朝阳市小型水库输水洞渗漏险情分析及加固措施

肇毓锋，徐 伟，胡 艳，彭炜森，李东伟

（沈阳农业大学 水利学院，沈阳 110161）

朝阳市小型水库输水洞渗漏险情分析及加固措施

肇毓锋，徐 伟，胡 艳，彭炜森，李东伟

（沈阳农业大学 水利学院，沈阳 110161）

结合全国范围中小型病险水库除险加固工作的开展，对辽宁省朝阳市辖中小型水库进行全面调查，归纳总结了小(Ⅰ)型病险水库输水洞存在的主要问题，分析病险成因，提出解决洞体过流面损坏、局部裂缝渗漏、伸缩缝渗漏的具体措施，为该地区加快除险加固建设步伐提供依据，为类似工程建设提供参考。

除险加固；病险水库；裂缝渗漏；伸缩缝渗漏

自2007年以来，全国范围大规模开展中小型水库病险情况调查工作。2008年5月，辽宁省水利厅组织专家组，亲临全省各地现场，指导各地开展中小型病险水库的安全评定及除险加固工作。2009年6月，水利部、财政部下发《关于印发东部地区重点小型病险水库除险加固规划的通知》，将辽宁省174座小（Ⅰ）型水库列入规划范围，自2007～2009年，辽宁省财政厅先后投入1.6亿元，拉开全省各地小型病险水库除险加固工作的序幕[1]。 朝阳市位于辽宁省的西部，辖境居东经118°50″～121°17″，北纬40°25″～42°22″，东西跨度165km，南北跨度216km，属北温带大陆性季风气候，四季分明、雨热同季，降水偏少，年均降水量480～520mm，其中6～9月份降水量约占全年降水量的80%。朝阳境内河流比较发育，主要有大凌河、小凌河、青龙河、老哈河4大水系，已建成水库共52座，其中小（Ⅰ）型水库26座，主要负责农业灌溉方面。自2005年以来，大部分小型水库由于受到逐年洪水威胁，加之水库缺乏有效的管理，致使大部分水库在汛期空库运行，部分水库泄洪还造成部分地区人民财产损失，河道、河滩生态遭到破坏。

1 输水洞情况调查

据2007年朝阳市小型水库安全评价分析报告可知，朝阳市小型水库病险问题主要集中在溢洪道和输水洞两部分。本文结合该市小型水库输水洞存在的诸多问题，归纳总结后列于表1。

从表1可以看出，此次调查的水库中，输水洞漏水及输水洞体破损情况较为突出，所占比例均已超过90%，成为这批水库病险的主要问题。通过本次调查研究，解决输水洞的相关问题是本次除险加固工作的重点。

表1 朝阳市小型病险水库输水洞险情统计

2 输水洞病险情况分析

2.1 输水洞破损情况分析

本次调查的病险水库中，90%以上水库的输水洞存在局部破损现象。其中有一半发生输水洞进出口翼墙、闸门、闸墩等其他破损问题。经统计，水库发生上述问题的情况见表2。

表2 输水洞及附属结构破损情况统计

分析输水洞各部位发生破损的原因，可分为3类。第1类，即是由于温度、湿度变化引起的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当拉应力超出混凝土的抗裂能力时，会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，从而导致裂缝。第2类，即由结构裂缝扩张引起。输水洞混凝土产生的裂缝主要是通过水介质的活动使裂缝处的混凝上碳化所致，如长时间渗漏会使混凝土内部的Ca（OH）2浓度降低，水泥石中Ca（OH）2不断从水泥结石中溶出，随着渗漏水的加剧其内部孔隙也会增多增大如不能及时得到治理，混凝土裂缝将随建筑物使用时间的延长而逐渐扩大，使其内部的钢筋骨架腐蚀锈烂降低强度，致使产生局部破损乃至断裂，影响工程的使用寿命，最终将导致整个建筑物遭到严重破坏，对工程的安全使用构成了潜在威胁。第3类，是由于设计不正规、不合理，施工中存在违规操作或质量控制不严造成的，如翼墙稳定断面尺寸不足，施工中混凝土的水泥标号过低造成混凝土抗冻、抗渗性差，施工中混凝土龄期不够或受到其他荷载干扰等；个别工程还存在降低输水洞配筋量、偷工减料等违规行为。

2.2 输水洞渗漏分析

由于输水洞普遍存在破损，这直接导致了渗漏问题的普遍存在。输水洞发生渗漏说明洞体局部或整体已失去防渗能力，严重的渗漏问题将危及大坝安全。据本次调查，输水洞渗漏问题可归纳为表3所示。

表3 输水洞渗漏情况统计

从表3可知，各地区输水洞渗漏病险问题中洞身局部湿润及洞身局部渗水是普遍存在的问题，均达到了70%以上，这与朝阳市的气候类型有直接关系。由于朝阳市以干旱为主，春秋季节风沙较大，秋冬季节昼夜温差大，即从施工到后期养护均存在温度、湿度变化较大的问题，从而导致输水洞表面混凝土易出现裂缝，进而导致输水洞出现渗漏。其次，伸缩缝漏水也是相对频发的病险问题，施工过程中处理不当，以及缺乏后期检查、养护等原因是导致伸缩缝处漏水的主要原因。其他病险情况均为个别水库发生，主要为遭受自然灾害及部分使用过程中遭到破坏导致的。

