新罗区病险水库涵洞漏水处理
2010-04-14蒋建新
蒋建新
(福建省龙岩市新罗区水利局 364000)
1 概述
涵洞(或涵管)是水库枢纽工程的三大建筑物之一,是水库能否正常运行的关键工程。但由于“先天不足”或“后天失调”,早期建设的大量中小型灌溉水库涵洞老化、裂缝,造成漏水严重,已成为影响中小型水库安全运行最突出的问题之一。尤其是土坝坝内涵洞,如不及时处理,严重时可能导至土坝溃坝,严重威胁下游群众的生命财产安全。
水库坝下输水涵洞(管)有“十涵九漏”之说,据调查统计,新罗区23座中小型水库中放水设施采用坝内涵洞放水的有20座,占水库总量的87%,其中土坝13座,而涵洞出现漏水等问题就有9座,占设涵洞水库总数的45%。笔者根据新罗区处理涵洞漏水的实例,综述其发生原因和处理措施。
2 涵洞漏水常见现象及原因分析
新罗区早期建设的涵洞限于当时施工材料,多采用砌石涵洞、混凝土承插管等,经过三四十年的运行,工程已严重老化,因涵洞洞身或盖板漏水、洞壁周边纵向漏水、承插管接头漏水等问题而导致水库发生险情,影响水库的正常运行。
2.1 沿涵洞壁外的纵向漏水
库水沿涵洞周边纵向渗至坝面的主要原因是:涵洞布置在不良地基上,或施工时洞壁外填土质量差,夯压不实,洞壁和周边填土结合不严密,或设置截水环太少甚至未设,以致渗径短,造成纵向渗漏。
2.2 穿过涵洞壁的横向漏水
库水穿过涵洞壁或其他漏水点进入洞(管)内的主要原因是:涵洞结构不合理,墙体单薄,抗渗能力差;施工质量差,如砌石砂浆不饱满、涵管接头漏浆,存在渗水通道;砌筑材料不合格,如胶结材料为石灰砂浆;地基变形引发洞身断裂等。
2.3 涵洞首端漏水
涵洞首端漏水的主要原因是:进水闸门止水失效,周边混凝土漏水、消力池漏水、通气管漏水等。
3 涵洞漏水的处理
3.1 翻修加固
对于土坝纵向漏水较为严重的涵洞,若坝较矮应该采取明挖拆除后,重建新涵的方案,老管拆除重新安装浇筑新涵洞,涵洞前段中段各设置一道截水环,涵管末端做好反滤,然后再回填土。该方案的优点是涵洞改造较为彻底,后患较少;缺点是破坝开挖量较大,涵洞顶部重新夯填可能与原土坝夯筑密实度不一致造成不均匀沉陷。易家邦水库涵洞漏水采用了该方案,翻修加固后未发生漏水,处理效果明显。
当坝较高、填土厚度较厚时明挖工程量大,也可采用边挖边衬方式重建新涵洞(管),但施工时应分段,边挖边衬掏挖时要注意防止坝体填土塌落和施工安全问题。
当漏水点主要在涵洞进口以及消力池附近时,可以在上游坡采取局部翻修加固。此法适用于漏水点明确、点位相对集中、水压力较小且涵洞的断面小、无法进行内修的涵洞。后田水库涵洞漏水,主要在进水口附近,采用前段挖深翻修,增加止水环的方式进行了加固堵漏。
3.2 涵洞内加固
对涵洞断面小、无法进入洞内施工的情况,可采用在涵洞内套略小于原有涵洞的钢管或PVC管进行结构补强。施工时在洞外搭接,从下游往上游推进就位,在上、下游设止水环,在老管与新套管间预埋灌浆管,最后进行接触灌浆和回填灌浆。该方案易施工,费用较低,但应需复核涵洞放水过水能力。东南水库涵洞处理即采用此方案。
对于洞身结构并未受到严重损坏、外壁截水环防渗措施较好、洞(管)内腔较大(如大于1.2m×1.5m)、渗漏较小的情况,可以用化学材料修补或重新抹面。此法适用于埋管中因温度应力产生的裂缝处,或混凝土管、砌石涵洞施工质量差产生的蜂窝处的修补加固。杨坑水库在早期的涵洞渗水处理时采用过此方式。
当涵洞渗漏水量较大、仅靠化学材料修补抹面不能解决问题时,需考虑涵洞内壁支护混凝土方式,支护厚度视上游水压力、涵洞内腔尺寸、渗漏水量、涵洞设计过水量等情况而定。谷礁坑水库为土坝,坝高25m,砌石涵洞内部尺寸为1.2m×1.8mm,内衬支护采用二级配C18混凝土,厚20cm,处理后效果明显。
3.3 灌浆防渗处理
3.3.1 洞外灌浆
沿洞轴线方向,在涵洞两侧的坝体上布孔,从坝面钻孔灌浆,充填涵洞外壁与坝体之间的纵向渗漏通道。
3.3.2 洞内灌浆
对于涵洞内腔尺寸较大,墙体较厚、完整性好的涵洞,可以在涵洞内沿洞壁或漏水点钻孔,在灌浆机灌浆压力作用下,水泥浆液沿漏水通道逆水流方向而上,至需要充填的地方,来封堵漏水通道。在洞内钻孔,进行反压灌浆,与坝面钻孔灌浆处理比较,不需要钻孔机械设备,简单、可靠、经济,灌浆时注意控制灌浆压力,防止破坏墙体。后山水库、杨坑水库两座土坝,坝高分别为33m和36m,涵洞尺寸均为1.2m×1.6m,净空较大,由于涵洞边墙强度能满足要求,采用该方案处理,效果明显。
3.4 弃涵重建
当上述方法无法解决涵洞漏水问题,而在库岸又有合适的地形地质条件时,经过论证可以重建隧洞,同时对原涵洞采取有效措施进行封堵。黄岗水库(中型水库,坝高47m,土坝)就采取了弃左岸涵洞重建右岸隧洞方案。陵坑水库建于1959年,土坝高25m,涵洞尺寸仅0.6m×0.8m,。近年由于条石盖板与侧墙间存在严重渗漏,涵洞净空小无法内衬,涵洞出口正对山体无法套管,现拟采用重建隧洞方案。
还有一种方案是放弃原涵洞在坝坡坝顶上设置倒虹吸管取代涵洞取水。此方案优点是施工简单、经济;缺点是停水后需对虹吸管充水,使用较不方便。当库水位变化幅度不大、放水量较小、附近有自流水源代替水泵充水时,可以考虑选用此方案。兰田水库为土坝,坝高15m,涵管直径仅为300mm,设计改为倒虹吸管取水,目前正在实施此方案。
3.5 综合处理
当造成水库涵洞漏水的原因较多,如既有涵洞本身的漏水、涵管接头脱节、无止水环等问题,又有坝体填土质量差、浸润线高、渗透压力大等诸多问题,采取单一方案不能解决时,可以采用综合处理方案,多种方式并举,如前截、中补加后滤或前截、内衬套管加后滤等方法。
4 结语
以上所述除险加固涵洞处理措施,是针对某一问题而采取的方案。实践证明:水库涵洞渗漏水原因是多方面的,要抓住病险水库涵洞漏水存在的主要问题,通过查阅相关资料,现场观察、分析查找原因,采取针对性措施,通过比选方案,最后进行工程设计和水库除险加固,切实达到除险治病效果,确保水库长久的安全运行。?