朝陽市小型水庫輸水洞滲漏險情分析及加固措施

肇毓鋒，徐 偉，胡 艷，彭煒森，李東偉

（沈陽農業大學 水利學院，沈陽 110161）

朝陽市小型水庫輸水洞滲漏險情分析及加固措施

肇毓鋒，徐 偉，胡 艷，彭煒森，李東偉

（沈陽農業大學 水利學院，沈陽 110161）

結合全國范圍中小型病險水庫除險加固工作的開展，對遼寧省朝陽市轄中小型水庫進行全面調查，歸納總結了小(Ⅰ)型病險水庫輸水洞存在的主要問題，分析病險成因，提出解決洞體過流面損壞、局部裂縫滲漏、伸縮縫滲漏的具體措施，為該地區加快除險加固建設步伐提供依據，為類似工程建設提供參考。

除險加固；病險水庫；裂縫滲漏；伸縮縫滲漏

自2007年以來，全國范圍大規模開展中小型水庫病險情況調查工作。2008年5月，遼寧省水利廳組織專家組，親臨全省各地現場，指導各地開展中小型病險水庫的安全評定及除險加固工作。2009年6月，水利部、財政部下發《關于印發東部地區重點小型病險水庫除險加固規劃的通知》，將遼寧省174座小（Ⅰ）型水庫列入規劃范圍，自2007～2009年，遼寧省財政廳先后投入1.6億元，拉開全省各地小型病險水庫除險加固工作的序幕[1]。 朝陽市位于遼寧省的西部，轄境居東經118°50″～121°17″，北緯40°25″～42°22″，東西跨度165km，南北跨度216km，屬北溫帶大陸性季風氣候，四季分明、雨熱同季，降水偏少，年均降水量480～520mm，其中6～9月份降水量約占全年降水量的80%。朝陽境內河流比較發育，主要有大凌河、小凌河、青龍河、老哈河4大水系，已建成水庫共52座，其中小（Ⅰ）型水庫26座，主要負責農業灌溉方面。自2005年以來，大部分小型水庫由于受到逐年洪水威脅，加之水庫缺乏有效的管理，致使大部分水庫在汛期空庫運行，部分水庫泄洪還造成部分地區人民財產損失，河道、河灘生態遭到破壞。

1 輸水洞情況調查

據2007年朝陽市小型水庫安全評價分析報告可知，朝陽市小型水庫病險問題主要集中在溢洪道和輸水洞兩部分。本文結合該市小型水庫輸水洞存在的諸多問題，歸納總結后列于表1。

從表1可以看出，此次調查的水庫中，輸水洞漏水及輸水洞體破損情況較為突出，所占比例均已超過90%，成為這批水庫病險的主要問題。通過本次調查研究，解決輸水洞的相關問題是本次除險加固工作的重點。

表1 朝陽市小型病險水庫輸水洞險情統計

2 輸水洞病險情況分析

2.1 輸水洞破損情況分析

本次調查的病險水庫中，90%以上水庫的輸水洞存在局部破損現象。其中有一半發生輸水洞進出口翼墻、閘門、閘墩等其他破損問題。經統計，水庫發生上述問題的情況見表2。

表2 輸水洞及附屬結構破損情況統計

分析輸水洞各部位發生破損的原因，可分為3類。第1類，即是由于溫度、濕度變化引起的。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝土的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當拉應力超出混凝土的抗裂能力時，會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，從而導致裂縫。第2類，即由結構裂縫擴張引起。輸水洞混凝土產生的裂縫主要是通過水介質的活動使裂縫處的混凝上碳化所致，如長時間滲漏會使混凝土內部的Ca（OH）2濃度降低，水泥石中Ca（OH）2不斷從水泥結石中溶出，隨著滲漏水的加劇其內部孔隙也會增多增大如不能及時得到治理，混凝土裂縫將隨建筑物使用時間的延長而逐漸擴大，使其內部的鋼筋骨架腐蝕銹爛降低強度，致使產生局部破損乃至斷裂，影響工程的使用壽命，最終將導致整個建筑物遭到嚴重破壞，對工程的安全使用構成了潛在威脅。第3類，是由于設計不正規、不合理，施工中存在違規操作或質量控制不嚴造成的，如翼墻穩定斷面尺寸不足，施工中混凝土的水泥標號過低造成混凝土抗凍、抗滲性差，施工中混凝土齡期不夠或受到其他荷載干擾等；個別工程還存在降低輸水洞配筋量、偷工減料等違規行為。

2.2 輸水洞滲漏分析

由于輸水洞普遍存在破損，這直接導致了滲漏問題的普遍存在。輸水洞發生滲漏說明洞體局部或整體已失去防滲能力，嚴重的滲漏問題將危及大壩安全。據本次調查，輸水洞滲漏問題可歸納為表3所示。

