水庫工程除險(xiǎn)加固工程技術(shù)

   水利水電工程除險(xiǎn)加固技術(shù)：筑牢水安全防線

   水庫大壩的安全，關(guān)乎著下游千百萬人的生命財(cái)產(chǎn)安全，也關(guān)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(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著防洪、供水、灌溉、發(fā)電等多項(xiàng)功能。隨著時(shí)間推移，一批建于上世紀(jì)和近年新修的水庫都相繼出現(xiàn)老化病害，成為制約水資源利用的“瓶頸”。
   通過科學(xué)有效的除險(xiǎn)加固工程技術(shù)，這些病險(xiǎn)水庫得以重獲新生，才能繼續(xù)守護(hù)流域安瀾與百姓福祉。

   01 水庫安全：重大民生關(guān)切
   水是生命之源，而水庫則是調(diào)控水資源的重要樞紐。我國現(xiàn)有各類水庫近10萬座，這些水庫在防洪減災(zāi)、供水保障、農(nóng)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(jì)50-70年代，經(jīng)過數(shù)十年運(yùn)行，老化病害問題日益凸顯。
   壩體滲漏、邊坡失穩(wěn)、泄洪設(shè)施損壞等安全隱患如同“定時(shí)炸彈”，威脅著下游地區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
   為確保水庫安全，水利部門持續(xù)推進(jìn)水庫大壩安全鑒定工作。根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》，新建或?qū)嵤┏U(xiǎn)加固的水庫，首次安全鑒定需在竣工驗(yàn)收后5年內(nèi)進(jìn)行，以后每隔6-10年進(jìn)行一次。
   對鑒定為“三類壩”的水庫，及時(shí)開展除險(xiǎn)加固，確保水庫不帶病運(yùn)行。

   02 病害診斷：全面復(fù)核評估
   除險(xiǎn)加固工程如同醫(yī)生治病，需先準(zhǔn)確診斷病情并加以防治。水庫工程現(xiàn)狀復(fù)核是除險(xiǎn)加固的基礎(chǔ)工作，包括對主壩壩頂高程、滲流穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定、水源復(fù)查、供排水設(shè)施復(fù)查、配套應(yīng)急水源設(shè)施情況等方面的系統(tǒng)評估。
   壩頂高程復(fù)核
   壩頂高程復(fù)核關(guān)乎水庫的防洪安全。工程師需根據(jù)最新的水文數(shù)據(jù)，復(fù)核水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)壩頂高程是否滿足規(guī)范要求，確保遇到設(shè)計(jì)洪水時(shí)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(shù)學(xué)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(fēng)險(xiǎn)。
   壩坡穩(wěn)定分析
   壩坡穩(wěn)定分析直接關(guān)系大壩結(jié)構(gòu)安全。工程師需運(yùn)用剛體極限平衡法或有限元法，計(jì)算壩坡在各種工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，識別可能的滑動(dòng)面，為加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

   03 技術(shù)創(chuàng)新：常用加固技術(shù)解析
   隨著水利科技的發(fā)展，水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)不斷創(chuàng)新完善，形成了一系列成熟有效的工程技術(shù)方案。
   混凝土防滲墻技術(shù)
   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(dá)開水庫除險(xiǎn)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(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮，具有投資省、施工工藝可靠等優(yōu)點(diǎn)。該方案各項(xiàng)指標(biāo)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(shù)
   針對復(fù)雜地質(zhì)條件下的滲漏問題，高壓噴射灌漿技術(shù)顯示出獨(dú)特優(yōu)勢。溫峽口水庫大壩存在嚴(yán)重的滲漏破壞問題，多次直接灌漿試驗(yàn)均未獲成功。
后來采用高壓噴射灌漿技術(shù)建筑一定高度的連續(xù)高噴墻體，截?cái)嗷鶐r表層裂隙和強(qiáng)風(fēng)化層的滲漏并形成灌漿蓋板，再實(shí)施基巖防滲帷幕灌漿，現(xiàn)場試驗(yàn)取得成功。
   集中滲水點(diǎn)或分散排水點(diǎn)技術(shù) 

