朝陽市小型水庫輸水洞滲漏險(xiǎn)情分析及加固措施

肇毓鋒，徐 偉，胡 艷，彭煒森，李東偉

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院，沈陽 110161）

朝陽市小型水庫輸水洞滲漏險(xiǎn)情分析及加固措施

肇毓鋒，徐 偉，胡 艷，彭煒森，李東偉

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院，沈陽 110161）

結(jié)合全國范圍中小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工作的開展，對(duì)遼寧省朝陽市轄中小型水庫進(jìn)行全面調(diào)查，歸納總結(jié)了小(Ⅰ)型病險(xiǎn)水庫輸水洞存在的主要問題，分析病險(xiǎn)成因，提出解決洞體過流面損壞、局部裂縫滲漏、伸縮縫滲漏的具體措施，為該地區(qū)加快除險(xiǎn)加固建設(shè)步伐提供依據(jù)，為類似工程建設(shè)提供參考。

除險(xiǎn)加固；病險(xiǎn)水庫；裂縫滲漏；伸縮縫滲漏

自2007年以來，全國范圍大規(guī)模開展中小型水庫病險(xiǎn)情況調(diào)查工作。2008年5月，遼寧省水利廳組織專家組，親臨全省各地現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)各地開展中小型病險(xiǎn)水庫的安全評(píng)定及除險(xiǎn)加固工作。2009年6月，水利部、財(cái)政部下發(fā)《關(guān)于印發(fā)東部地區(qū)重點(diǎn)小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固規(guī)劃的通知》，將遼寧省174座?。á瘢┬退畮炝腥胍?guī)劃范圍，自2007～2009年，遼寧省財(cái)政廳先后投入1.6億元，拉開全省各地小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工作的序幕[1]。 朝陽市位于遼寧省的西部，轄境居?xùn)|經(jīng)118°50″～121°17″，北緯40°25″～42°22″，東西跨度165km，南北跨度216km，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明、雨熱同季，降水偏少，年均降水量480～520mm，其中6～9月份降水量約占全年降水量的80%。朝陽境內(nèi)河流比較發(fā)育，主要有大凌河、小凌河、青龍河、老哈河4大水系，已建成水庫共52座，其中?。á瘢┬退畮?6座，主要負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)灌溉方面。自2005年以來，大部分小型水庫由于受到逐年洪水威脅，加之水庫缺乏有效的管理，致使大部分水庫在汛期空庫運(yùn)行，部分水庫泄洪還造成部分地區(qū)人民財(cái)產(chǎn)損失，河道、河灘生態(tài)遭到破壞。

1 輸水洞情況調(diào)查

據(jù)2007年朝陽市小型水庫安全評(píng)價(jià)分析報(bào)告可知，朝陽市小型水庫病險(xiǎn)問題主要集中在溢洪道和輸水洞兩部分。本文結(jié)合該市小型水庫輸水洞存在的諸多問題，歸納總結(jié)后列于表1。

從表1可以看出，此次調(diào)查的水庫中，輸水洞漏水及輸水洞體破損情況較為突出，所占比例均已超過90%，成為這批水庫病險(xiǎn)的主要問題。通過本次調(diào)查研究，解決輸水洞的相關(guān)問題是本次除險(xiǎn)加固工作的重點(diǎn)。

表1 朝陽市小型病險(xiǎn)水庫輸水洞險(xiǎn)情統(tǒng)計(jì)

2 輸水洞病險(xiǎn)情況分析

2.1 輸水洞破損情況分析

本次調(diào)查的病險(xiǎn)水庫中，90%以上水庫的輸水洞存在局部破損現(xiàn)象。其中有一半發(fā)生輸水洞進(jìn)出口翼墻、閘門、閘墩等其他破損問題。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，水庫發(fā)生上述問題的情況見表2。

表2 輸水洞及附屬結(jié)構(gòu)破損情況統(tǒng)計(jì)