表3 輸水洞滲漏情況統計

從表3可知，各地區輸水洞滲漏病險問題中洞身局部濕潤及洞身局部滲水是普遍存在的問題，均達到了70%以上，這與朝陽市的氣候類型有直接關系。由于朝陽市以干旱為主，春秋季節風沙較大，秋冬季節晝夜溫差大，即從施工到后期養護均存在溫度、濕度變化較大的問題，從而導致輸水洞表面混凝土易出現裂縫，進而導致輸水洞出現滲漏。其次，伸縮縫漏水也是相對頻發的病險問題，施工過程中處理不當，以及缺乏后期檢查、養護等原因是導致伸縮縫處漏水的主要原因。其他病險情況均為個別水庫發生，主要為遭受自然災害及部分使用過程中遭到破壞導致的。

3 輸水洞除險加固技術措施

結合前期各水庫安全評價報告中有關輸水洞的病險情況鑒定結論，對常見病險問題采取相應的工程措施，按照病險部位及施工工藝的差別，分為洞身拆除重建混凝土工程、啟閉設備及閘門更換工程、洞體過流表面修復工程、局部裂縫灌漿補強工程、伸縮縫漏水處理5類。其中前兩種施工技術可參見文獻［2］、［3］及相關技術規范執行。

對于洞體過流表面修復技術，可采用纖維復合材料對其進行加固補強[4]。纖維復合材料是一種高新材料，其特點為輕質、高強、抗老化、耐腐蝕。用該材料修復的突出特點是不改變原輸水洞結構的尺寸，也不減少過流斷面尺寸。修復后，纖維與混凝土形成整體，變形協調，聯合工作，起到對病險洞段的修復作用，達到抗裂、抗滲、抗沖磨、耐腐蝕、補強加固的作用。同時，采用該技術還能提高施工效率，縮短工期，降低工程造價。朝陽市勝利水庫即采用該方法處理輸水洞表面破損問題，其工效平均提高3倍，造價平均降至1/3左右。

對于局部裂縫處理技術，應針對不同裂縫的情況，區分為點型裂縫、線型裂縫，主要采用灌漿處理的方法。灌漿處理所用材料主要為磨細水泥砂漿和水溶性聚氨酯［5］。水溶性聚氨酯是一種由甲苯二異氰酸酯（TDI）和水溶性聚醚進行聚合反應生成的高分子化合物。該材料與水具有良好的混溶性，同時聚合時間可通過配比進行控制。聚合后的固結體有良好的延伸性、彈性和抗滲性，在水中永久保持原形，并具有耐低溫性。具體處理過程中，對于襯砌結構表面潮濕、有滲水點及鈣質析出部位，先采用化學灌漿，一旦出現過度吃漿，即結構內部存在松散結構、氣孔、氣穴等缺陷，這些部位內部缺少膠結材料則灌以磨細水泥砂漿。該技術簡單易行，在實際工程中采用較多［6］。對于線型裂縫，雖然仍以化學灌漿技術為主體，但施工工藝稍有復雜，需通過鑿槽、埋設灌漿管、封縫、覆蓋鋼板、鋼板灌漿、表面修復等工序。但總體來說采用灌漿技術可降低造價，縮短工期，朝陽市二龍山水庫即采用該方法處理輸水洞內裂縫漏水問題，效果十分顯著。

對于伸縮縫漏水，仍采用水溶性聚氨酯進行處理，但其施工工藝與前述局部裂縫施工工藝不同。由于此次調查水庫均建成于20世紀60～70年代，大部分伸縮縫止水均已老化，所以在進行處理前需要對老化止水進行徹底清理，清理后用快速堵漏材料進行封縫，然后進行內灌水溶性聚氨脂材料，最后用聚硫密封膠填注。施工工藝也較為簡便，同時采用該方法進行處理還具有環保、經濟等特點，效果十分良好。

4 結語

對于中小型水庫，輸水洞的使用能滿足水庫灌溉和輸水需要。及時排除輸水洞存在的各種病險，對提高水庫利用效率，發揮工程效益，提高大壩安全性、耐久性具有重要意義。對于本文中提及的輸水洞病險問題，在北方地區具有一定普遍性，所采取的除險加固措施均已得到實際工程檢驗，經濟性和耐久性能良好，施工方便，可供今后類似工程除險加固借鑒。

［1］侯鍇，徐偉，閆凱，等.鐵嶺市小型病險水庫調查及除險加固措施研究［J］.南水北調與水利科技，2010（1）：129-132.

［2］SDJ207—82，水工混凝土施工規范［S］.

［3］KL T5018—2004，水利水電工程鋼閘門制作安裝及驗收［S］.

［4］袁文陽，武永新，陳尚建，等.纖維復合材料在混凝土輸水洞（管）修復加固中的應用［J］.中國農村水利水電，2005（5）：45-48.

［5］徐偉，曾祥鋒.水溶性聚氨酯在誠信水庫輸水洞裂縫處理中的應用［J］.科技信息,2009（3）：377.

［6］張迎杰，徐新，王戎.引灤輸水隧洞裂縫的綜合治理［A］.第九屆全國水工混凝土建筑物修補與加固技術交流會［C］.北京：中國水利水電出版社，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

肇毓鋒（1988—），男（漢族），遼寧朝陽人，碩士，主要從事水資源開發與利用方向研究，（Tel）13840262656。