固原市隆德縣直峽水庫(kù)輸水涵洞加固處理

康新朝 萬(wàn)里飛 馬保鑫

一、基本情況

直峽水庫(kù)位于隆德縣城關(guān)鎮(zhèn)咀頭村，葫蘆河一級(jí)支流渝河流域上游清流河上。地處東經(jīng)106°09′，北緯35°38′，水庫(kù)控制流域面積10.3km2。水庫(kù)始建于1998年，為黃土均質(zhì)壩，設(shè)計(jì)總庫(kù)容203.5 萬(wàn)m3，屬?。?）型水利工程。屬于綜合型的水利樞紐項(xiàng)目，兼顧縣城供水與防洪功能。水庫(kù)上游壩坡由上而下為1 ∶2.75、1 ∶3，下游壩坡由上而下為1 ∶2.5、1 ∶3.0，最大壩高37.40m，壩頂寬度5m，壩長(zhǎng)2540m。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)30 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)500 年一遇，主要建筑物包括溢洪道和輸水建筑物。

溢洪道布置在壩頂左端位置，由進(jìn)口段、控制段、陡坡段、消能段、海漫段組成?？刂贫尾捎脤掜斞?，堰頂高程2230.0m，凈寬7m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)10m。明渠段由漸變段和明渠段組成，漸變段收縮角為15°，由底寬7.6m 的矩形變?yōu)榈讓?m，邊坡1 ∶1.5 的梯形，漸變段長(zhǎng)6m，底坡為1 ∶200，明渠段長(zhǎng)60m，底寬6m，邊坡1 ∶1.5，底坡為1 ∶200。陡槽段80m，底寬6m，邊坡1 ∶1.5，底坡1 ∶2，陡坡總落差40m，消力池長(zhǎng)23m。30年一遇溢洪道洪水泄量為18.33m3/s、500 年一遇溢洪道洪水泄量為43.48m3/s。

輸水建筑物布置于右岸樁號(hào)K0+022 處，由水塔、涵洞組成，水塔進(jìn)水方式為側(cè)進(jìn)水，水塔控制段為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，塔高29.6m，水塔外緣長(zhǎng)7.9m，寬5.4m，閘墩間距1.0m，輸水孔口尺寸1.0×1.0m。在水塔頂部位置需設(shè)計(jì)修建啟閉機(jī)的操作室，選擇磚混結(jié)構(gòu)施工，長(zhǎng)寬高分別為7.9m、5.4m、3.8m，建筑面積42.66m2。

水塔出口接涵洞， 為箱涵形式， 寬× 高（0.8m×1.2m），壁厚0.4m，長(zhǎng)155.9m，放水流量0.75m3/s。

二、輸水涵洞存在的問(wèn)題

（1）輸水涵洞由于沉降不均勻等原因造成涵洞中間部位大大小小有10 道裂縫以及幾處滲漏點(diǎn)且其中7道存在較嚴(yán)重漏水情況。具體位置：由輸水洞末端向首端算起，第5 ～6 伸縮縫間有一處裂縫漏水，長(zhǎng)1.0m左右。第6 ～7 道伸縮縫間存在兩道貫穿性裂縫，沿涵洞一周。第7、8、9 伸縮縫存在漏水嚴(yán)重情況。距第7 伸縮縫約2m 距離存在兩道斜向裂縫對(duì)稱位于涵洞左右兩側(cè)，各長(zhǎng)約2.2m。其后約1.5m 左右存在多處滲漏點(diǎn)以及一道縱向滲漏裂縫的情況，裂縫長(zhǎng)約1.8m。第8 ～9 伸縮縫之間存在兩道貫穿性裂縫，沿涵洞一周。

（2）涵洞與壩體之間存在接觸滲漏、接觸沖刷問(wèn)題。

圖1 點(diǎn)滲

圖2 裂縫漏水現(xiàn)象

三、輸水涵洞加固處理方案

1.輸水涵洞加固方案

圖3 貫穿裂縫漏水現(xiàn)象

圖4 伸縮縫漏水

圖5 斜向裂縫漏水

輸水涵洞位于大壩右端，為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，涵洞多處裂縫及伸縮縫存在漏水情況。為解決輸水涵洞目前存在的問(wèn)題，提出以下方案：

（1）修復(fù)原伸縮縫，結(jié)合伸縮縫位置設(shè)置對(duì)應(yīng)的止水點(diǎn)，具體操作如下：

將涵洞中原來(lái)的伸縮縫進(jìn)行開(kāi)鑿，深度設(shè)置為15cm →全面徹底的清理現(xiàn)場(chǎng)雜物→沖洗并檢查槽表面→應(yīng)用聚合物水泥砂漿進(jìn)行槽處理→制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃→對(duì)槽兩側(cè)對(duì)稱位置鉆孔→設(shè)置復(fù)合板→應(yīng)用錨釘對(duì)止水帶進(jìn)行固定→全面進(jìn)行環(huán)氧界面劑的涂刷→回填砂漿→做好養(yǎng)護(hù)工作→回填材料至涵洞預(yù)留縫中。

