淺析山塘及小型水庫除險加固放水設施的選擇

蔡建國 王江濤

(浙江泓大建設有限公司 臨安 311300)

1 引言

臨安市地處浙江省西北部，全境地貌以中低山丘陵為主，境內低山丘陵與河谷盆地相間排列，交錯分布，季風型氣候，年均降水量1613.9mm。境內萬方以上山塘894座，小(1)型水庫15座，小(2)型水庫123座，大部分修建于解放初，經常年運行，病險問題突出，安全現狀嚴峻。目前，我省已有計劃、有步驟地在全省范圍內展開大規模的山塘和小型水庫除險加固。

解放初修建的山塘及小型水庫放水設施大多采用壩底埋管的形式，管材材質大多為陶土管或低標號水泥管，因運行時間過長、壩體沉降等各種原因，老涵管老化、破裂、漏水、堵塞等問題突出:不需放水時，涵管滲水嚴重，影響壩體安全;需要放水時，其流量不能滿足飲水、灌溉要求。因此，放水設施改造是除險加固的重要內容之一，妥善地解決好病險山塘及小型水庫年久失修的放水設施，對山地丘陵區群眾的生產、生活及生命財產安全都具有非常重要的現實意義。

2 各放水設施的特點及適用條件

目前，山塘及小型水庫除險加固的放水設施可采用壩下埋管、虹吸管及引水隧(涵)洞三類形式。三種放水設施各有優點，在不同的適用條件下，因地制宜，擇優選取。

壩下埋管又稱壩下涵管或壩下涵洞，即將輸水管埋設在土石壩下，屬于深式泄水或放水建筑物，可用于引水、泄洪、沖刷、放空庫容、施工導流等。壩下埋管結構簡單，施工方便，工期較短，造價也低，適用于因兩岸地質條件差或其他原因不易開挖隧洞，或壩高大于10m且日后運行管理中需要放空庫容的土石壩樞紐中。我國在解放初期修建的小型山塘水庫多采用此類放水設施。

虹吸管是一種壓力輸水管道，一般頂部彎曲且其高程高于上游供水水面，上游進水口高程略高于下游出水口，若在虹吸管內造成真空，使作用在上游水面的大氣壓強和虹吸管內壓強之間產生壓差，則水流即能通過虹吸管最高處引向低處。虹吸管較早應用于穿堤或跨堤河道引水工程，因其有著投資小、工期短、土方開挖少、可跨越高地、可避免破壞原壩體、可多組安裝等優點，現逐漸應用于中小型水庫、山塘的新建和除險加固。受限于真空值的影響，虹吸管的最高點(駝峰)與進水口低水位的高差一般不大于8m，因此虹吸管適用于壩高10m左右的水庫。我公司承建的工程中，也有多座壩高15～20m的山塘水庫采用虹吸管形式，且運行效果良好。

引水隧(涵)洞是在山體中或地下開挖，以興利為目的自水源地引水的洞室引水通道，它屬于地下建筑物，斷面小，施工場地狹窄，工序多，干擾大，勞動條件艱苦，難以投入較多勞力或機械，不安全因素多，工期一般較長。因其造價較高，工期較長，對地質條件有一定的要求，且多數引水需要采用爆破手段，引水隧洞多適用于大中型水庫或壩高較高的小型水庫，引水涵洞則適用于庫容較大的中低壩。另外，在施工現場條件或日后運行管理要求不適用虹吸管和壩底埋管的小型水庫和山塘中，引水隧(涵)洞也有所應用。

3 施工質量控制

在方案已選定的情況下，施工質量是保證放水設施功能和效益得以實現的關鍵，也是山塘水庫安全的保障。山塘水庫有工程量小、地處偏遠、政策處理難等特點，實際施工中存在著施工隊伍施工經驗少、施工素質差的問題。千里之堤毀于蟻穴，保證關鍵部位的施工質量更有其必要性。從臨安市除險加固的小型水庫和山塘來看，三種放水設施的施工要重點注意以下事項。

3.1 壩下埋管

a.涵管基槽一般采用大開挖的形式，嚴格按照設計邊坡開挖，挖深較大或壩體土質不佳時，應對邊坡進行加固處理，雨雪天氣對邊坡進行覆蓋防護，防止邊坡坍塌。

b.基槽回填分層壓實，注意新填土和原壩體土的結合，避免回填后因沉降不均勻造成新填土和原壩體脫節，壩頂產生裂縫。

c.管身應設置于較好的巖基或土基之上，嚴格控制墊層的澆筑質量，改善管身與地基的受力條件，軟弱地基或地基土質變化較大時，應做加固處理，防止管身沉降不勻而造成埋管斷裂。

d.壩下埋管管身相鄰管接頭應保證其密閉性，防止管身漏水抬高浸潤線而造成壩坡失穩。現階段較為常用的管身材料主要是鋼筋混凝土管和鍍鋅鋼管，承插式鋼筋混凝土管選用耐久好、抗老化的O形膠圈;鍍鋅鋼管焊接表面保持清潔，焊點要有足夠的機械強度，焊縫均勻密致，靠地基側焊接作業空間小，容易漏焊或焊接不到位，焊完后應仔細檢查焊縫質量。

f.管身、護管及截滲環兩側填土選用符合規范和設計要求的土料，壩下埋管溝槽底部尺寸小，宜用小型壓實機具人工分層碾壓密實，碾壓時避免接觸管身造成接口松動或斷裂。防止沿管外壁產生集中滲流導致接觸滲流破壞形成隱患。

