水库放水涵管除险加固处理简述

广东省开平市 梁绍良

　[摘 要] 广东省 开平市现有小(一) 型以上水库38座，由于历史等各方面的原因，普遍存在设计标准偏低、工程质量差、不安全隐患多。特别是水库放水涵管，伸缩缝止水锌片损坏、沥青老化、管身沉陷开裂、漏水严重等工程隐患。如不及早进行除险加固处理，势必危及土坝安全，其效果将不堪设想。对此，开平市针对现有水库放水涵管存在工程安全隐患，进行有效的内套钢管和灌浆加固处理。经多年运用检验证明效果良好，各水库均能安全正常运行，工程效益十分显著。本文主要介绍开平市水库放水涵管内套钢管和灌浆进行除险加固处理的方法和体会，供类似工程参考。
　　[关键词] 放水涵管；除险；加固；水库
　　论文：
　　广东省开平市现有小(一) 型以上水库38座，其中：大(二) 型2座，中型3座，小(一) 型33座。这些水库大多数建于1950～1960年，建成运行后，对开平市农业生产和国民经济的持续稳定发展发挥了巨大的作用。但由于历史等各方面的原因，普遍存在设计标准偏低，施工质量差，存在隐患较多。特别是水库的放水涵管，存在伸缩缝止水锌片损坏、沥青老化、管身沉陷开裂、漏水严重，有的外侧填土不实，长期漏水带走泥土，危及土坝安全。
　　水库放水涵管担负着下游灌溉、供水和发电等任务，是水库的重要建筑物之一，当出现险情时是很难抢救的，如不及早进行除险加固处理，效果将不堪设想。
　　2 处理方案选择
　　水库涵管除险加固处理一般有下列几个方案：
　　a) 破坝重建；
　　b) 放弃和堵塞原涵管，用顶管的方法重建；
　　c) 放弃和堵塞原涵管，改用虹吸式钢管；
　　d) 利用原涵管内套钢管原涵管与新钢管之间空隙采用灌浆充填。
　　上述4个方案进行比较，其主要优缺点：方案(a) 破坝重建的开挖和回填土方量大，需要工期长，投资大；方案(b) 的施工技术较复杂要求高，进水口开关设施需要重建，原涵管要作封堵处理，施工期较长，投资较大；方案(c) 由于虹吸管的真空值和安装高度有一定要求，管道要求密封性能要好，亦需要开挖和回填土方，亦需要将原涵管作封堵处理，且以后管理运用麻烦；方案(d) 施工技术较简单，不用开挖土方，施工期短，可以利用原涵管，保留原进水口的闸门，工程投资小。
　　综上所述，从投资、工期、施工、管理等方面进行技术经济比较，应该优先选用方案(d) ，即在原涵管内套钢管，新旧管之间空隙采用灌浆充填作防漏处理。
　　1990年以来，开平市先后有金鸡西坑、大沙河等12座水库14条涵管采用在原涵管内套园钢管和灌浆进行除险加固处理(新钢管内径由Φ500mm～Φ1600mm) ，经多年运用检验证明效果良好。各水库均能安全正常运行，工程效益十分显著。
　　3 处理方法
　　3.1 内套园钢管直径及管壁厚的确定
　　内套钢管采用直径主要取决于原涵管的尺寸，但新钢管管壁厚度需经计算确定，两者选择时应考虑设计过水流量、发电水头损失和施工方便等因素。而且一般宜使新套钢管与原涵管之间最小有30～40mm的间隙。
新钢管的管壁厚度确定后还应考虑加厚2mm的锈蚀和磨损的安全量。同时该管壁厚度除了满足强度的安全要求外，还应满足稳定性的要求。
　　3.2 钢管的制作及安装
　　钢板材料用A3，在工厂分节卷焊加工成钢管，每节管长根据方便运输和安装决定。每节钢管加工时要求直径等尺寸准确管口要平整。出厂前应按规范要求进行检查。
　　新制作的钢管运到工地后，要经检查和校正，然后在原涵管口用一部特制的小型滑轮车分节运入管内，经调直套装校正锚固后才能进行焊接。
