水库涵管除险加固施工技术分析

（鹿寨县水利局，广西柳州 545600）

水库项目建设环节中，水库放水涵管属于核心和基础性装置，在我国已经建成的多个水库工程项目中，由于项目长期持续性运行，水库涵管存在诸多病险问题，须对水库涵管进行除险加固施工。水库涵管在实现除险加固施工期间，面临构造复杂、危害性大、施工难度大等现状，为了保证涵管除险加固施工质量合格，需要施工部门及作业人员充分掌握水库涵管除险加固施工技术的应用要点，通过高效、科学的除险加固施工，保证水库和涵管在后续运行中安全性与稳定性。

1 水库涵管险情形成原因

1.1 水库涵管缺乏必要的管理维护

目前部分水库工程项目建设时间较早，经过长时间、持续性的运行，水库涵管会受到大气及水流冲刷作用的影响，使涵管管身的混凝土呈现蜂窝麻面状，混凝土强度显著下降。

涵管启闭设施及钢闸门均存在不同程度的氧化锈蚀，还有部分涵管在调度运行过程中出现不规范操作，导致管内存在明满交替的流态，管壁在不良流态的影响下，产生严重破坏[1]。在水库实际运行期间，对水库涵管缺乏定期、动态的检查，无法及时发现涵管问题，对涵管缺乏维修保养，使水库涵管长期带病运行、带险运行。

1.2 水库涵管设计施工缺乏规范性

水库工程发展初期，部分水库工程受到建设时期有限的环境条件影响，同步受到工程建设环节不够先进的施工工艺、施工设备及施工材料等局限，导致水库涵管在设计施工期间存在不规范情况，整体设计不符合有关规范要求，使大坝在后期运行过程中存在诸多安全隐患。

首先，目前水库涵管保持多种多样的结构，但部分结构形式不符合有关设计要求，一些水库涵管直接购置预制管，管体强度不符合设计要求，部分涵管由石灰砂浆砌成，一小部分涵管为竹管或木管。以上问题均影响涵管运行质量，威胁大坝安全。

其次，部分涵管周边未严格按照要求设置节水设施，导致有库水顺着涵管的外壁不断渗流，长期会导致涵管周边出现大量空洞，引发坝体跌窝[2]。

再次，部分涵管的管身未按照相关规范设置沉降缝、伸缩缝，未对部分涵管接头进行有效处理，使接头或管身由于挤压作用发生破裂。在放水时，涵管会出现内水外渗情况，在关闸时，坝体水会向涵管中倒渗。水库长时间运行过程中，易在涵管中形成空洞，在没有及时维护情况下，空洞会不断扩大，最终引发坝体坍塌。

最后，部分水库在扩建工程施工过程中，只注意加高大坝，不关注对老坝体中分布的涵管情况进行加固处理，只是单一向外部接长涵管。在大坝加高施工后，水压力、土压力均会进一步增加，进而引发涵管破裂问题。

2 水库涵管除险加固施工技术

由于水库涵管深埋在坝下，部分水库在最初设计施工阶段存在材料缺失情况，因此，应明确涵管存在的问题。

针对水库涵管实现除险加固施工，其首要前提应明确涵管有无问题存在。水库涵管存在的问题不同，需要对应实施不同的涵管加固技术进行有效处理。

第一，涵管原先结构不存在较大问题情况下，对涵管实现防渗和加固处理，可通过进口开挖重填黏土并夯实以防渗水或增设截水、在涵管外部进行灌浆等方法进行施工处理。

第二，涵管原本结构存在严重的破坏，小管径的涵管在坝中断裂情况下发生错位，在加固施工中应先封堵并挖出旧涵管，重建放水建筑物。

第三，部分水库涵管不存在结构性问题，在处理期间主要措施是维修加固。

第四，涵管不存在明显的渗漏问题，在涵管加固处理期间无须进行防渗处理，应在涵管出口部位实现开挖作业后加强反滤工作，保证水库大坝可稳定渗透。

2.1 充填灌浆处理技术

旧水库涵管由于两侧回填土存在不均匀沉降或不密实等问题，易在水库蓄水后涵管外部四周产生渗漏通道，如果渗漏问题没有及时解决，水库长时间运行后会在涵管外围发生空洞。因此，为了确保坝体可以安全、稳定使用，应涵管和坝体保持高度紧密结合。水库涵管局部性隐患范围及隐患性质明确后，应用充填灌浆技术进行处理。以充填灌浆技术实现施工期间，应先精准定位涵管的位置，同步应准确把握涵管裂隙范围及外部空洞情况。再结合涵管缺陷状况对孔位布置进行定位，确定浆液材料、灌浆压力等各项技术指标。

