安慶地區(qū)小型水庫放水涵封堵技術(shù)探討

江 豐

（安慶市水利水電規(guī)劃設(shè)計院 246003）

1 安慶地區(qū)小型水庫概況

安慶市位于安徽省西南部的皖鄂贛三省交界處，屬長江流域中下游。現(xiàn)全市共有小型水庫464座，其中?。?）型48座，?。?）型416座，主要分布于所轄的桐城市、懷寧縣、樅陽縣、潛山縣、太湖縣、宿松縣、望江縣和岳西縣。這些水庫控制流域面積總計為893.65km2，總庫容36.34億m3，興利庫容20.57億m3，設(shè)計灌溉面積4.86萬hm2，水電站總裝機容量707kW，年平均發(fā)電量115萬kW·h。水庫在防洪、灌溉、供水和發(fā)電等方面發(fā)揮了巨大的效益，尤其是在防洪和灌溉方面產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

同安徽省其他水庫一樣，這些水庫絕大多數(shù)建于20世紀50～70年代。受當(dāng)時社會、經(jīng)濟、技術(shù)條件的制約，放水建筑物設(shè)計標準低、施工質(zhì)量差，加上運行維護經(jīng)費不足、運行時間較長、放水灌溉任務(wù)重，放水建筑物老化、炭化、銹蝕、腐爛等損壞嚴重，病險問題非常突出。

安慶市的這些小型水庫，多為病險水庫。按照省政府的要求，要在2007年開始的3年多時間內(nèi)基本完成?。?）型水庫的除險加固任務(wù)；從2011年開始，又要完成小（2）型水庫的除險加固任務(wù)。在這些水庫的除險加固中，都將涉及到放水建筑物的除險加固問題。

2 放水建筑物

2.1 概述

小（1）型水庫共計48座，經(jīng)統(tǒng)計分析，放水建筑物布置有兩種類型：一種類型為布置在壩肩山體內(nèi)——開挖隧洞，此種類型僅1座——樅陽縣石龍口水庫；另外一種為布置在大壩壩體下——即壩下放水涵，共計47座。第一種類型不在本文除險加固分析內(nèi)容之列，故不作討論。對于第二種類型，其結(jié)構(gòu)型式又多樣。其中圬工結(jié)構(gòu)（漿砌塊石、條石，石砌拱涵）31座；混凝土、鋼筋混凝土圓涵（無壓）19座；鋼筋混凝土圓涵（有壓）5座；鋼（鑄鐵）管3座。以上兩種類型放水建筑物共計57座，超過水庫總數(shù)48座，主要是因為其中有6座水庫壩下布置有高低、放水涵，1座水庫壩下布置了4座放水涵。

建筑物斷面結(jié)構(gòu)尺寸、型式各樣，絕大多數(shù)孔口面積都小于0.5m2。對于以上4種結(jié)構(gòu)型式的放水涵，其結(jié)構(gòu)斷面尺寸范圍如下：圬工結(jié)構(gòu)尺寸為0.2m×0.4m～1.0m×1.5m；無壓混凝土、鋼筋混凝土圓涵結(jié)構(gòu)尺寸為φ0.2～1.0m；有壓鋼筋混凝土圓涵結(jié)構(gòu)尺寸為φ0.3～0.8m；鋼（鑄鐵）管結(jié)構(gòu)尺寸為φ0.5m。

?。?）型水庫共計425座，放水建筑物布置僅一種類型——全部為壩下放水涵。其中，宿松縣12座水庫壩下布置有高、低放水涵，其他水庫壩下僅布置1座放水涵，共計437座壩下放水涵。其結(jié)構(gòu)型式有兩種：圓涵和方涵。圓涵有混凝土涵和瓦涵，斷面尺寸為φ0.15～0.5m，絕大多數(shù)為φ0.3m 左右，共計179座；方涵全部為圬工結(jié)構(gòu)（漿砌塊石、條石）31座，斷面尺寸為0.1m×0.1m～1.0m×1.2m，絕大多數(shù)面積在0.5m2以下，共計258座。

2.2 存在的問題

放水涵存在問題可分為原生問題和次生問題。

原生問題主要是受當(dāng)時社會、經(jīng)濟和技術(shù)條件的制約，放水建筑物設(shè)計標準低、施工質(zhì)量差，加上運行維護經(jīng)費不足、運行時間較長、放水灌溉任務(wù)重，導(dǎo)致放水建筑物老化、炭化、銹蝕、腐爛等損壞嚴重，病險問題非常突出。具體表現(xiàn)在：放水涵進口控制建筑物止水效果差，涵身砌筑砂漿不飽滿和接縫止水處理不到位，致使涵身漏水嚴重；涵身砌筑材料強度不足，砌筑砂漿老化、炭化脫落嚴重，部分涵身出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象；由于運行時間較長、維護經(jīng)費不足，部分金屬構(gòu)件銹蝕腐爛較嚴重；放水控制段布置在涵箱出口，涵箱長期處于高壓狀態(tài)，加上施工質(zhì)量差、材料老化炭化，漏水嚴重。

