應(yīng)用PE管處理山塘壩內(nèi)涵管的實(shí)踐與體會(huì)

胡余富

(天臺(tái)縣三合鎮(zhèn)水利站,浙江天臺(tái) 317206)

應(yīng)用PE管處理山塘壩內(nèi)涵管的實(shí)踐與體會(huì)

胡余富

(天臺(tái)縣三合鎮(zhèn)水利站,浙江天臺(tái) 317206)

壩內(nèi)涵管是“大壩心臟病”,應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管是一種山塘綜合治理的新方法,簡(jiǎn)單、安全、實(shí)用,并取得了成功,應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管工程實(shí)例,工作實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)。

壩內(nèi)涵管 山塘 PE管處理

1 三合鎮(zhèn)山塘基本情況

三合鎮(zhèn)位于天臺(tái)縣東部,處于里石門(mén)水庫(kù)灌區(qū)未端,現(xiàn)有小(2)型以上水庫(kù)5座,1萬(wàn)方以上山塘32座,總蓄水量301萬(wàn)m3,其中山塘庫(kù)容80萬(wàn)m3,山塘占全鎮(zhèn)農(nóng)田灌灌面40%,山塘對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著十分重要的地位。因此,保證山塘安全,對(duì)保證農(nóng)業(yè)灌溉和村民生活供水起到十分重要的作用。

我鎮(zhèn)水庫(kù)、山塘基本上建于上世紀(jì)五、六十年代,大壩為土壩,輸水建筑物多采用壩內(nèi)涵管形式,涵管分為煉瓦管、砌石方涵、石板三角涵等幾種,受當(dāng)時(shí)財(cái)力、物力及技術(shù)條件的限制,一般是受益村自行組織施工,無(wú)規(guī)范的設(shè)計(jì)圖紙,土法上馬,倉(cāng)促施工,由于原設(shè)計(jì)施工資料嚴(yán)重缺失,且涵管深埋在壩下,涵管病害嚴(yán)重程度難以查明,病害一旦發(fā)展則對(duì)大壩威脅極大。山塘經(jīng)過(guò)五、六十年的運(yùn)行,老化失修,大多數(shù)涵管存在滲漏甚至破裂等嚴(yán)重的安全隱患,影響大壩的正常運(yùn)行。因此,必須有效治理壩內(nèi)涵管這個(gè)“大壩心臟病”,從而保證山塘安全。

從我鎮(zhèn)幾年來(lái)治理山塘壩內(nèi)涵管的工程中發(fā)現(xiàn),壩內(nèi)涵管存在的主要問(wèn)題有：(1)涵管基礎(chǔ)地質(zhì)條件差,壩身煉瓦管破碎,不均勻沉陷導(dǎo)致涵管損壞;(2)壩體填筑施工質(zhì)量差,壩內(nèi)涵管與大壩防滲體結(jié)合不嚴(yán)密,造成沿涵管外壁的接觸滲漏沖刷或壩體變形導(dǎo)致涵管損壞;(3)涵管砌筑質(zhì)量差引起破裂漏水;(4)進(jìn)水口閘門(mén)或防滲結(jié)構(gòu)損壞引起滲漏等。

根據(jù)山塘壩內(nèi)涵管病害的成因,結(jié)合工程實(shí)際,我鎮(zhèn)幾年來(lái)主要應(yīng)用PE管進(jìn)行壩內(nèi)涵管處理,取得了成功。本文就應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管工作中的摸索的經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題作介紹和分析,供同仁參考。

2 應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管的優(yōu)缺點(diǎn)分析

處理壩內(nèi)涵管可用PE管、鋼管、鋼筋砼管,相比而言,PE管有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)PE管聯(lián)接可靠,不存在接頭漏水缺陷：PE管材用高密度聚乙烯塑料制成,管道間采用電熱熔方式連接,接頭的強(qiáng)度高于管道本體強(qiáng)度,連接穩(wěn)定可靠;而鋼筋砼管接頭存在接頭漏水隱患。

(2)適應(yīng)高低溫、抗沖擊性、抗應(yīng)力開(kāi)裂性好、耐化學(xué)腐蝕性好。聚乙烯的低溫脆化溫度極低,可在-60～60℃溫度范圍內(nèi)安全使用。HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切強(qiáng)度和優(yōu)異的抗刮痕能力,耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能也非常突出。PE管道可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。

(3)耐老化,使用壽命長(zhǎng)：根據(jù)廠家資料,含有2～2.5%的均勻分布的碳黑的聚乙烯管道能夠在室外露天存放或使用50年,不會(huì)因遭受紫外線輻射而損害。PE管外包砼,埋在土壩底下,更是隔絕了空氣,管材老化外界條件消滅,PE管的使用年限則更可成倍增加。

