關(guān)門山水庫輸水洞維修加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

任思飛

(北大荒建設(shè)集團(tuán)有限公司直屬三公司，哈爾濱 150000)

1 工程概況

關(guān)門山水庫位于延壽縣城東北34km，延壽縣與方正縣邊界，螞蟻河的左岸一級支流大柳樹河中下游。壩軸線中心點(diǎn)地理坐標(biāo)為E128°31′35＂，N45°40′20＂。水庫流域面積為190km2，占大柳樹河流域面積88%。

關(guān)門山水庫是一座以防洪、除澇、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。

水庫樞紐工程由土壩、溢洪道、輸水洞及電站組成。

關(guān)門山水庫原設(shè)計(jì)是以防洪、除澇、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫?？値烊?104×104m3，原設(shè)計(jì)灌溉面積3000hm2；可保護(hù)下游四個村屯，保護(hù)人口4800人，保護(hù)省級尚志市至方正縣公路，保護(hù)耕地2000hm2。水庫設(shè)計(jì)進(jìn)行一級控制泄流，下游除澇按10a一遇洪水控制泄流50m3/s；水庫養(yǎng)魚水面273hm2。

關(guān)門山水庫正常蓄位為155.90m，相應(yīng)庫容3360×104m3；死水位為147.0m，死庫容375×104m3；水庫調(diào)節(jié)庫容2985×104m3。按上述規(guī)模復(fù)核水庫可灌溉水田面積2447hm2，灌溉保證率為76%，多年平均灌溉供水量2125×104m3。

2 險(xiǎn)情產(chǎn)生原因分析

關(guān)門山水庫2010年竣工后，經(jīng)過8年運(yùn)行，又出現(xiàn)了新的險(xiǎn)情，對險(xiǎn)情需要進(jìn)行維修加固工程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀輸水洞鋼板襯砌長度87.3m，斷面尺寸1.6 m ×1.4 m，經(jīng)過8年的運(yùn)行，現(xiàn)進(jìn)口鋼板右側(cè)多處凹凸，鋼板與混凝土灌漿產(chǎn)生脫離造成空腔，經(jīng)觀察有12塊板.而且鋼板銹蝕嚴(yán)重，焊接處產(chǎn)生多處裂縫，放水時(shí)鋼板震動后加重?fù)p壞，需對鋼板進(jìn)行更換，洞進(jìn)出口及分叉管處也要加固處理。

由于輸水洞洞壁混凝土與襯砌鋼板間的混凝土灌漿沒達(dá)到效果，產(chǎn)生空隙，洞節(jié)間原來止水老化脫離，在水壓力作用下裂縫滲水，水量累計(jì)到鋼板與洞壁間的縫隙中.鋼板長期沒有進(jìn)行防腐處理，銹蝕嚴(yán)重，強(qiáng)度降低，水壓力達(dá)到一定強(qiáng)度，使鋼板產(chǎn)生變形產(chǎn)生凹凸.鋼板接縫間銹蝕嚴(yán)重，產(chǎn)生腐蝕裂縫，最后導(dǎo)致在此處滲水。

目前滲漏水量不大，大壩沒有形成滲流通道，沒有對土壩造成威脅，但也要及時(shí)采取維修措施，確保大壩的安全。

3 輸水洞鋼板襯砌方案比較

對襯砌進(jìn)行方案一回填灌漿+鋼板襯砌和方案二回填灌漿+鋼管襯砌兩個方案進(jìn)行方案比較，分別對投資、襯砌變形大小、施工作業(yè)空間等方面進(jìn)行比較。

方案一：回填灌漿+鋼板襯砌

拆除廢棄鋼板，鑿除原回填混凝土，鋼板2m一節(jié)，尺寸1.4×1.6m，厚度10mm,每節(jié)在洞外焊接好成矩形再推至洞內(nèi)，每節(jié)再焊接在一起。

鋼板襯砌好后進(jìn)行回填灌漿，灌漿孔采用梅花形布置，孔距2m，灌漿中心線分別為洞頂、洞底及兩側(cè)的中心。

待回填灌漿完全達(dá)到強(qiáng)度后，在洞頂形成圓心角82°范圍內(nèi)最后進(jìn)行接觸灌漿處理。

發(fā)電洞有兩組分叉管組成,洞徑1.0m,進(jìn)行鋼管襯砌,并進(jìn)行回填灌漿.

