内套钢管在劳光水库放水涵洞除险加固中的应用

2014-10-25彭少兵

黑龙江水利科技 2014年10期

彭少兵

(福建省永川水利水电勘测设计院有限公司，福州350001)

1 工程概况

劳光水库是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的一般小(1)型水库。坝址以上控制集雨面积8.03 km2，河道平均坡度为36‰，主河道长度6.1 km。水库现有校核洪水位88.37 m，(黄零高程，下同)，设计洪水位87.31 m，水库正常蓄水位85.11 m，水库总库容328 万m3，其中兴利库容242.5 万m3，防洪库容69 万m3，死库容16.5 万m3。

水库枢纽工程主要包括大坝、溢洪道、放水涵洞等建筑物组成。大坝坝型为均质坝，现有坝顶高程91.11 m，最大坝高37 m，坝顶长度230 m，坝顶宽度5 m。

放水涵洞位于大坝左侧，为浆砌石无压箱涵，长134 m，断面为0.8 m ×1.5 m(宽× 高)，进口高程63.61 m，出口高程62.51 m，比降1/250，放水设备为斜拉式闸门，方型放水孔尺寸为0.5 m ×0.5 m，安装高程64.84 m，采用5T 手动启闭机，放水闸门下设放水底孔，最大放水流量2.0 m3/s。涵洞洞底及盖板采用80#水泥砂浆浆砌条石，厚度0.3 ～0.6 m，侧墙采用80#水泥砂浆浆砌条石，厚度0.6 m，部分采用干砌条石加勾缝。

2 涵洞存在的问题

放水涵洞箱涵至今已经运行近40 a，且原砌筑质量较差，涵洞砌体严重老化，水泥勾缝脱落较多。运行中发现两侧墙漏水，水中还带有黄泥浆，意味着坝体土料细小颗粒被带走，不仅影响工程运行管理，也给坝体带来安全隐患［1］。

3 加固方案比选

3.1 新建输水隧洞

洞线方案原输水涵洞位于左岸，左岸地形条件好，花岗岩岩体出露，洞线可避免靠近坝体，而右岸位置狭小，洞线靠近坝体和溢洪道，花岗岩岩体风化深，故选取左岸洞线。隧洞开挖洞径采用1.8 m ×2.3 m城门洞形，隧洞全段采用C25 钢筋混凝土衬砌，衬砌洞径1.3 m ×1.8 m，衬砌厚0.25 m，全洞均进行回填灌浆，全洞总长200.8 m，隧洞底坡0.5%;隧洞洞口设置铁栅栏，防止人畜进入，发生危险，影响正常使用［2］。

旧箱涵采用C20 泵送混凝土封堵，按10 m一段施工且在洞顶预留两根Φ50 mm 的PVC 灌浆管，灌浆管外包土工布，灌浆压力0.3 MPa。浆液由稀变浓，逐步将涵管填堵密实。经计算，洞身段工程量:进出口明挖土方:350 m3，进出口明挖石方200 m3，洞挖石方761 m3，C25 混凝土隧洞衬砌327 m3，钢筋制安29t，回填灌浆473 m2，固结灌浆325 m，C20 泵送混凝土封堵原箱涵161 m3，工程费用75.5 万。

3.2 箱涵内套钢管

为彻底解决箱涵质量问题，本次加固将对全箱涵进行内套钢管，箱涵断面为0.8 m ×1.5 m(宽×高)，箱涵内可套钢管，内套钢管采用8 mm厚，Q235钢板卷制而成、内直径为60 cm。箱涵与管壁的空隙采用C20 泵送混凝土封堵，且在箱涵顶预留6 根Φ 50 mm的PVC 灌浆管，其中3 条灌浆管为主灌浆管，另外3 条为备用灌浆管，灌浆管外包土工布，灌浆压力0.3 MPa，浆液由稀变浓，逐步将加固段箱涵填堵密实。经计算，该方案需钢板20 t，C20 泵送混凝土封堵123 m3，回填灌浆108 m2，工程费用29.6 万。

3.3 方案比选

隧洞施工对开挖山体的地质情况要求较高，隧洞在开挖过程中容易出现塌方、断层等地质难题，碰到这些难题时，处理费用很高。隧洞开挖时须爆破，审批爆炸物品程序较复杂、昂贵。套管放水型式具有“安装快速、运行稳定、水库平安”的特点。能减少土石方的开挖，目前已经成为小型水库改造放水设施的主要型式之一。

两方案均能彻底解决原箱涵渗漏问题，方案二的优势更明显，其工程费用为方案一的39.2%，投资较省，还由于方案二施工简易，安全性高，施工期较短，因此推荐方案二，即对箱涵进行内套钢管，箱涵与管壁的空隙采用C20 泵送混凝土封堵。

4 加固设计及施工工艺

在枯水期时先修建围堰，拆除原进水口。内套钢管采用8 mm 厚，Q235 钢板卷制而成、内直径为60 cm，每节长10 m，洞身长134 m，共需14 节;钢管可委托制作，制作好后运送至工地进行焊接，为保证钢管能在洞内顺畅移动，方便安装，同时保证管底下有砂浆填充，在每节管下焊2 排滚轮，轮距2 m，轮高共12.5cm(详见内套钢管结构图);钢管安装的主要工序有:吊装、就位、拼接、安装环缝施焊等。先利用汽车吊和卷扬机将钢管吊装至涵洞出口处，钢管制安时，在下游洞口焊接，每焊好一节，将焊接好的钢管采用上游准备好的钢丝绳卷扬机牵引往进水口方向拉入洞内。

管道内防腐在钢管安装之前进行施工，安装缝的防腐在安装后进行。防腐材料采用环氧树脂。管道内侧有电动钢丝刷除锈后涂环氧树脂二度防腐。当钢管安装好后，箱涵与管壁的空隙采用C20 泵送混凝土封堵，且在箱涵顶预留6 根Φ 50 mm的PVC 灌浆管，其中3 条灌浆管为主灌浆管，另外3 条为备用灌浆管，灌浆管外包土工布，灌浆压力0.3 MPa，浆液由稀变浓，逐步将加固段箱涵填堵密实。详见图1。