次生問題主要是由原生問題所產(chǎn)生的，可根據(jù)涵箱內(nèi)水流情況分兩種情況進行論述。

對于無壓流，放水涵進口控制建筑物止水效果差、漏水嚴重，導(dǎo)致水庫興利庫容長期達不到設(shè)計標準，水庫效益得不到充分發(fā)揮；涵身漏水導(dǎo)致大壩迎水坡沿涵身軸線土料流失嚴重，跌窩險情頻發(fā)；接縫止水處理不到位，壩體土料落淤于涵內(nèi)，放水時水流沿涵身周圍流動，導(dǎo)致大壩背水坡散浸土料軟化嚴重；涵箱斷裂、鋼管銹蝕腐爛強度不足被壓壞，導(dǎo)致壩面下陷。

對于有壓流，由于涵內(nèi)長期處于充水受壓狀態(tài)，尤其是汛期高水位時，加上涵身自身原因，導(dǎo)致水庫在高水位時，背水坡出現(xiàn)大面積散浸，土料軟化下陷，個別水庫甚至出現(xiàn)了水流擊穿涵管劈裂壩體，壩面出現(xiàn)水柱現(xiàn)象。

3 封堵設(shè)計與施工

3.1 概述

對于小型水庫小斷面壩下放水涵一般采用兩種除險加固方案：方案一挖除重建；方案二封堵老涵，另在壩肩山體內(nèi)開挖隧洞。

對于?。?）型水庫，采用第一種除險加固方案較多；對于?。?）型水庫，在壩高不大的情況下，可以采用第一種除險加固方案。但對處于山區(qū)的水庫，其壩高一般較大，而壩長一般又較短，當(dāng)采用第一種除險加固方案時，整個大壩可能被全部挖除。在投資有限的情況下，此方案不可行。根據(jù)工程經(jīng)驗，在除險加固過程中將擋水建筑物和放水建筑物分開布置較好，以消除放水建筑物對擋水建筑物的影響，減小防汛的壓力。鑒于此，對于?。?）型水庫，一般都是封堵老涵，另在壩肩山體內(nèi)開挖隧洞。

3.2 封堵設(shè)計

當(dāng)放水建筑物采用第二種除險加固方案時，必須解決老涵封堵的問題，并確保封堵質(zhì)量。根據(jù)以往實踐經(jīng)驗及綜合研究，老涵采用灌漿封堵。

老涵灌漿封堵步聚如下：

a.堵口。在涵洞進、出口各澆筑1.0m 厚的C25 混凝土塞，將涵洞進、出口堵牢。在澆筑混凝土塞時，在塞頂部埋設(shè)一根長1.0m 直徑50～75mm的鋼管，此管作為灌漿時排氣孔和觀察孔。

b.造孔。沿涵洞軸線造孔，壩頂布置1 孔，此孔可作為中心孔。以中心孔為參考，向大壩上、下游各布置2～3孔，總孔數(shù)以奇數(shù)為宜，孔距可根據(jù)涵洞長度定為10～15m。各孔均下入套管護好孔壁，這些孔作灌漿孔、排氣孔和檢查孔，一般以偶數(shù)孔作為檢查孔。

c.制漿。采用機械制漿，拌制砂和水泥漿液之比為2∶1的砂漿。為提高流動性，在砂漿中添加外加劑——砂漿王。砂漿王的添加量為1.5kg 砂漿王/包水泥。

3.3 灌漿施工

灌漿施工是利用砂漿泵吸漿跳倉灌漿。先灌注兩端孔，利用中間孔和涵洞兩端混凝土塞內(nèi)預(yù)埋鋼管作為排氣孔，當(dāng)混凝土塞頂部的預(yù)埋鋼管有漿液溢出時，即可停止灌漿，并待其初凝后再跳倉灌注其他孔，利用相鄰孔作為排氣孔。當(dāng)灌入的砂漿量和灌漿壓力與前面孔相當(dāng)時，即可停止灌漿，待其凝固后利用上一步的排氣孔作為檢查孔。檢查孔主要是檢查兩灌漿孔之間涵洞內(nèi)漿液接頭處密實及灌漿面高度情況，根據(jù)灌漿壓力和吃漿量確定灌漿的效果，可不進行灌漿。最后利用粘土球封孔，并分層搗實。

對于較長的涵洞，在添加砂漿王之后，漿液輸送距離可達30m。一般在灌漿孔距為10～15m的情況下，涵洞內(nèi)漿液接頭處是密實的。

4 效果分析

在跳倉灌漿下，能夠利用后期壓力使?jié){液填充前期漿液凝固在頂部所形成的干縮縫，達到了封堵的要求。通過實踐檢驗，目前利用該工藝封堵的老涵有15座，在水庫蓄水后均未見涵洞發(fā)生滲水現(xiàn)象。實踐證明：該封堵工藝簡單，易操作，效果好，可以在同類工程中的應(yīng)用提供借鑒。

5 結(jié) 語

老涵封堵的質(zhì)量直接關(guān)系到大壩的安全。因此，其封堵工藝在理論上必須有依據(jù)，在實踐上必須經(jīng)得起檢驗。實踐證明、灌漿封堵是一個符合技術(shù)要求，經(jīng)濟適用、可行的放水涵的除險加固方法。