分析輸水洞各部位發(fā)生破損的原因，可分為3類。第1類，即是由于溫度、濕度變化引起的。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，從而導(dǎo)致裂縫。第2類，即由結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)張引起。輸水洞混凝土產(chǎn)生的裂縫主要是通過水介質(zhì)的活動(dòng)使裂縫處的混凝上碳化所致，如長時(shí)間滲漏會(huì)使混凝土內(nèi)部的Ca（OH）2濃度降低，水泥石中Ca（OH）2不斷從水泥結(jié)石中溶出，隨著滲漏水的加劇其內(nèi)部孔隙也會(huì)增多增大如不能及時(shí)得到治理，混凝土裂縫將隨建筑物使用時(shí)間的延長而逐漸擴(kuò)大，使其內(nèi)部的鋼筋骨架腐蝕銹爛降低強(qiáng)度，致使產(chǎn)生局部破損乃至斷裂，影響工程的使用壽命，最終將導(dǎo)致整個(gè)建筑物遭到嚴(yán)重破壞，對(duì)工程的安全使用構(gòu)成了潛在威脅。第3類，是由于設(shè)計(jì)不正規(guī)、不合理，施工中存在違規(guī)操作或質(zhì)量控制不嚴(yán)造成的，如翼墻穩(wěn)定斷面尺寸不足，施工中混凝土的水泥標(biāo)號(hào)過低造成混凝土抗凍、抗?jié)B性差，施工中混凝土齡期不夠或受到其他荷載干擾等；個(gè)別工程還存在降低輸水洞配筋量、偷工減料等違規(guī)行為。

2.2 輸水洞滲漏分析

由于輸水洞普遍存在破損，這直接導(dǎo)致了滲漏問題的普遍存在。輸水洞發(fā)生滲漏說明洞體局部或整體已失去防滲能力，嚴(yán)重的滲漏問題將危及大壩安全。據(jù)本次調(diào)查，輸水洞滲漏問題可歸納為表3所示。

表3 輸水洞滲漏情況統(tǒng)計(jì)

從表3可知，各地區(qū)輸水洞滲漏病險(xiǎn)問題中洞身局部濕潤及洞身局部滲水是普遍存在的問題，均達(dá)到了70%以上，這與朝陽市的氣候類型有直接關(guān)系。由于朝陽市以干旱為主，春秋季節(jié)風(fēng)沙較大，秋冬季節(jié)晝夜溫差大，即從施工到后期養(yǎng)護(hù)均存在溫度、濕度變化較大的問題，從而導(dǎo)致輸水洞表面混凝土易出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致輸水洞出現(xiàn)滲漏。其次，伸縮縫漏水也是相對(duì)頻發(fā)的病險(xiǎn)問題，施工過程中處理不當(dāng)，以及缺乏后期檢查、養(yǎng)護(hù)等原因是導(dǎo)致伸縮縫處漏水的主要原因。其他病險(xiǎn)情況均為個(gè)別水庫發(fā)生，主要為遭受自然災(zāi)害及部分使用過程中遭到破壞導(dǎo)致的。

3 輸水洞除險(xiǎn)加固技術(shù)措施

結(jié)合前期各水庫安全評(píng)價(jià)報(bào)告中有關(guān)輸水洞的病險(xiǎn)情況鑒定結(jié)論，對(duì)常見病險(xiǎn)問題采取相應(yīng)的工程措施，按照病險(xiǎn)部位及施工工藝的差別，分為洞身拆除重建混凝土工程、啟閉設(shè)備及閘門更換工程、洞體過流表面修復(fù)工程、局部裂縫灌漿補(bǔ)強(qiáng)工程、伸縮縫漏水處理5類。其中前兩種施工技術(shù)可參見文獻(xiàn)［2］、［3］及相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

對(duì)于洞體過流表面修復(fù)技術(shù)，可采用纖維復(fù)合材料對(duì)其進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)[4]。纖維復(fù)合材料是一種高新材料，其特點(diǎn)為輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗老化、耐腐蝕。用該材料修復(fù)的突出特點(diǎn)是不改變?cè)斔唇Y(jié)構(gòu)的尺寸，也不減少過流斷面尺寸。修復(fù)后，纖維與混凝土形成整體，變形協(xié)調(diào)，聯(lián)合工作，起到對(duì)病險(xiǎn)洞段的修復(fù)作用，達(dá)到抗裂、抗?jié)B、抗沖磨、耐腐蝕、補(bǔ)強(qiáng)加固的作用。同時(shí)，采用該技術(shù)還能提高施工效率，縮短工期，降低工程造價(jià)。朝陽市勝利水庫即采用該方法處理輸水洞表面破損問題，其工效平均提高3倍，造價(jià)平均降至1/3左右。