   把非常分散的漏水點(diǎn)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(jìn)行防滲和充填灌漿，做好變形實(shí)時(shí)監(jiān)測，再在迎水面加裝防水材料如柔性化學(xué)材料、瀝青、土工膜等，同時(shí)后坡加安防滲土工膜，再恢復(fù)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(shù)
   雙河口水庫除險(xiǎn)加固工程面臨“寬僅0.6米、深達(dá)50米”的超窄深作業(yè)空間技術(shù)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(shù)創(chuàng)新為特殊條件下的除險(xiǎn)加固施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

   04 攻堅(jiān)克難：特殊條件施工策略
   水庫除險(xiǎn)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(xiǎn)加固過程中，建設(shè)者推行“三班倒”錯(cuò)峰作業(yè)，克服盛夏40℃高溫，單日最高投入勞動(dòng)力超300人次，累計(jì)奮戰(zhàn)108萬工時(shí)保障進(jìn)度。
   這種精細(xì)化施工組織在保證工程質(zhì)量的前提下，有效縮短了工期。

   供水保障挑戰(zhàn)
   在除險(xiǎn)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(shí)施“一庫雙渠”調(diào)度方案，同步鋪設(shè)臨時(shí)供水管道與推進(jìn)永久工程建設(shè)，確保了施工期間灌區(qū)數(shù)萬居民飲水及9.3萬畝農(nóng)田灌溉不受影響。
   動(dòng)態(tài)化管理與進(jìn)度控制
   永川在推進(jìn)小型水庫除險(xiǎn)加固過程中，形成了完善的管理機(jī)制：實(shí)行“日匯報(bào)、周調(diào)度、月考核”機(jī)制，參建各方每日在工作群報(bào)進(jìn)度、水利部門每周黨組會(huì)上專題調(diào)度、業(yè)主單位每月進(jìn)度撥付并掛圖量化。這種精細(xì)化的管理確保了項(xiàng)目推進(jìn)有力。

   05 防汛度汛：施工期安全保障
   水庫除險(xiǎn)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(yùn)行原則
   水利部門雖明確規(guī)定，嚴(yán)格落實(shí)水庫大壩安全三個(gè)責(zé)任人和小型水庫防汛三個(gè)責(zé)任人的責(zé)任。主汛期病險(xiǎn)水庫一律空庫運(yùn)行，確保水庫安全度汛，但一旦空庫或是半庫等，就一定會(huì)加重蟲害。
   這一原則從根本上只避免了施工期間潰壩的風(fēng)險(xiǎn)。
   度汛方案編制
   施工單位需編制詳細(xì)的施工度汛方案，并報(bào)主管部門核備。永川在除險(xiǎn)加固工程中，積極開展應(yīng)急培訓(xùn)演練，切實(shí)筑牢安全質(zhì)量屏障。
   這些措施為應(yīng)對可能出現(xiàn)的洪水情況提供了制度保障。

   06 成效顯著：除險(xiǎn)加固的綜合效益
   水庫除險(xiǎn)加固工程不僅能消除安全隱患，還能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。
   提升供水灌溉能力
   雙河口水庫除險(xiǎn)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(nóng)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(chǎn)生活用水保障。
   增強(qiáng)防洪安全保障
   海原縣張灣、莧麻河兩座病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程全面完成后，不僅顯著提升了水庫自身防洪標(biāo)準(zhǔn)，更大幅增強(qiáng)了區(qū)域防洪減災(zāi)能力，為下游居民和項(xiàng)目區(qū)筑起了更堅(jiān)實(shí)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(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工作。永川在“十四五”期間已完成37座小型水庫除險(xiǎn)加固工程，今年流水巖、東方紅等7座小型水庫除險(xiǎn)加固工程已陸續(xù)完工，減災(zāi)面積約1800畝，改善灌溉面積約1.4萬畝。
   這些投資產(chǎn)生了巨大的防災(zāi)減災(zāi)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