(4)耐磨性好：PE管道與鋼管的耐磨性對(duì)比試驗(yàn)表明,PE管道的耐磨性為鋼管的4倍,PE管道具有更長(zhǎng)的使用壽命和更好的經(jīng)濟(jì)性;和鋼管比較,施工工藝簡(jiǎn)單,有一定的柔韌性,更主要的是不用作防腐處理,將節(jié)省大量的工序。

(5)可撓性好：PE管道的柔性使得它可以輕微彎曲從而改變管道走向,避免了鋼管和鋼筋砼管不可彎曲的缺點(diǎn)。

(6)水流阻力?。篜E管道具有光滑的內(nèi)表面,其曼寧系數(shù)為0.009。光滑的表現(xiàn)和非粘附特性,保證PE管道具有較鋼管、鋼筋砼管更高的輸水能力和更低的管路的壓力損失、輸水能耗。

(7)搬運(yùn)方便：PE管道比混凝土管、鍍鋅管和鋼管更輕,它容易搬運(yùn)和安裝,更低的人力和設(shè)備需求,工程的安裝費(fèi)用大大降低。

3 應(yīng)用PE管處理山塘壩內(nèi)涵管的工程實(shí)踐

3.1 直線涵管,采用內(nèi)插PE管處理下井山塘壩內(nèi)涵管工程實(shí)例

下井山塘位于天臺(tái)縣三合鎮(zhèn)合酋村,是一座以灌溉為主的山(1)型山塘,山塘集雨面積0.252km2,總庫(kù)容9.56萬(wàn)m3。經(jīng)檢查,放水涵管漏水,原涵管為鋼筋砼管呈直線,分析認(rèn)為原管接頭未處理好漏水可能性大,因此,采用開(kāi)挖涵管進(jìn)口段新接PE管處包砼并增設(shè)截水環(huán)后重新回填黏土夯實(shí)防滲與原涵管內(nèi)插PE管封堵灌漿方法進(jìn)行處理。

首先開(kāi)挖原壩內(nèi)涵管進(jìn)口段,開(kāi)挖到管頂以上土厚約3米位置,在原壩內(nèi)涵管內(nèi)插一根DN200PE管(公稱壓力1.0Mpa),里壩原涵管進(jìn)口段開(kāi)挖部分PE管外包20厘米厚C20砼,加做2道C20砼截水環(huán)。里壩開(kāi)挖面處用1道C20砼截水環(huán)封堵,外壩出口端用砼封堵,預(yù)留灌漿管與通氣管,在原涵管與PE管壁間的空隙先灌水泥砂漿而后再進(jìn)行多次充填水泥灌漿,以避免漿液干縮形成微隙。最后涵管的進(jìn)口段重新回填黏土分層夯實(shí)。

3.2 裘鳳徐山塘原涵管破損嚴(yán)重且涵管軸線彎曲,采用挖除壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼涵管工程實(shí)例

裘鳳徐山塘位于天臺(tái)縣三合鎮(zhèn)上山村裘鳳徐自然村上,是一座以供水、灌溉為主的山(1)型屋頂山塘,山塘集雨面積0.45km2,總庫(kù)容8.74萬(wàn)m3。經(jīng)調(diào)查,外壩坡腳滲漏,涵洞出口為砌石方涵,方涵軸線彎曲不直,曾發(fā)生中段方涵堵塞并漏水造成外壩坡滑坡。處理方案選擇上我們進(jìn)行了比較,由于原方涵堵塞破損且軸線彎曲不直,無(wú)法用內(nèi)插PE管的辦法來(lái)處理,因此,選擇挖除原壩內(nèi)方涵新建PE管外包砼的方案進(jìn)行處理。

先進(jìn)行涵管部位壩體土方開(kāi)挖,挖至砌石放水方涵,揭除方涵蓋板,發(fā)現(xiàn)砌石放水方涵前半部依左壩腳隨山坡巖體內(nèi)隨彎挖槽,槽頂蓋石板,后半部為砌石方涵,經(jīng)測(cè)量方涵部位最大壩高9.1m。原方涵前半部巖基管槽用手風(fēng)鉆修整突彎部位至微彎曲,挖除后半部干砌石方涵,砌筑C15砼灌砌石管槽,將DN300PE管(公稱壓力1.0Mpa)埋入涵管槽中,PE管外四周外包厚度不小于30厘米的C20砼澆筑振搗密實(shí),從大壩心墻中心位置涵管處開(kāi)始向前每隔4米設(shè)1道截水環(huán)共設(shè)5道截水環(huán),新建涵管頂上進(jìn)口到大壩外壩頂線部位回填黏土分層夯實(shí),外坡部分回填原壩體同類土。

4 總結(jié)與體會(huì)