3 输水洞除险加固技术措施

结合前期各水库安全评价报告中有关输水洞的病险情况鉴定结论，对常见病险问题采取相应的工程措施，按照病险部位及施工工艺的差别，分为洞身拆除重建混凝土工程、启闭设备及闸门更换工程、洞体过流表面修复工程、局部裂缝灌浆补强工程、伸缩缝漏水处理5类。其中前两种施工技术可参见文献［2］、［3］及相关技术规范执行。

对于洞体过流表面修复技术，可采用纤维复合材料对其进行加固补强[4]。纤维复合材料是一种高新材料，其特点为轻质、高强、抗老化、耐腐蚀。用该材料修复的突出特点是不改变原输水洞结构的尺寸，也不减少过流断面尺寸。修复后，纤维与混凝土形成整体，变形协调，联合工作，起到对病险洞段的修复作用，达到抗裂、抗渗、抗冲磨、耐腐蚀、补强加固的作用。同时，采用该技术还能提高施工效率，缩短工期，降低工程造价。朝阳市胜利水库即采用该方法处理输水洞表面破损问题，其工效平均提高3倍，造价平均降至1/3左右。

对于局部裂缝处理技术，应针对不同裂缝的情况，区分为点型裂缝、线型裂缝，主要采用灌浆处理的方法。灌浆处理所用材料主要为磨细水泥砂浆和水溶性聚氨酯［5］。水溶性聚氨酯是一种由甲苯二异氰酸酯（TDI）和水溶性聚醚进行聚合反应生成的高分子化合物。该材料与水具有良好的混溶性，同时聚合时间可通过配比进行控制。聚合后的固结体有良好的延伸性、弹性和抗渗性，在水中永久保持原形，并具有耐低温性。具体处理过程中，对于衬砌结构表面潮湿、有渗水点及钙质析出部位，先采用化学灌浆，一旦出现过度吃浆，即结构内部存在松散结构、气孔、气穴等缺陷，这些部位内部缺少胶结材料则灌以磨细水泥砂浆。该技术简单易行，在实际工程中采用较多［6］。对于线型裂缝，虽然仍以化学灌浆技术为主体，但施工工艺稍有复杂，需通过凿槽、埋设灌浆管、封缝、覆盖钢板、钢板灌浆、表面修复等工序。但总体来说采用灌浆技术可降低造价，缩短工期，朝阳市二龙山水库即采用该方法处理输水洞内裂缝漏水问题，效果十分显著。

对于伸缩缝漏水，仍采用水溶性聚氨酯进行处理，但其施工工艺与前述局部裂缝施工工艺不同。由于此次调查水库均建成于20世纪60～70年代，大部分伸缩缝止水均已老化，所以在进行处理前需要对老化止水进行彻底清理，清理后用快速堵漏材料进行封缝，然后进行内灌水溶性聚氨脂材料，最后用聚硫密封胶填注。施工工艺也较为简便，同时采用该方法进行处理还具有环保、经济等特点，效果十分良好。

4 结语

对于中小型水库，输水洞的使用能满足水库灌溉和输水需要。及时排除输水洞存在的各种病险，对提高水库利用效率，发挥工程效益，提高大坝安全性、耐久性具有重要意义。对于本文中提及的输水洞病险问题，在北方地区具有一定普遍性，所采取的除险加固措施均已得到实际工程检验，经济性和耐久性能良好，施工方便，可供今后类似工程除险加固借鉴。

［1］侯锴，徐伟，闫凯，等.铁岭市小型病险水库调查及除险加固措施研究［J］.南水北调与水利科技，2010（1）：129-132.

［2］SDJ207—82，水工混凝土施工规范［S］.

［3］KL T5018—2004，水利水电工程钢闸门制作安装及验收［S］.

［4］袁文阳，武永新，陈尚建，等.纤维复合材料在混凝土输水洞（管）修复加固中的应用［J］.中国农村水利水电，2005（5）：45-48.

［5］徐伟，曾祥锋.水溶性聚氨酯在诚信水库输水洞裂缝处理中的应用［J］.科技信息,2009（3）：377.

［6］张迎杰，徐新，王戎.引滦输水隧洞裂缝的综合治理［A］.第九届全国水工混凝土建筑物修补与加固技术交流会［C］.北京：中国水利水电出版社，2007：339-343.

Analysis of Dangerous Small Reservoir Conveyance Tunnels and Reinforcing Measures in Chaoyang City

ZHAO Yu-feng,XU Wei,HU Yan,PENG Wei-sen,LI Dong-wei
(College of Water Resource,Shenyang Agriculture University,Shenyang110161,China)

With strengthening and eliminating dangers of middle-small reservoirs throughout the country,a full investigation was carried out in Chaoyang City,the main questions of small（Ⅰ） reservoirs were summarized,the reasons for dangerous conveyance tunnel were analyzed and concrete measures were given to modify the damaged surface,local crack leakage and expansion joint leakage.The conclusions of the article for strengthening and eliminating dangers of the conveyance tunnel provided a basis for local construction,which would offer reference for future similar projects.

strengthening and eliminating dangers;dangerous reservoir;local crack leakage;expansion joint leakage

TV698.2

A

1672-9900（2011）03-0084-03

2011-02-25

肇毓锋（1988—），男（汉族），辽宁朝阳人，硕士，主要从事水资源开发与利用方向研究，（Tel）13840262656。