   07 未來展望：從工程治理到智慧管理
   隨著新技術(shù)的發(fā)展，水庫除險(xiǎn)加固與運(yùn)行管理正朝著智能化、信息化方向邁進(jìn)，但依然緩慢。
   智慧水庫建設(shè)
   雙河口水庫除險(xiǎn)加固工程中，物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)的建設(shè)邁出了智慧管理的關(guān)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(xì)調(diào)度提供了技術(shù)支撐。
   常態(tài)化機(jī)制建設(shè)
   水利部聯(lián)合國家發(fā)展改革委印發(fā)的《全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固實(shí)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(biāo)志著水庫除險(xiǎn)加固從集中治理向常態(tài)化機(jī)制轉(zhuǎn)變，但依然還有很大完善空間。
   2025至2027年預(yù)計(jì)共需實(shí)施200余座大中型水庫和4800余座小型水庫除險(xiǎn)加固，預(yù)計(jì)投資350余億元，展現(xiàn)了國家對水庫安全的高度重視。
   動(dòng)態(tài)監(jiān)控與預(yù)防性維護(hù)
   未來，隨著傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能的發(fā)展，水庫安全管理將從被動(dòng)除險(xiǎn)向主動(dòng)預(yù)警轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)病害早發(fā)現(xiàn)、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(xiǎn)加固主體工程宣告圓滿完工，正式啟動(dòng)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(xiǎn)加固工程也已陸續(xù)完工——這些只是全國水庫除險(xiǎn)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(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固實(shí)施方案（2025—2027年）》水庫除險(xiǎn)加固系統(tǒng)工程方案與技術(shù)要求
   水庫除險(xiǎn)加固是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，旨在消除水庫大壩存在的安全隱患，恢復(fù)并提升其原有設(shè)計(jì)功能，確保工程長期安全運(yùn)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(jìn)行全面的“體檢”，準(zhǔn)確診斷病害成因。
   1. 工程勘察與復(fù)核
  · 地質(zhì)復(fù)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(zhì)條件，查明軟弱夾層、破碎帶和滲漏通道。
  · 水文復(fù)核： 根據(jù)最新水文資料和防洪標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)核設(shè)計(jì)洪水和校核洪水，驗(yàn)證水庫的防洪能力。
  · 結(jié)構(gòu)調(diào)查： 詳細(xì)調(diào)查大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物的結(jié)構(gòu)完整性，包括混凝土碳化、裂縫、鋼筋銹蝕等情況。
   2. 安全評價(jià)與穩(wěn)定分析
  · 壩頂高程復(fù)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(jì)算或數(shù)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(fēng)險(xiǎn)。
  · 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析： 計(jì)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(shù)是否滿足規(guī)范。
  · 抗震安全評價(jià)： 對位于地震區(qū)的工程，進(jìn)行抗震復(fù)核，分析地震作用下的液化可能性及穩(wěn)定性。

   二、 主要除險(xiǎn)加固技術(shù)方案
   根據(jù)病害診斷結(jié)果，選擇針對性強(qiáng)、技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)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(shù)方案 適用情況 技術(shù)要求
   混凝土防滲墻 壩體、壩基滲漏嚴(yán)重，深度較大。 墻體厚度0.6-1.0m，深度應(yīng)嵌入基巖弱風(fēng)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(qiáng)）。28天抗壓強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)值，滲透系數(shù)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(zhuǎn)速度需根據(jù)地質(zhì)條件經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。成墻后需進(jìn)行鉆孔取芯和注水試驗(yàn)，嚴(yán)禁疲勞或破壞壓水，檢驗(yàn)其完整性和防滲性能。
帷幕灌漿 解決基巖內(nèi)部和壩體的滲漏問題，常與防滲墻結(jié)合。 灌漿孔按單排或多排布置，孔距、排距通過試驗(yàn)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(xì)微裂隙可加入化學(xué)漿液。檢查孔壓水試驗(yàn)的透水率（Lu值）需滿足設(shè)計(jì)要求（如≤5Lu）。
土工膜防滲 均質(zhì)土壩或斜墻壩的壩體防滲。 采用HDPE土工膜等優(yōu)質(zhì)材料，需驗(yàn)證壽命，鋪設(shè)于上游壩坡。膜下需設(shè)墊層保護(hù)，膜上需設(shè)防護(hù)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(jìn)行氣密性檢測。