除险加固施工期间，孔位间的排距应保持在1～1.5 m区间内，孔深需要超过涵管底部1 m以上。在灌浆施工期间，灌浆压力应≤0.05 MPa，以确保坝体安全，防止发生新缺陷。为了获得更好的灌浆效果，每个孔位均应进行多次复灌，复灌次数应超过3次，每2次复灌之间的间隔应≥5 d，灌浆材料主要为黏土，使用的水泥量占干料量约15%[3]。

2.2 高压喷射灌浆节水施工技术

如果水库涵管管壁发生接触性渗漏问题，在除险加固施工期间，可通过高压喷浆节水处理技术进行施工，此技术主要通过高压液浆或高压水产生高速喷射流束。在对地层土体进行冲击、破碎及切割操作后，在其中充填或掺混入水泥基质浆液，构建板墙状凝结体或柱状凝结体，以确保水库涵管的承载能力及防渗能力能够得到有效提升。在水库涵管除险加固施工期间，通过高压喷射浆液可以对地板下部及涵管周边土层实现防渗加固处理，以免坝体和涵管相互接触部分出现渗漏问题。

2.3 倒挂井增设节水环施工技术

若水库涵管顺着管壁存在突出的接触渗漏问题，应在除险加固施工期间实现截渗处理，将节水环增设于管壁外部，以起到良好的防渗作用。由于水库涵管埋在地下深层，若进行明挖处理，会耗费大量时间，且会面临较大风险，因此，可通过倒挂井施工方法实现开挖。

倒挂井主要以人工开挖方法实现施工，操作技术相对简单，不需要借助大型设备及相对专业的技术。因此，整个施工较为便利，基本上不会受水库洪水影响，可显著缩减土石方开挖质量，整个加固施工建设周期及施工成本均显著减少。

2.4 防内水外渗施工技术

水库涵管的内部有明显的裂缝、混凝土剥落等情况，涵管在实际使用期间易发生内水外渗问题。

如果涵管具有较大的管径，可通过取丙乳或其他相关聚合物水泥砂浆进行抹面操作，可同步配合应用嵌缝处理技术；如果涵管具有比较小的管径，无法容纳一名施工人员，可通过套管法对旧的水库涵管进行加固处理。

具体施工中，需要将一根比原涵管直径小的管道安装在原涵管中，在套管法应用下，安装的管道可满足过流需求。完成套管安装工作后，应将套管两侧全部封堵上，在此基础上，套管和原涵管两者空隙可以通过预埋骨料灌浆或填充水泥砂浆法加以解决，以防涵管发生渗漏问题[4]。涵管进口部位实现开挖后应重填黏土，加以夯实，以充分起到防渗的作用，可在黏土中添加约15%的水泥，促使黏土具有较好的防水性。

2.5 拆除原涵管及新建施工技术

在涵管新建施工处理期间，对原涵管进行挖除处理。通常情况下，新建涵管主要基础为基岩，涵管前半部分具有条件相对优良的基岩，在此位置可进行节水环的设置，通过截渗可防止涵管发生渗漏问题。在新建涵管加固施工期间，需要在基岩中埋入涵管，应选择合适的坝肩。施工人员需要在基岩中挖槽，所挖明槽中埋入涵管后，进行密实振捣。在涵管上部进行混凝土保护层施工，保护层厚度应大于20 cm，若坝高具有较大的管径，需配钢筋，根据不同岩面情况，可将混凝土面设计为斜面。

2.6 将原涵管改为虹吸管

在原涵管受破坏程度较为严重情况下，可将原涵管设计改为虹吸管。虹吸管的工作原理主要是利用排气管抽出虹吸管中分布的空气，在管道中构建一个真空环境，在气压作用下可使上游的水从进水管口流向下游，进而持续水循环，管道中分布的真空环境对管道气密性提出了较高要求。水的温度过高会产生汽化现象，因此，虹吸管不可安装在温度较高的部位。

3 结语

水库在我国水利工程建设中是重要的基础建设，由于我国水库建设时间相对较早，施工工艺较为滞后，水库经过长时间使用出现了较多问题。病险水库隐患是触发灾情的一项重要潜在危机，水库涵管带病害运行会严重威胁大坝安全。为了保证水库更安全、可靠运行，需要高度关注目前水库涵管存在的各种病害，针对水库涵管采取科学的除险加固施工技术，以有效消除安全隐患。