方案二：回填灌漿+鋼管襯砌

拆除廢棄鋼板，鑿除原回填混凝土，鋼管2m一節(jié)，鋼管直徑1.5m，厚度10mm,在每節(jié)鋼管下游側(cè)接縫處及中部各設(shè)置一道加勁環(huán)，與鋼管焊接在一起。加勁環(huán)寬度100mm,厚度15mm.

鋼管襯砌好后進(jìn)行回填灌漿，灌漿孔采用梅花形布置，孔距2m，灌漿中心線分別為洞頂、洞底及兩側(cè)的中心。

待回填灌漿完全達(dá)到強(qiáng)度后，在洞頂形成圓心角82°范圍內(nèi)最后進(jìn)行接觸灌漿處理。

發(fā)電洞有兩組分叉管組成,洞徑1.0m,進(jìn)行鋼管襯砌,并進(jìn)行回填灌漿。

方案一投資略高于方案二。

方案一鋼板襯砌變形大，施工空間適中；

方案二經(jīng)濟(jì)適用,鋼管襯砌變形小,施工空間適中。

綜上所述，方案一投資高、襯砌變形大、施工空間適中，推薦方案二[1]。

4 襯砌設(shè)計(jì)要點(diǎn)

原輸水洞分為灌溉洞和發(fā)電洞，灌溉洞長87.3m，斷面尺寸為1.6×1.8m，共分8節(jié)，發(fā)電洞共兩組，為圓洞。洞直徑為1.2m，以分叉管為分界，長度為15m，22.5m。

灌溉洞進(jìn)行鋼管襯砌，以工作閘門為起點(diǎn)，洞出口為終點(diǎn)，襯砌直徑1.5m，鋼管采用Q235-C級鋼，壁厚10mm.單節(jié)鋼管長度為1.5m，每節(jié)中間部分各設(shè)一道加勁環(huán)，加勁環(huán)寬度100mm，厚度15mm.每段鋼管最后焊接在一起，采用單面焊接。

在原混凝土洞節(jié)接縫處，拆除原來破損的止水，重新做止水，分封內(nèi)空隙塞閉孔泡沫板，內(nèi)設(shè)紫銅止水片，寬度30cm，厚度1.5mm.每整節(jié)鋼管在洞接縫處外側(cè)采用SR防滲蓋片做鋼管的表層止水，寬度200mm，厚度8mm。鋼管內(nèi)外做防腐處理。

在原混凝土洞節(jié)接縫處，拆除原來破損的止水，重新做止水，分封內(nèi)空隙塞閉孔泡沫板，內(nèi)設(shè)紫銅止水片，寬度30cm，厚度1.5mm.每整節(jié)鋼管在洞接縫處內(nèi)側(cè)采用SR防滲蓋片(三元乙丙橡膠)做鋼管的表層止水，寬度200mm，厚度8mm。鋼管內(nèi)外做防腐處理。

發(fā)電洞從分叉管開始至出口進(jìn)行鋼管襯砌，過渡段采用錐形鋼管，尺寸從1.5m過渡至1.0m，出口段直徑為1.0m鋼管，厚度10mm。

全洞鋼管襯砌與原混凝土洞壁間都要進(jìn)行回填灌漿，灌漿共布置4排，共計(jì)124個孔?；靥罟酀{達(dá)到一定強(qiáng)度后，在洞頂鋼管與外包混凝土間再進(jìn)行接觸灌漿，使鋼管與混凝土間不產(chǎn)生脫空.

原混凝土洞壁有裂縫處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

在洞進(jìn)口與出口處，用鋼板對回填混凝土回填進(jìn)行封堵，先在洞壁打錨筋，鋼板與錨筋焊接固定在洞壁處，再把封堵鋼板與襯砌鋼管焊接在一起[2]。

5 結(jié) 論

關(guān)門山水庫已于2019年春季前施工完成，經(jīng)歷了一個灌溉周期的運(yùn)行，目前運(yùn)行良好。