施工方案

①組織安全培訓(xùn)、檢查施工設(shè)備、規(guī)劃施工用電。

②以電錘鑿對(duì)涵洞中的原伸縮縫進(jìn)行開(kāi)鑿，檢查開(kāi)鑿深度，控制為15cm，清理雜物并沖洗。

③抹平槽底并養(yǎng)護(hù)，抹平材料為聚合物水泥砂漿，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為2d。

④GB 板安裝以及止水帶固定處理，鎖定錨釘固定位置，并保證螺栓直徑小于不銹鋼鋼板孔徑，這樣才能保證螺栓預(yù)埋質(zhì)量。螺栓擰緊處理中，及時(shí)擠出GB板的一部分，以此去檢查GB 板壓實(shí)情況。

⑤回填彈性環(huán)氧砂漿。將槽內(nèi)渣土及其他雜物徹底清理，確保原混凝土結(jié)構(gòu)與砂漿能夠緊密貼合，降低滲水通道出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)；在槽內(nèi)表面涂刷環(huán)氧界面劑，然后回填彈性環(huán)氧砂漿。

⑥養(yǎng)護(hù)?；靥顝椥原h(huán)氧砂漿初期，應(yīng)避免陽(yáng)光直接暴曬或雨淋。

⑦在中部預(yù)留縫內(nèi)回填柔性材料（瀝青油膏）。

彈性環(huán)氧砂漿采用柔性固化劑的彈性環(huán)氧砂漿，配合比（重量比）見(jiàn)表1 所示。

表1 彈性環(huán)氧砂漿配方

聚合物水泥砂漿采用乳液型的聚合物水泥砂漿改性劑，使用方法是：施工現(xiàn)場(chǎng)按配合比（一般是重量比，乳液：水泥：沙=1 ∶2 ∶4），與水泥沙混合攪拌后使用。

（2）裂縫漏水處進(jìn)行化學(xué)灌漿處理，灌漿材料為水溶性聚氨酯HW 和LW 復(fù)合灌漿材料（混合液比例4 ∶1）, 裂縫灌漿的主要施工程序是：鑿槽（鉆孔）—埋盒（管）—壓水—修補(bǔ)—灌漿—現(xiàn)場(chǎng)清理。沿縫打灌漿孔間距30 ～50cm，孔徑采用Φ20mm，一般斜空布置，用注漿泵將液通過(guò)止水針頭緩緩注入裂縫，灌漿壓力現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，灌漿順序一般由下而上，由深而淺。下孔灌漿時(shí)相鄰上孔為回漿孔。遵循連續(xù)灌漿原則，合理設(shè)置灌漿停歇時(shí)間，科學(xué)預(yù)防漿液發(fā)泡現(xiàn)象，保證灌漿施工質(zhì)量?？刂乒酀{壓力在0.2 ～0.4MPa。灌漿時(shí)應(yīng)保持凈灌漿壓力0.1 ～0.2MPa，此壓力保持5分鐘，即可併漿。

（3）由于第七節(jié)涵洞（涵洞出口算起）存在較多裂縫和漏水點(diǎn)，采用對(duì)整節(jié)涵洞采用內(nèi)襯玻璃鋼法做防滲處理的方案，即選用潮濕水下環(huán)氧粘貼玻璃絲布的辦法。環(huán)氧漿液的配制量根據(jù)需要量及工作溫度決定。一般每次拌和1 ～2kg（環(huán)氧樹(shù)脂量），不宜拌制過(guò)多。要經(jīng)常攪拌，以免因配制過(guò)久而引起凝聚和中心暴聚造成損失。拌好的漿液要在30 ～40 分內(nèi)用完，否則凝聚報(bào)廢。

此次施工選擇環(huán)氧玻璃鋼材料，該材料在實(shí)際應(yīng)用中，具有重量輕、抗腐蝕等優(yōu)勢(shì)，并且環(huán)氧玻璃與混凝土的線膨脹系數(shù)相似，能夠很好的增強(qiáng)混凝土材料粘接性能，同時(shí)可以起到有效的補(bǔ)強(qiáng)加固作用?；炷琳迟N面必須及時(shí)鑿毛，用清水全面清洗，檢查表面清洗情況，若存在難洗油污，則應(yīng)用丙酮仔細(xì)沖洗。再者，檢查表面平整性，對(duì)于不平整位置以環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行找平。注意控制環(huán)氧基液厚度與涂刷全面性，待粘貼面全部涂刷完畢，及時(shí)粘貼玻璃絲布，同步排除氣泡，保證表面無(wú)氣泡的情況下予以壓實(shí)。隨即立刻對(duì)第二層玻璃絲布進(jìn)行涂覆，待重復(fù)涂覆到規(guī)定厚度后，進(jìn)入下一施工環(huán)節(jié)。另外，環(huán)氧基液的一次配置量要根據(jù)工作溫度、配方及施工速度確定，選用的環(huán)氧基液配方要能夠在施工環(huán)境溫濕度條件下正常固化。

