淺議小型病險水庫涵洞封堵

王飚

（邵陽市水利水電勘測設計院邵陽市422000）

邵陽市共有1 145座小型水庫，其中小(Ⅰ)型224座，小（Ⅱ）型921座，大多修建于20世紀50～70年代，均屬土壩，都是在邊勘測、邊設計、邊施工中建成。由于建成運行多年，存在諸多險情或病險隱患。根據調查、統計發現，每年汛期，作為水庫樞紐工程重要組成部分的放水建筑物——壩下放水涵洞出現險情十分頻繁，邵陽市所有病險水庫都存在涵洞漏水、斷裂等問題。

因當時的技術水平、材料和資金的限制，放水建筑物大多采用臥管和壩下涵洞組成，臥管斜臥于壩上游一端的山坡上，在臥管上每隔一定的距離和高度設置放水孔，孔徑根據放水流量大小而定；壩下涵洞橫置于壩體下部，洞身主要采用漿砌石拱或方涵，小部分需要發電的水庫采用鋼筋混凝土圓管涵。在設計、施工中都存在不同程度的質量問題，加之長期運用、管理維護不善，工程老化，常常發生漏水、斷裂等病害，影響了工程效益的正常發揮，甚至嚴重威脅大壩的安全。

1 壩下涵洞險情及原因分析

1.1 壩下涵洞出現的險情

根據歷年邵陽市小型水庫安全評價分析和汛期水庫出現的險情調查與統計，壩下涵洞出現的險情大多為洞（管）身斷裂、漏水。

1.2 險情原因分析

（1）洞（管）身基礎不均勻沉陷。由于涵洞基礎性質不同，一部分管段鋪設在巖基上，而另一部分設在土基上，涵洞的基礎又未加固處理或處理不當，因沉陷不均引起洞（管）身斷裂。

（2）洞（管）身結構強度不夠。因當時的技術水平、材料和資金的限制，涵洞選用材料不當，洞身襯砌單薄或施工質量不良，特別是頂板厚度尺寸偏小，強度不足。

（3）運行不當。水庫高水位時，流量控制不嚴，閘門啟閉不當，使洞內出現充滿水流或明滿交替的情況，使涵洞震動或無壓涵洞有壓運行，造成開裂現象。

（4）未設伸縮縫。洞身較長未設沉陷、伸縮縫，由于溫度變化使洞身產生裂縫。

（5）設置截水環太少或未設置截水環。由于滲徑短，設置截水環太少或未設置截水環，使洞（管）壁外與土體間產生接觸滲漏。

（6）填土不密實。由于施工時洞（管）壁外填土質量差，夯壓不及，或未經夯實，使洞外壁填土和洞（管）壁結合不嚴密，形成縱向漏水通道。

（7）洞外壁未作涵衣。漿砌石涵洞，石質差而又未在洞外壁作涵衣或使用三合泥等低標號砂漿砌筑，并且砌縫砂漿不飽滿，施工留有孔隙，蓋板與側墻搭接不好，造成穿過洞壁的橫向漏水。

（8）水庫大壩加高擴建，涵洞延長，新老斷面不一致，內接頭漏水。

2 對壩下涵洞病害采用的設計處理措施

（1）低壩涵洞處理。對于壩高低于12 m的土壩，當坡緩、易放空、置換土料豐富時，可采用全斷面開挖，拆除原涵洞，新建鋼筋混凝土涵管；較理想的方案是封堵老涵洞，新建鋼結構虹吸取水管。

（2）反壓填充灌漿。在涵洞內沿洞壁或漏水點布孔，在灌漿壓力作用下，漿液沿漏水通道頂水流方向而上，至需要充填的地方，封堵漏水通道，當水庫放空時，就變成了填充灌漿，效果十分明顯。

（3）內套管加固法。在套管前，沿涵洞軸線布孔灌漿，將老管外壁與壩體之間的縱向漏水通道充填密實，然后在涵洞內套鋼管、鑄鐵管或鋼筋混凝土管，再在新老管之間進行填充灌漿處理。

（4）新開隧洞、封堵原涵洞。在離開大壩一定位置新開輸水隧洞，待新開隧洞具備過水條件后封堵壩下老涵洞。采用這種辦法，能從根本上消除壩下涵洞帶來的種種安全隱患，但施工時間長，水庫需要放空，廢棄涵洞需封堵密實，投資較大。近年來，由于國家投資病險水庫治理力度加大，大部分壩下病害涵洞治理采用此種方案。

3 廢棄涵洞的封堵設計

廢棄涵洞的存在，將嚴重危及大壩安全，在對廢棄涵洞處理之前，必須對廢棄涵洞進行全面勘察，在弄清有關情況的前提下，根據廢棄涵洞尺寸大小、破壞程度、滲漏形式、工程造價以及施工的難易程度，設計切實可行的封堵措施。

