緩慢。
   智慧水庫建設
   雙河口水庫除險加固工程中，物聯(lián)網采集系統(tǒng)的建設邁出了智慧管理的關鍵一步。這種智能化管理系統(tǒng)為水庫的安全監(jiān)測和精細調度提供了技術支撐。
   常態(tài)化機制建設
   水利部聯(lián)合國家發(fā)展改革委印發(fā)的《全國病險水庫除險加固實施方案（2025—2027年）》提出了“隨病隨治”原則，但未提及未病防治，雖然標志著水庫除險加固從集中治理向常態(tài)化機制轉變，但依然還有很大完善空間。
   2025至2027年預計共需實施200余座大中型水庫和4800余座小型水庫除險加固，預計投資350余億元，展現了國家對水庫安全的高度重視。
   動態(tài)監(jiān)控與預防性維護
   未來，隨著傳感技術、大數據分析和人工智能的發(fā)展，水庫安全管理將從被動除險向主動預警轉變，實現病害早發(fā)現、早處理，最大限度減少安全隱患，延長水庫使用壽命。

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   德陽市中江縣的雙河口水庫除險加固主體工程宣告圓滿完工，正式啟動下閘蓄水；寧夏海原縣的張灣、莧麻河兩座水庫以新姿亮相，全面完工；重慶永川的7座小型水庫除險加固工程也已陸續(xù)完工——這些只是全國水庫除險加固工程的縮影。
   放眼未來，水利部聯(lián)合國家發(fā)展改革委印發(fā)的《全國病險水庫除險加固實施方案（2025—2027年）》水庫除險加固系統(tǒng)工程方案與技術要求
   水庫除險加固是一項復雜的系統(tǒng)工程，旨在消除水庫大壩存在的安全隱患，恢復并提升其原有設計功能，確保工程長期安全運行。其核心遵循“診斷先行、對癥下藥、綜合治理、智慧長效”的原則。

   一、 前期工作與病害診斷方案
   在制定加固方案前，必須對水庫進行全面的“體檢”，準確診斷病害成因。
   1. 工程勘察與復核
  · 地質復核： 采用鉆探、物探，聲波等手段，重新勘察壩基、壩肩及庫區(qū)的地質條件，查明軟弱夾層、破碎帶和滲漏通道。
  · 水文復核： 根據最新水文資料和防洪標準，復核設計洪水和校核洪水，驗證水庫的防洪能力。
  · 結構調查： 詳細調查大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物的結構完整性，包括混凝土碳化、裂縫、鋼筋銹蝕等情況。
   2. 安全評價與穩(wěn)定分析
  · 壩頂高程復核： 校核壩頂高程是否滿足最新規(guī)范下的防洪、波浪爬高和安全超高等要求。
  · 滲流穩(wěn)定分析： 通過計算或數值模擬，確定壩體及壩基的浸潤線、滲流量和滲透坡降，判斷是否存在管涌、流土等滲透破壞風險。
  · 結構穩(wěn)定分析： 計算大壩在各種工況（正常、校核、地震）下的抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性，確定最小和最大安全系數是否滿足規(guī)范。
  · 抗震安全評價： 對位于地震區(qū)的工程，進行抗震復核，分析地震作用下的液化可能性及穩(wěn)定性。

   二、 主要除險加固技術方案
   根據病害診斷結果，選擇針對性強、技術可靠、經濟合理的加固方案。
（一） 防滲加固方案
   適用于解決壩體、壩基及繞壩滲漏問題。
   技術方案 適用情況 技術要求
   混凝土防滲墻 壩體、壩基滲漏嚴重，深度較大。 墻體厚度0.6-1.0m，深度應嵌入基巖弱風化層或相對不透水層不少于1.0m。墻體材料可采用普通混凝土、塑性混凝土（變形能力強）。28天抗壓強度不低于設計值，滲透系數K≤1×10?? cm/s。
高壓噴射灌漿 壩基、覆蓋層滲漏，施工場地受限。 采用三管法或雙管法，或是袖閥管等，形成連續(xù)致密的板墻。噴漿壓力、提升速度、旋轉速度需根據地質條件經現場試驗確定。成墻后需進行鉆孔取芯和注水試驗，嚴禁疲勞或破壞壓水，檢驗其完整性和防滲性能。
帷幕灌漿 解決基巖內部和壩體的滲漏問題，常與防滲墻結合。 灌漿孔按單排或多排布置，孔距、排距通過試驗確定。灌漿材料以水泥基為主，部分土壩也以水泥泥漿混合漿為主，對細微裂隙可加入化學漿液。檢查孔壓水試驗的透水率（Lu值）需滿足設計要求（如≤5Lu）。
土工膜防滲 均質土壩或斜墻壩的壩體防滲。 采用HDPE土工膜等優(yōu)質材料，需驗證壽命，鋪設于上游壩坡。膜下需設墊層保護，膜上需設防護層（如混凝土板）防止穿刺和老化。搭接寬度需符合規(guī)范，并采用雙焊縫進行氣密性檢測。