　　钢管加工和安装所有接口均采用丫型焊接，施焊时应注意防止产生过大的受热变形。钢管的制造安装均要符合原水利部、电力工业部颁发的《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》(SLJ201-80、DLJ201-80) 。钢管在运输、装卸和在涵管内安装过程中，为了防止产生意外变形，可在管内设置临时支撑。
　　由于新旧涵管之间的空隙需要灌浆充填，因此在钢管制作安装时应预留灌浆孔、其具体要求应按灌浆设计决定。
　　3.3 新套钢管与旧涵管之间充填灌浆
　　灌浆孔要求约每隔10m布置一个断面，一个断面开5个孔，其中下腰处2个，上腰处2个，顶部一个。另外在进出口各布置排气孔和排水孔各一个。灌浆时应首先在上游进水口处进行，逐步向下游出口灌注，先灌下腰孔，然后上腰孔，最后灌顶部孔。
　　灌浆采用孔口封闭式循环灌浆法。每孔要求复灌3次，每次间歇时间不少于3d。第1次、第2次和第3次灌浆的压力要求为0.1Mpa、0.15Mp和0.2Mp当每次灌浆达到设计压力后开动回浆阀，并保持其设计压力，当每分钟吸浆量小于1L/分时再继续灌注30分钟才停止该孔灌浆。
　　第1次灌注时采用水泥沙浆，细粉砂掺入量为干料量的20%，第2次和第3次灌注时采用纯水泥浆。浆液的配比一般采用3：1、2：1、1.5：1、1：1等四级。第1次灌注时采用较浓的浆液，第2次和第3次则采用较稀的浆液。
灌浆后一般可以用锤击敲管，通过听响声来判别灌浆的密实程度，如发现有脱空较大部位，要重新开孔进行补灌，以确保新旧管的整体结合。
　　3.4 涵管外围边充填灌浆
　　由于过去原涵管建成后两侧回填土不密实，或水库蓄水后在涵管外周边形成渗漏通道。为了充填涵管外周边空隙，使坝体与涵管接合紧密，确保坝体安全，可采用充填灌浆处理，根据具体情况在迎水坡开始沿涵管左右外侧(距涵管边0.5～1.0m) 布置灌浆孔：各边孔水平距离约4m，孔深至涵底以下1m，灌浆压力要求0.1Mpa。为确保灌浆效果，要求每孔复灌3次，每次复灌间歇时间不少于5d。可采用灌粘土水泥浆，水泥用量为干料量的20%。
如涵管较大，人可以进入操作的，亦可在套钢管前首先在涵管内打孔进行外周边充填灌浆。
　　4 几点体会
　　a) 一般中小型水库放水涵管除险加固处理要求工期短，采用内套钢管和灌浆处理比较合适，只要施工前做好充分准备，选择素质高的施工队伍，精心做好施工组织设计，使整个施工能够按计划紧凑有序进行，一般用20～30d左右的时间就可以保质保量完成任务。
　　b) 施工时间要选定在年末枯水期进行，为了减轻筑围堰的工作量，可以选定在春耕放水基本完成，水库水位降低后，根据天气预报和工程的实际情况安排在3月下旬进行，但工程一定要确保在汛期前完成。因此，汛末随着水库水位下降，就要及时到施工现场布署核实设计有关数据。
　　c) 为了确保工程施工的质量和安全，一定要按照有关规范进行施工，施工时要采取措施确保涵管内的通风和用电安全。同时在涵管套钢管前一定要将原涵管青苔污垢等清洗干净，以使新旧涵管之间灌浆结合紧密。
　　e)水库放水涵管的漏水损失，不单直接影响水库的灌溉、发电等经济效益，还将会危及土坝、渠闸的安全和下游地区人民的生命财产。为此要因地制宜抓紧时机对众多的病险水库放水涵管开展检查并及时进行除险加固。

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