土石坝坝下涵管渗流原因及解决措施

□霍海霞 芦 琴

(杨凌职业技术学院 陕西 杨凌 712100)

土石坝坝下涵管渗流原因及解决措施

□霍海霞 芦 琴

(杨凌职业技术学院 陕西 杨凌 712100)

鉴于陕西省病险水库现状和坝下涵管渗流问题的研究现状，本文分析了造成土石坝坝下涵管渗流问题的原因，总结了处理这些原因的施工技术措施和管理措施，系统总结了坝下涵管渗流问题处理措施,并就发展方向进行了展望，希望这些措施能够对陕西省乃至全国其他省份的类似工程技术问题提供一定的帮助，为水利事业做出一定的贡献。

土石坝；涵管；渗流；原因;措施

“十二五”期间,陕西省1 100座水库中已有474座小型水库存在不同程度的病险问题。这些工程项目目前多属于“三无”或“三边”工程，病险率高，病害严重,给水库下游居民的生活生产甚至生命带来了严重的威胁[1]。

本文主要分析了坝下涵管渗流的原因,介绍了工程中经常采用的坝下涵管除险加固的措施和方法以及发展趋势。

1 现状分析

20世纪初，水利工程的科研工作者和实践人员就开始从事渗流破坏的相关研究和实践探索，并取得了一定的研究成果。总的来说，渗流理论发展历程可以分为实验总结、数学求解、数值模拟三个阶段。

对于土石坝的渗透变形其破坏形式主要有 4种：流土、管涌、接触流土和接触冲刷。接触冲刷是指渗透水流沿着两种不同的介质接触面发生流动时，把两者中的细颗粒逐步带走流失的现象[4]

随着“三无”“三边”工程使用年限不断增加，病险水库数量不断增加，涵管病害问题也逐渐显现出来。且由于受当年建设条件的影响，很多坝下涵管的内径都比较小，采用人工检修维护的方法根本无法实现，大多需要整体更换，这样使得维修费用大大提高，这也导致除险加固工作的延误和病险情况的加重的恶性循环。

2 坝下涵管渗流原因分析[5-8]

2.1 对涵管管身断裂漏水成因分析

对于坝下涵管，造成涵管管身断裂漏水的原因有：①由于坝体地基产生不均匀沉降导致坝下涵管的管身在不均匀应变下产生断裂从而漏水；②土石坝运行过程中，由于各种原因导致应力产生变化，集中的荷载或应力的不均匀分布使得坝下涵管管身受理不均匀从而产生断裂漏水；③由于设计强度不够造成坝下涵管管身所受应力超出其受力范围造成断裂漏水；④坝下涵管管内水流流态有无压流到有压流的变化造成管身断裂漏水；⑤由于施工质量监管不严等原因导致预制混凝土涵管管身接缝位置不当及距离过大造成涵管管身断裂漏水；⑥管身接头不牢,施工质量差造成涵管管身断裂漏水。

2.2 设计施工标准低且技术参数不严格

上世纪50～60年代所修建的水库，在设计、施工过程中所依据的技术规范和标准相对较低，有些甚至是边施工边设计，土法上阵，经验上阵，无规范等现象普遍。

2.3 使用功能改变

最初设计的坝下涵管运行条件多是无压流，随着运行状况和要求的改变，有些涵管内水流状态就由无压流变成有压流，管壁所受的力也随之发生改变，以及接触冲刷的发生，从而产生破坏作用。

2.4 运行环境恶劣

坝下涵管受自身所处位置和使用功能的限制，导致其管壁所处的运行环境相当恶劣。

2.5 工程配套设施不完善

受新建初条件的限制，很多坝下涵管都存在着配套设施不完善的现状。

2.6 运行管理制度不严格不完善

对于小型水库，由于地处位置偏远，在水系中的作用小，产生的效益少等因素，导致在水库运行维护过程中，从管理制度，人员配备，资金等方面都存在着不健全不完善，执行不力的问题。