3.1 涵洞外壁與大壩土體間滲漏通道的封堵

對于斷面尺寸大于0.6 m×0.5 m的涵洞，在涵洞內部封堵前，先進行反壓充填灌漿，讓漿液沿著涵洞周邊滲漏通道逆水流方向而進，達到充填、封堵滲漏通道的目的。

首先施工人員直接進入涵洞內，在裂縫和漏水點處用風鉆或鋼釬人工鑿孔，孔深以不鑿穿洞壁或涵衣為限，然后進行純水泥漿灌注。裂縫和漏水點灌注完成后，再在洞壁兩側鑿孔，每側鑿雙排孔，上下錯開呈梅花形，孔深以鑿穿洞壁為限，孔距（3～5）m，在孔內埋管，灌注純水泥漿。灌漿壓力采用（0.1～0.2）MPa，分段選定灌漿壓力，規定壓力下，灌漿孔注入率不大于1 L/min，延續10 min，即可結束灌漿。

在裂縫或砌縫處出現冒漿現象，不要急于封堵，待冒出稠漿后再降低灌漿壓力，用杉木楔包裹碎布、棉花封堵。水泥漿液濃度由稀至濃逐級變換，常用1、0.8、0.5 3個比級。灌漿時盡量降低庫水位，減少涵洞內漏水量，降低水頭壓力，漏水點要埋設導水管，遇到大股滲水，要將其分散成多股，從不同位置導出。

土壩涵洞周圍土體結構、密實性與圍巖、天然土體有所不同，灌漿時應密孔低壓，多復灌，防止“內壓外泄”，導致漿液及壓能流失，填充、封堵滲漏通道距離短，運行多年以后，形成新的滲漏通道。

3.2 涵洞內部封堵（附圖）

附圖涵洞內部封堵縱剖面圖

封堵位置為涵洞的進口段，均質土壩封堵長度以涵洞長度的1/3為宜，心墻壩封堵長度以涵洞進口延伸至心墻后5 m為宜。采用水泥粘土砂漿填充封堵。在封堵段內沿涵洞頂部安裝多根灌漿管、排氣排水管，封堵段兩端設漿砌石堵頭，砂漿抹面防滲，對斷面大、片石、鵝卵石取材運輸方便的涵洞，可在洞內預填片石、鵝卵石，以減少灌漿工作量，節省投資。

（1）水泥粘土砂漿的特性及配合比。

水泥粘土砂漿是由水泥、粘土和砂三種材料組成的混合砂漿，水泥起粘結強度的作用，粘土起漿液的穩定作用，砂起填充作用，與水泥砂漿、混凝土相比，具有較好的穩定性、抗滲性、保水性、流動性、粘聚性。

水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標號為425號以上；粘土要求粘粒含量大于30%，不含腐植土，易于濕化成泥漿；砂選用堅硬、潔凈、有機質含量不大于3%的中砂。

配合比要求水與干料的重量比應低于1.0，粘土水泥重量比不大于0.75，對于大體積回填灌漿，粘土水泥重量比可適當提高到1.0，施工中應做配合比試驗，常用的水泥、粘土、砂、水的配合比為1∶0.5∶1.5∶3、1∶0.75∶1.0∶2.75。

水泥粘土砂漿采用機械拌制，要求攪拌均勻、無結塊。

（2）灌漿采用多缸活塞式灌漿泵，灌漿壓力為（0.1～0.3）MPa，當吸漿量少于1L/min，持續10min，即可結束灌漿。

（3）由于涵洞封堵體存在一定的凝固縮空，因此在第一次灌漿結束后12 h，應進行補充灌漿。一般的涵洞都有一定的縱坡，水泥粘土砂漿的填充是一個從下往上逐步填充滿的過程，最后的縮空位置位于涵洞的進口位置，因此在進口堵頭的頂部預埋2根較短的灌漿管、排水排氣管，以便反復補充灌漿，一般以補充灌漿3次為宜。

4 結語

采用純水泥反壓填充灌漿封堵涵洞外壁與土壩體之間的滲漏通道，與采用粘土砂漿填充灌漿封堵涵洞內部輸水通道兩者相結合，能很好地封堵壩下廢棄涵洞，消除大壩的安全隱患，具有很強的適用性。

（1）水泥粘土砂漿是一種較穩定的混合材料，灌注過程中不易出現離析現象，結石強度滿足要求，抗滲性較好。

（2）可直接通過灌漿管將水泥粘土砂漿送至每一個工作面，解決了采用混凝土封堵時挖豎井難、混凝土入倉難、封堵長度有限、混凝土材料需要短途轉運、施工場地有限等不足。

（3）造價低廉，通過核算，水泥粘土砂漿填充體的單價在（600～700）元/m3，比采用混凝土填充還節省了一道填充灌漿的工序。

（4）施工技術容易掌握，設備簡單、投資省、不破壞上游壩坡、施工時間短、安全可靠。

在邵陽市多座中小型病險水庫除險加固處理中，如邵東縣的寶田水庫（中型水庫）、邵東縣爐前水庫、小水沖水庫、銀杏樹水庫、神前洞水庫、雙清區的長林沖水庫、隆回縣的土橋水庫、坳頭水庫、洞口縣的新塘水庫、祖塔水庫等30多座病險水庫的廢棄涵洞封堵都采用了以上技術，均取得了良好的效果。