   （二） 結(jié)構(gòu)加固與穩(wěn)定性增強(qiáng)方案
   適用于解決壩坡不穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等問題。
   技術(shù)方案 適用情況 技術(shù)要求
培厚壓坡（培厚加筋） 大壩邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)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(shè)置反濾層或防濾層。坡比需經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算確定，新老壩體結(jié)合面需開挖臺(tái)階并壓實(shí)。
抗滑樁（錨固樁） 壩體或壩基存在深層滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。 樁體通常采用鋼筋混凝土，布置在潛在滑動(dòng)體上。樁徑、樁長和配筋需根據(jù)滑坡推力計(jì)算確定。施工需監(jiān)測樁身變形和應(yīng)力。
預(yù)應(yīng)力錨索 加固巖質(zhì)邊坡、閘墩、溢洪道邊墻等。 錨索設(shè)計(jì)拉力、自由段和錨固段長度需經(jīng)計(jì)算和試驗(yàn)確定。鉆孔、編索、注漿、張拉鎖定需嚴(yán)格按規(guī)程操作。完成后需進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，并建立長期監(jiān)測系統(tǒng)。
增建或擴(kuò)寬溢洪道 原泄洪能力不足的，無法滿足現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)。 泄流能力需經(jīng)水文水力計(jì)算復(fù)核。結(jié)構(gòu)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(jù)下游地形地質(zhì)條件選擇，避免沖刷破壞。

   （三） 泄水建筑物修復(fù)與改造方案
   針對溢洪道、輸水涵管等建筑物的老化損壞。
· 結(jié)構(gòu)裂縫處理： 根據(jù)裂縫性質(zhì)（表面/深層、靜止/活動(dòng)）采用表面封閉、低壓灌漿、化學(xué)灌漿等技術(shù)。
· 混凝土缺陷修復(fù)： 鑿除疏松、碳化混凝土，采用高性能聚合物砂漿或混凝土進(jìn)行修復(fù)，必要時(shí)采用噴漿/噴射混凝土。
· 金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備更新： 更換銹蝕或滲漏的管道和閘門、啟閉機(jī)，升級落后的電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。
· 消能設(shè)施優(yōu)化： 對損壞的消力池進(jìn)行修復(fù)或優(yōu)化其體型，提高消能效率。

   三、 施工組織與技術(shù)要求
   1. 施工導(dǎo)流與度汛： 必須編制詳盡的施工期度汛方案。病險(xiǎn)水庫在主汛期施工原則上應(yīng)空庫運(yùn)行。導(dǎo)流建筑物（如圍堰）的級別和防洪標(biāo)準(zhǔn)需符合規(guī)范。
   2. 施工質(zhì)量控制：
  · 土石方工程： 嚴(yán)格控制填料含水量、鋪土厚度、碾壓遍數(shù)，確保壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
  · 灌漿工程： 實(shí)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(hù)，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(qiáng)對大壩變形、滲流等關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測，實(shí)時(shí)反饋指導(dǎo)施工，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

   四、 智慧化管理與長效運(yùn)維要求
   除險(xiǎn)加固不僅是“治病”，更是為了“強(qiáng)身健體”。
   1. 建設(shè)安全監(jiān)測系統(tǒng)： 布設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測設(shè)備（如滲壓計(jì)、測斜儀、GNSS接收機(jī)、視頻監(jiān)控），實(shí)現(xiàn)對大壩變形、滲流、水位、視頻圖像的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。
   2. 構(gòu)建信息管理平臺(tái)： 建立水庫大壩智慧管理平臺(tái)，集成監(jiān)測數(shù)據(jù)、水雨情信息、工情資料，具備數(shù)據(jù)預(yù)警、安全評估、調(diào)度決策支持等功能。
   3. 健全運(yùn)維管護(hù)機(jī)制： 明確管護(hù)主體和責(zé)任，落實(shí)管護(hù)經(jīng)費(fèi)，制定和落實(shí)日常巡查、維修養(yǎng)護(hù)和應(yīng)急預(yù)案制度，確保工程長期發(fā)揮效益。
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   水庫除險(xiǎn)加固工程的成功，依賴于精準(zhǔn)的病害診斷、科學(xué)的方案比選、嚴(yán)格的施工管理和智慧的長效運(yùn)維。在具體項(xiàng)目中，往往需要將多種技術(shù)方案組合應(yīng)用，形成一個(gè)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(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。
從被動(dòng)除險(xiǎn)到主動(dòng)防控，從工程治理到智慧管理，中國水庫安全管理的現(xiàn)代化之路才能越走越寬廣。

引用：公眾號 所見皆有學(xué)