3.2 虹吸管

a.若管材為PVC—U塑料管，虹吸駝峰宜設置在壩頂;當駝峰埋入壩體內，埋設深度不宜過大，管材應滿足強度要求，管腔和管頂回填壓實時，不得破壞管身或接口。

b.若管材為A3焊接鋼管或無縫鋼管，管材表面的鍍鋅或防銹漆涂刷應密致均勻，保證管道運行的長期抗腐蝕性。

c.虹吸管進口、出口、駝峰高程應嚴格按照設計圖紙的要求設置，放樣后進行復測，滿足虹吸管的出水條件。鎮墩、支墩的尺寸與位置不得擅自更改，保證澆筑質量，防止放水時因管身振動導致培坡土方松動、滑坡，影響整個管道的氣密性。

d.虹吸管施工的重點是做到整個管道的嚴密性良好，各種閥門無漏氣，保持管道的真空度。虹吸管管材、蓮蓬頭、管道閥門件、液氣交換箱等配件需從專業生產廠家購置，并保存好合格證及質保單。虹吸管鋼管安裝應選擇經驗豐富的專業焊接隊伍，管道閥門件、液氣交換箱都要現場焊接，閥門焊接時要防止電焊產生的高溫對閥門內的密封圈產生破壞，一般需要對閥門進行水冷，避免高溫傳導到密封圈，管道就位后，對鋼管的下半圈的焊接要求立焊，需分多次均勻焊接。管道安裝完成后，須進行嚴密性試驗和強度檢測，待試驗及檢測合格，并且試放水成功后方可覆土。

3.3 引水隧(涵)洞

a.山塘和小型水庫的引水隧洞一般洞涇小，距離短，多采用爆破開挖的方式。不具備爆破資質的施工單位應委托具備相應資質的爆破公司施工并全程監督工程施工的安全與質量，樹立安全第一、質量第一的意識，對作業人員進行安全教育，發放安全防護用品。

b.隧洞施工時應由專業人員做好測量放樣工作，熟練鉆孔工按照量定的中線、開挖輪廓線鉆孔作業，防止隧洞線位偏移。隧洞掘進時，做好周邊位移、拱部下沉量測，防止塌方。

c.隧洞進、出口清表后，首先應復核該處地質條件是否滿足設計要求，如不符合，經設計單位和監理單位現場踏勘，重新確定進出口位置。爆破開挖施工時，應做好洞口防護、洞內支護工作，設立安全警示牌，通風、防塵、防有害氣體，確保照明和排水設施安全可靠。

d.涵洞的土方施工要求可參照壩下埋管，涵身施工應注意其密閉性，防止滲水。

4 運行管理

壩下埋管在山塘及小型水庫推廣應用早，普及率高，操作簡單易行，日常管理方便，群眾接受度較高，建成即可移交使用。在運行過程中，應定期檢查閘門能否正常啟閉，上下游壩坡有無塌坑、裂縫或濕軟等現象，出口處是否有異常滲流現象。

相對壩下埋管，虹吸管形式較新穎，群眾接觸不多。移交使用時，需對運行單位進行示范培訓，并要求運行單位落實專人操作管理。操作管理人員應對虹吸管進行維護保養，每隔半個月檢查一次虹吸管，如發現液氣交換箱水位管的水位低于1/2，應及時補充水量。有些山塘水庫地處偏遠，不通自來水，不通電，但是液氣交換箱需要灌水，人工取水不便，且耗時長，鑒于此，虹吸管應配備相應的取水裝置，可采用通自來水取水，或從上游接水管取水，或通電后水泵取水，綜合其經濟性和實用性，擇優取用。

引水隧洞在水庫中應用較多，放水時需安排專人操作。在日常運行管理中，應有專人經常檢查隧洞的襯砌有無變形、蜂窩、麻面、裂縫、漏水，出口部位有無異常潮濕和漏水現象，出口消能設施有無損壞現象等，及時分析原因并進行處理。閘門和啟閉機要經常檢查、養護，確保靈活性和安全性。若進口處設有攔污柵，需及時清理雜物，確保正常運行。

5 結語

山塘及小型水庫在地理環境、工程特征等方面各不相同，故其放水設施的適用性、施工特點及運行管理也各有特點，因此，各參建單位要因地制宜地確定實施方案，規范施工，并及時解決在實施過程中出現的問題，將其記錄在案，為日后的類似項目積累經驗。■

1 中國水利百科全書(第二版)編輯委員會.中國水利百科全書［M］.第二版.北京:中國水利水電出版社，2006.

2 中水北方勘測設計研究有限責任公司.SL 378—2007水工建筑物地下開挖工程施工規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2008.

3 劉華，等.淺談小型水庫放水設施改造.湖南水利水電［J］.2007(1):21-22.