對(duì)于局部裂縫處理技術(shù)，應(yīng)針對(duì)不同裂縫的情況，區(qū)分為點(diǎn)型裂縫、線型裂縫，主要采用灌漿處理的方法。灌漿處理所用材料主要為磨細(xì)水泥砂漿和水溶性聚氨酯［5］。水溶性聚氨酯是一種由甲苯二異氰酸酯（TDI）和水溶性聚醚進(jìn)行聚合反應(yīng)生成的高分子化合物。該材料與水具有良好的混溶性，同時(shí)聚合時(shí)間可通過配比進(jìn)行控制。聚合后的固結(jié)體有良好的延伸性、彈性和抗?jié)B性，在水中永久保持原形，并具有耐低溫性。具體處理過程中，對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)表面潮濕、有滲水點(diǎn)及鈣質(zhì)析出部位，先采用化學(xué)灌漿，一旦出現(xiàn)過度吃漿，即結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在松散結(jié)構(gòu)、氣孔、氣穴等缺陷，這些部位內(nèi)部缺少膠結(jié)材料則灌以磨細(xì)水泥砂漿。該技術(shù)簡單易行，在實(shí)際工程中采用較多［6］。對(duì)于線型裂縫，雖然仍以化學(xué)灌漿技術(shù)為主體，但施工工藝稍有復(fù)雜，需通過鑿槽、埋設(shè)灌漿管、封縫、覆蓋鋼板、鋼板灌漿、表面修復(fù)等工序。但總體來說采用灌漿技術(shù)可降低造價(jià)，縮短工期，朝陽市二龍山水庫即采用該方法處理輸水洞內(nèi)裂縫漏水問題，效果十分顯著。

對(duì)于伸縮縫漏水，仍采用水溶性聚氨酯進(jìn)行處理，但其施工工藝與前述局部裂縫施工工藝不同。由于此次調(diào)查水庫均建成于20世紀(jì)60～70年代，大部分伸縮縫止水均已老化，所以在進(jìn)行處理前需要對(duì)老化止水進(jìn)行徹底清理，清理后用快速堵漏材料進(jìn)行封縫，然后進(jìn)行內(nèi)灌水溶性聚氨脂材料，最后用聚硫密封膠填注。施工工藝也較為簡便，同時(shí)采用該方法進(jìn)行處理還具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，效果十分良好。

4 結(jié)語

對(duì)于中小型水庫，輸水洞的使用能滿足水庫灌溉和輸水需要。及時(shí)排除輸水洞存在的各種病險(xiǎn)，對(duì)提高水庫利用效率，發(fā)揮工程效益，提高大壩安全性、耐久性具有重要意義。對(duì)于本文中提及的輸水洞病險(xiǎn)問題，在北方地區(qū)具有一定普遍性，所采取的除險(xiǎn)加固措施均已得到實(shí)際工程檢驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)性和耐久性能良好，施工方便，可供今后類似工程除險(xiǎn)加固借鑒。

［1］侯鍇，徐偉，閆凱，等.鐵嶺市小型病險(xiǎn)水庫調(diào)查及除險(xiǎn)加固措施研究［J］.南水北調(diào)與水利科技，2010（1）：129-132.

［2］SDJ207—82，水工混凝土施工規(guī)范［S］.

［3］KL T5018—2004，水利水電工程鋼閘門制作安裝及驗(yàn)收［S］.

［4］袁文陽，武永新，陳尚建，等.纖維復(fù)合材料在混凝土輸水洞（管）修復(fù)加固中的應(yīng)用［J］.中國農(nóng)村水利水電，2005（5）：45-48.

［5］徐偉，曾祥鋒.水溶性聚氨酯在誠信水庫輸水洞裂縫處理中的應(yīng)用［J］.科技信息,2009（3）：377.

［6］張迎杰，徐新，王戎.引灤輸水隧洞裂縫的綜合治理［A］.第九屆全國水工混凝土建筑物修補(bǔ)與加固技術(shù)交流會(huì)［C］.北京：中國水利水電出版社，2007：339-343.

Analysis of Dangerous Small Reservoir Conveyance Tunnels and Reinforcing Measures in Chaoyang City

ZHAO Yu-feng,XU Wei,HU Yan,PENG Wei-sen,LI Dong-wei
(College of Water Resource,Shenyang Agriculture University,Shenyang110161,China)

With strengthening and eliminating dangers of middle-small reservoirs throughout the country,a full investigation was carried out in Chaoyang City,the main questions of small（Ⅰ） reservoirs were summarized,the reasons for dangerous conveyance tunnel were analyzed and concrete measures were given to modify the damaged surface,local crack leakage and expansion joint leakage.The conclusions of the article for strengthening and eliminating dangers of the conveyance tunnel provided a basis for local construction,which would offer reference for future similar projects.

strengthening and eliminating dangers;dangerous reservoir;local crack leakage;expansion joint leakage

TV698.2

A

1672-9900（2011）03-0084-03

2011-02-25

肇毓鋒（1988—），男（漢族），遼寧朝陽人，碩士，主要從事水資源開發(fā)與利用方向研究，（Tel）13840262656。