2.7 隐患处理不及时不彻底

由于缺乏相应的资金支持和政策扶持，导致发现的问题得不到及时的处理，使得病险问题越演越重。

2.8 旧的放水涵管封堵不彻底

由于上述的问题，导致很多坝下涵管的渗流问题相当突出，且逐年增加，丞待解决。

3 坝下涵管渗流处理的具体措施[9-12]

3.1 技术措施

3.1.1 土石坝—涵管渗流模型。运用计算机辅助的有限元的分析方法进行土石坝坝下涵管渗流模拟分析，将模拟结果应用于背水坡稳定性计算，从而确定保证水库运行的安全水位，为管理者提供参考。

3.1.2 贴补内衬法。由于最初的预制钢筋混凝土管出现断裂，无法正常使用，可以采用PE管穿入旧管中，如同给旧管的内部做了层里子，从而对裂缝惊醒了有效的封堵，减少了渗漏。

3.1.3 灌浆法。灌浆法在水利工程真实验向学生形象的展示绝缘性能的丧失并分析其原因，这就是各种电介质的绝缘特性，这样又回到理论教学，把电介质的绝缘特性以及影响击穿电压的因素这部分内容通过仿真软件来演示，实际的高电压击穿放电过程危险系数比较高，仿真能更好地模拟高电压试验现象并强化现场工作流程。

对于针对达成课程目标2、3的教学上，应该首先要求学生学习高电压试验的相应国家规范例如《电力设备预防性试验规程》等国家标准和行业规程条例，以及高电压试验的具体步骤和安全知识。然后在实验室里面让学生通过测量绝缘特性来判断绝缘的优劣，并分析原因，这样一来学生在获得改知识点的同时还具备了一定的实际工程能力。

2.2 课程考核方式改革

（1）考核不再单一化，在传统的闭卷考试基础上加入技能操作的内容等。

（2）即强各个课程目标，每一个课程目标都要求学生达到合格。

（3）以证代考，如在学习的过程中取得《电气试验工》中级及以上资格证书，可申请免考，成绩定为优秀。

2.3 课程改革特色

2.3.1 依托电力系统相关行业，校企合作共同实现高素质人才的培养。通过企业对人才的要求来总结其应具备工程能力，并以此为培养目标，最终体现在教学内容、教学实施及教学评价上。

2.3.2 在教学的过程中 将“理论”与“实践”教学部分相结合。目前传统的教学中将理论教学与学生实践划分为独立的课程，虽然它们相互之间也有融合，但在教学实践中却将理论知识与实践操作的进行了分离，这样不利于工程能力的培养。在基于工程能力培养的基础上，工作任务的课程体系不再区分理论教学和实践操作课程，而是根据实际的工程项目、具体的课程目标以及相应的教学内容需要，按企业里面实际工作流程进行教学的组织，教师边讲边做，学生边看边学边动手，使理论教学中有实践，实践教学中也有理论。

2.3.3 教学同时引入行业标准化作业观念，强调职业素养的培养。同时在各项教学环节中，都以工程实际的规程、规范为指导，严格执行岗位责任条例，注重学生的职业道德培养和工程素养养成。

[1]苏渊.高职院校高电压技术课程教学改革与实践[J].重庆电力高等专科学校校报,2012（4）：14-17.

[2]方晓霞.以就业为导向的高职教育质量关内涵探析[J].郑州铁路职业技术学院学报,2011（1）3—4.

[3]陈春海.浅谈高职院校“高电压技术”课程改革[J].中国科教创新导刊,2011（21）74-74.

1004-7026（2017）17-0147-02

TV672

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.17.097

杨凌职业技术学院科学研究基金项目“土石坝坝下涵管渗流有限元分析”，项目编号：A2016006；杨凌职业技术学院科学研究基金项目“考虑昼夜温差变化的冻融水、热、力三场耦合模型研究”，项目编号：A2016002。

霍海霞（1980.09-）,讲师，陕西榆林人，主要从事水利水电工程方面的研究和教学工作。