內套鋼管在勞光水庫放水涵洞除險加固中的應用

彭少兵

(福建省永川水利水電勘測設計院有限公司，福州350001)

1 工程概況

勞光水庫是一座以灌溉為主，結合防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的一般小(1)型水庫。壩址以上控制集雨面積8.03 km2，河道平均坡度為36‰，主河道長度6.1 km。水庫現有校核洪水位88.37 m，(黃零高程，下同)，設計洪水位87.31 m，水庫正常蓄水位85.11 m，水庫總庫容328 萬m3，其中興利庫容242.5 萬m3，防洪庫容69 萬m3，死庫容16.5 萬m3。

水庫樞紐工程主要包括大壩、溢洪道、放水涵洞等建筑物組成。大壩壩型為均質壩，現有壩頂高程91.11 m，最大壩高37 m，壩頂長度230 m，壩頂寬度5 m。

放水涵洞位于大壩左側，為漿砌石無壓箱涵，長134 m，斷面為0.8 m ×1.5 m(寬× 高)，進口高程63.61 m，出口高程62.51 m，比降1/250，放水設備為斜拉式閘門，方型放水孔尺寸為0.5 m ×0.5 m，安裝高程64.84 m，采用5T 手動啟閉機，放水閘門下設放水底孔，最大放水流量2.0 m3/s。涵洞洞底及蓋板采用80#水泥砂漿漿砌條石，厚度0.3 ～0.6 m，側墻采用80#水泥砂漿漿砌條石，厚度0.6 m，部分采用干砌條石加勾縫。

2 涵洞存在的問題

放水涵洞箱涵至今已經運行近40 a，且原砌筑質量較差，涵洞砌體嚴重老化，水泥勾縫脫落較多。運行中發(fā)現兩側墻漏水，水中還帶有黃泥漿，意味著壩體土料細小顆粒被帶走，不僅影響工程運行管理，也給壩體帶來安全隱患［1］。

3 加固方案比選

3.1 新建輸水隧洞

洞線方案原輸水涵洞位于左岸，左岸地形條件好，花崗巖巖體出露，洞線可避免靠近壩體，而右岸位置狹小，洞線靠近壩體和溢洪道，花崗巖巖體風化深，故選取左岸洞線。隧洞開挖洞徑采用1.8 m ×2.3 m城門洞形，隧洞全段采用C25 鋼筋混凝土襯砌，襯砌洞徑1.3 m ×1.8 m，襯砌厚0.25 m，全洞均進行回填灌漿，全洞總長200.8 m，隧洞底坡0.5%;隧洞洞口設置鐵柵欄，防止人畜進入，發(fā)生危險，影響正常使用［2］。

舊箱涵采用C20 泵送混凝土封堵，按10 m一段施工且在洞頂預留兩根Φ50 mm 的PVC 灌漿管，灌漿管外包土工布，灌漿壓力0.3 MPa。漿液由稀變濃，逐步將涵管填堵密實。經計算，洞身段工程量:進出口明挖土方:350 m3，進出口明挖石方200 m3，洞挖石方761 m3，C25 混凝土隧洞襯砌327 m3，鋼筋制安29t，回填灌漿473 m2，固結灌漿325 m，C20 泵送混凝土封堵原箱涵161 m3，工程費用75.5 萬。

3.2 箱涵內套鋼管

為徹底解決箱涵質量問題，本次加固將對全箱涵進行內套鋼管，箱涵斷面為0.8 m ×1.5 m(寬×高)，箱涵內可套鋼管，內套鋼管采用8 mm厚，Q235鋼板卷制而成、內直徑為60 cm。箱涵與管壁的空隙采用C20 泵送混凝土封堵，且在箱涵頂預留6 根Φ 50 mm的PVC 灌漿管，其中3 條灌漿管為主灌漿管，另外3 條為備用灌漿管，灌漿管外包土工布，灌漿壓力0.3 MPa，漿液由稀變濃，逐步將加固段箱涵填堵密實。經計算，該方案需鋼板20 t，C20 泵送混凝土封堵123 m3，回填灌漿108 m2，工程費用29.6 萬。

3.3 方案比選

隧洞施工對開挖山體的地質情況要求較高，隧洞在開挖過程中容易出現塌方、斷層等地質難題，碰到這些難題時，處理費用很高。隧洞開挖時須爆破，審批爆炸物品程序較復雜、昂貴。套管放水型式具有“安裝快速、運行穩(wěn)定、水庫平安”的特點。能減少土石方的開挖，目前已經成為小型水庫改造放水設施的主要型式之一。

兩方案均能徹底解決原箱涵滲漏問題，方案二的優(yōu)勢更明顯，其工程費用為方案一的39.2%，投資較省，還由于方案二施工簡易，安全性高，施工期較短，因此推薦方案二，即對箱涵進行內套鋼管，箱涵與管壁的空隙采用C20 泵送混凝土封堵。

4 加固設計及施工工藝

在枯水期時先修建圍堰，拆除原進水口。內套鋼管采用8 mm 厚，Q235 鋼板卷制而成、內直徑為60 cm，每節(jié)長10 m，洞身長134 m，共需14 節(jié);鋼管可委托制作，制作好后運送至工地進行焊接，為保證鋼管能在洞內順暢移動，方便安裝，同時保證管底下有砂漿填充，在每節(jié)管下焊2 排滾輪，輪距2 m，輪高共12.5cm(詳見內套鋼管結構圖);鋼管安裝的主要工序有:吊裝、就位、拼接、安裝環(huán)縫施焊等。先利用汽車吊和卷揚機將鋼管吊裝至涵洞出口處，鋼管制安時，在下游洞口焊接，每焊好一節(jié)，將焊接好的鋼管采用上游準備好的鋼絲繩卷揚機牽引往進水口方向拉入洞內。

管道內防腐在鋼管安裝之前進行施工，安裝縫的防腐在安裝后進行。防腐材料采用環(huán)氧樹脂。管道內側有電動鋼絲刷除銹后涂環(huán)氧樹脂二度防腐。當鋼管安裝好后，箱涵與管壁的空隙采用C20 泵送混凝土封堵，且在箱涵頂預留6 根Φ 50 mm的PVC 灌漿管，其中3 條灌漿管為主灌漿管，另外3 條為備用灌漿管，灌漿管外包土工布，灌漿壓力0.3 MPa，漿液由稀變濃，逐步將加固段箱涵填堵密實。詳見圖1。

圖1 封堵斷面圖

放水涵洞加固為枯水期，2010年11月3日開始，2011年1月14日完成放水涵洞加固改造的全部施工，施工質量滿足設計要求，現工程已安全運行3 a多。

5 結 語

涵洞內套管在勞光水庫箱涵防滲加固中取得成功，施工工藝簡單，質量可靠，工期短，環(huán)境影響小，投資適中等優(yōu)點。對直線型、面積較大的箱涵防滲加固具有一定的借鑒作用，可供類似涵洞加固工程參考。

［1］段濟雄. 龍?zhí)端畮旆潘闯U加固設計與施工［J］. 水利科技，2012(04):40－42.

［2］李治芳. 淺析聚乙烯(PE)管在小型水庫放水涵洞除險加固中的應用［J］. 水利建設與管理，2010(09):47－48.