   （二） 結構加固與穩(wěn)定性增強方案
   適用于解決壩坡不穩(wěn)定、結構強度不足等問題。
   技術方案 適用情況 技術要求
培厚壓坡（培厚加筋） 大壩邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數不足。 在下游壩坡或上游壩坡填筑壓重體。但多在上游壓，壓坡體材料宜采用透水性好的砂礫料，并設置反濾層或防濾層。坡比需經穩(wěn)定計算確定，新老壩體結合面需開挖臺階并壓實。
抗滑樁（錨固樁） 壩體或壩基存在深層滑動風險。 樁體通常采用鋼筋混凝土，布置在潛在滑動體上。樁徑、樁長和配筋需根據滑坡推力計算確定。施工需監(jiān)測樁身變形和應力。
預應力錨索 加固巖質邊坡、閘墩、溢洪道邊墻等。 錨索設計拉力、自由段和錨固段長度需經計算和試驗確定。鉆孔、編索、注漿、張拉鎖定需嚴格按規(guī)程操作。完成后需進行驗收試驗，并建立長期監(jiān)測系統(tǒng)。
增建或擴寬溢洪道 原泄洪能力不足的，無法滿足現行防洪標準。 泄流能力需經水文水力計算復核。結構上需確保泄槽、消能工和邊墻的穩(wěn)定性。消能方式（挑流、底流）需根據下游地形地質條件選擇，避免沖刷破壞。

   （三） 泄水建筑物修復與改造方案
   針對溢洪道、輸水涵管等建筑物的老化損壞。
· 結構裂縫處理： 根據裂縫性質（表面/深層、靜止/活動）采用表面封閉、低壓灌漿、化學灌漿等技術。
· 混凝土缺陷修復： 鑿除疏松、碳化混凝土，采用高性能聚合物砂漿或混凝土進行修復，必要時采用噴漿/噴射混凝土。
· 金屬結構與機電設備更新： 更換銹蝕或滲漏的管道和閘門、啟閉機，升級落后的電氣控制系統(tǒng)，實現遠程自動化控制。
· 消能設施優(yōu)化： 對損壞的消力池進行修復或優(yōu)化其體型，提高消能效率。

   三、 施工組織與技術要求
   1. 施工導流與度汛： 必須編制詳盡的施工期度汛方案。病險水庫在主汛期施工原則上應空庫運行。導流建筑物（如圍堰）的級別和防洪標準需符合規(guī)范。
   2. 施工質量控制：
  · 土石方工程： 嚴格控制填料含水量、鋪土厚度、碾壓遍數，確保壓實度達到設計要求。
  · 灌漿工程： 實行“隨鉆隨灌、分序加密”原則，全程記錄灌漿壓力、漿液稠度和吸漿量。
  · 混凝土工程： 控制配合比、坍落度，做好澆筑、振搗和養(yǎng)護，特別是冬雨季施工的溫控措施。
   3. 信息化施工： 在施工期間，加強對大壩變形、滲流等關鍵參數的監(jiān)測，實時反饋指導施工，實現動態(tài)設計。

   四、 智慧化管理與長效運維要求
   除險加固不僅是“治病”，更是為了“強身健體”。
   1. 建設安全監(jiān)測系統(tǒng)： 布設自動化監(jiān)測設備（如滲壓計、測斜儀、GNSS接收機、視頻監(jiān)控），實現對大壩變形、滲流、水位、視頻圖像的實時在線監(jiān)測。
   2. 構建信息管理平臺： 建立水庫大壩智慧管理平臺，集成監(jiān)測數據、水雨情信息、工情資料，具備數據預警、安全評估、調度決策支持等功能。
   3. 健全運維管護機制： 明確管護主體和責任，落實管護經費，制定和落實日常巡查、維修養(yǎng)護和應急預案制度，確保工程長期發(fā)揮效益。
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   水庫除險加固工程的成功，依賴于精準的病害診斷、科學的方案比選、嚴格的施工管理和智慧的長效運維。在具體項目中，往往需要將多種技術方案組合應用，形成一個綜合性的治理體系，方能從根本上消除隱患，筑牢水安全防線，實現水資源可持續(xù)利用。
從被動除險到主動防控，從工程治理到智慧管理，中國水庫安全管理的現代化之路才能越走越寬廣。

引用：公眾號 所見皆有學