4.1 因地制宜,不同的壩內(nèi)涵管選取不同處理方案

(1)直線涵管,首先選用內(nèi)插PE管處理壩內(nèi)涵管方案。內(nèi)插PE管處理壩內(nèi)涵管方案具有不破壞原有壩體,風(fēng)險(xiǎn)小,施工期短,PE管不會(huì)出現(xiàn)節(jié)頭漏水,不會(huì)新增安全隱患,技術(shù)簡(jiǎn)單,工程開(kāi)挖量小,節(jié)省工程投資等諸多優(yōu)點(diǎn)。筆者認(rèn)為壩內(nèi)涵管處理應(yīng)優(yōu)先考慮這一方案。

(2)原涵管破損嚴(yán)重或涵管軸線彎曲,選用挖除壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼涵管方案。

原涵管破損嚴(yán)重,需要挖除重埋新涵管;原壩內(nèi)涵管軸線彎曲,無(wú)法用內(nèi)插PE管的辦法來(lái)處理,PE管線可以彎曲布置,PE管外包砼后抗?jié)B漏抗老化起到了雙保險(xiǎn),選擇挖除原壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼的方案進(jìn)行處理,這也是壩內(nèi)涵管徹底的處理方案。但須注意新建涵管部位土壩回填施工質(zhì)量要求較高,壩高較高時(shí),要高度重視開(kāi)挖后壩體的回填部分與原壩體之間的不均勻沉降問(wèn)題,另外,涵管處在壩底,導(dǎo)流增加費(fèi)用。筆者認(rèn)為挖除原壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼的方案適合于壩高不高、工程量較小的情況,涵管斷面壩高超過(guò)10m時(shí)應(yīng)慎用這一方案,若選用須經(jīng)過(guò)比較再?zèng)Q定采用。

4.2 壩內(nèi)涵管處理施工期宜選在冬春季節(jié),至少提前3個(gè)月放空山塘,使壩內(nèi)土體水充分析出,在回填土?xí)r填土與原土的含水率相近

4.3 PE管選用應(yīng)注意的問(wèn)題

市場(chǎng)上PE管魚(yú)目混珠,有些不法廠商專門(mén)生產(chǎn)回料管低價(jià)促銷(xiāo),回料管?chē)?yán)重縮短使用壽命,必須嚴(yán)格把關(guān)杜絕使用回料管。因山塘土壩壩高較低,壩內(nèi)涵管從壓力上選用最低等級(jí)均可滿足要求,從使用壽命角度考慮,宜選用1MPa壓力的PE管,由于壁厚的增加,使用年限更久。

4.4 涵管部位的開(kāi)挖邊坡比的取值。

原涵管部位的壩體開(kāi)挖的邊坡比從接坡壩體回填土的不均勻變形要求角度考慮,開(kāi)挖坡比要放緩1：1.5以上,若如此則被挖壩體占?jí)伍L(zhǎng)比例很高,且施工時(shí)間也延長(zhǎng),這樣因投資大而挖舊涵管建涵管方案就不可行。為節(jié)約投資縮短工期,涵管部位壩體開(kāi)挖邊坡一般都相對(duì)陡,5米壩高開(kāi)挖坡比可取1：0.75;10米以內(nèi)分二級(jí)馬道,上級(jí)開(kāi)挖坡比1：0.75,下級(jí)開(kāi)挖坡比1：0.75或1：1,視壩體土干濕而定。

4.5 涵管部位壩體回填土要求

涵管部位壩體回填土的好壞關(guān)系到與原壩體間接合部的不均勻沉降問(wèn)題,若回填壩體不好可能造成不均勻沉降而產(chǎn)生大壩橫向裂縫,橫向裂縫是土壩最致命的病害。因此對(duì)回填土料的質(zhì)量以及施工質(zhì)量等都要提出明確的指標(biāo)要求,回填土料必須采用黏土,回填土料黏粒含量在30%左右,回填土壓實(shí)度按不小于95%,滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s控制?；靥钔梁粚?shí)是關(guān)健,截水環(huán)和管外包砼1米范圍內(nèi)回填土料須采用人工夯實(shí),管頂1米以上部位回填土料采用機(jī)械連環(huán)套打夯實(shí)。

4.6 新建涵管砼截水環(huán)的設(shè)置

截水環(huán)能有效延長(zhǎng)滲徑,有效防止接觸滲漏,因此新建涵管設(shè)置砼截水環(huán)是必要的,涵管應(yīng)埋入基巖,開(kāi)挖邊坡與涵管之間狹窄的空隙須用混凝土回填,砼截水環(huán)周邊的回填土都要人工夯實(shí)。截水環(huán)設(shè)置不必過(guò)密、外徑過(guò)大,一般截水環(huán)間距以3～5米為宜。

胡余富(1960.11—),男,助工,中專,從事水利工程建設(shè)、管理工作。