2.輸水涵洞充填灌漿方案

由于涵洞與壩體之間存在接觸滲漏、接觸沖刷問(wèn)題。為了提高洞身兩側(cè)壩體土層的密實(shí)度，采用充填灌漿的處理措施。

（1）灌漿范圍是對(duì)輸水洞外側(cè)周圍進(jìn)行充填灌漿，自洞壁內(nèi)側(cè)向外垂直灌漿，孔距1.5m，按照梅花形狀的施工要求進(jìn)行布置。明確鉆孔、灌漿施工標(biāo)準(zhǔn)：

① 1）孔深設(shè)計(jì)要求必須透過(guò)襯砌層，并插入土體≥50cm，鉆孔處理中，一定要注意與截流環(huán)的距離，遠(yuǎn)離接頭伸縮縫。鉆孔以排為單元，每單元鉆孔數(shù)量為4 ～6 個(gè)，排與排之間的距離控制為1.5m。2）以水泥粘土漿為灌漿材料，要求水泥含量控制必須≥25%。3）灌漿壓力必須結(jié)合工程實(shí)況分段選定，灌漿的終止以灌漿孔不吸漿后延長(zhǎng)10min 為準(zhǔn)，對(duì)于吃漿量大或者是灌漿異常的施工區(qū)域，灌漿施工完畢，需在7d 后對(duì)灌漿孔全面檢查。具體檢查操作采取水：干料為2 ∶1 的規(guī)格制造漿液，根據(jù)灌漿施工期間所設(shè)定的壓力標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。4）灌漿施工環(huán)節(jié)結(jié)束，立即對(duì)鉆孔進(jìn)行封填施工，應(yīng)用水泥砂漿材料，拌和比例為1 ∶1，空口抹平后檢查滲水情況，無(wú)滲水代表封填密實(shí)，有滲水需再次封填處理并檢查，直到無(wú)滲水狀態(tài)停止。

按照Ⅰ序—Ⅱ序?qū)嵤┦┕?，擠壓灌漿順序按照下游—上游。

②提前對(duì)工程實(shí)際情況進(jìn)行掌握，整理相關(guān)資料并核定參數(shù)，組織設(shè)計(jì)灌漿試驗(yàn)，做好灌漿施工準(zhǔn)備，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)設(shè)備提前磨合，進(jìn)一步完善現(xiàn)場(chǎng)施工工藝。灌漿壓力初定在0.1 ～0.5Mpa，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)對(duì)孔距、灌漿壓力、漿液配比等參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。

③明確鉆孔施工的直徑，為50mm，選擇D37 鋼管作為施工灌漿管，利用綁扎海帶的方式進(jìn)行密封，并固定木楔。

④灌漿時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，確保洞體安全。

（2）施工方法

分別在進(jìn)漿與回漿管路位置增設(shè)控制球閥，這樣就可以靈活控制灌漿速度與壓力。設(shè)置定期顯示余漿量功能，隨時(shí)了解量取存儲(chǔ)箱狀態(tài)，為吸漿量的計(jì)算提供方便。吸漿量與灌漿壓力指數(shù)變化，間隔10min 更新一次，待干料灌入量達(dá)到1t，對(duì)漿液濃稠度進(jìn)行調(diào)整，直至不吸漿后停止。

灌漿施工期間，遇到漏漿、裂縫等問(wèn)題必須立即采取封堵措施，并適當(dāng)調(diào)整漿液濃度或者降壓等，及時(shí)排除施工風(fēng)險(xiǎn)。全過(guò)程監(jiān)測(cè)中心位置情況，隨時(shí)觀察裂縫狀態(tài)，確定其是否存在位移，若出現(xiàn)劈裂冒漿，需停止灌漿并處理。因?yàn)樘厥馇闆r停止灌漿期間，做好漿液凝固預(yù)防處理。

（3）結(jié)束灌漿條件：①采取分段多次灌漿方法，觀察漿注變化，若已達(dá)到孔口位置，立即進(jìn)行連續(xù)復(fù)灌，灌注次數(shù)為3 次，不吸漿狀態(tài)下停止灌漿。②灌漿量嚴(yán)格控制，確保灌漿壓力滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。

（4）異常情況解決：灌漿中若出現(xiàn)冒漿，及時(shí)采取封堵措施，將漿液濃度增加，并下降壓力，還需添加速凝劑。灌漿中若出現(xiàn)串漿，需采取兩孔共同灌漿手段解決。漿量超出規(guī)定范疇的情況，可綜合運(yùn)用限量、間歇停灌以及降壓等方法解決。

四、輸水涵洞施工

施工操作中，一定要注意涵洞內(nèi)部環(huán)境特殊，做好通風(fēng)處理。施工前組織專業(yè)培訓(xùn)，提高操作人員安全意識(shí)，確保所有操作行為均符合操作要求。涵洞內(nèi)部施工操作，佩戴專業(yè)的全面罩與橡膠手套，并按要求穿防護(hù)服。注意規(guī)避熱源，禁止帶火種等，應(yīng)用專業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)，保證相關(guān)設(shè)備具有防爆功能。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材應(yīng)急處理設(shè)備。