水庫(kù)輸水隧洞除險(xiǎn)加固措施分析

田如軍

(松桃苗族自治縣水務(wù)局，貴州 松桃苗族自治縣 554100)

水庫(kù)輸水隧洞除險(xiǎn)加固措施分析

田如軍

(松桃苗族自治縣水務(wù)局，貴州 松桃苗族自治縣 554100)

目前，國(guó)內(nèi)的水庫(kù)建設(shè)數(shù)量不斷增加，且廣泛分布于各個(gè)地區(qū)，壩體的結(jié)構(gòu)樣式也變得多種多樣。這些水利工程在防洪減災(zāi)方面發(fā)揮了巨大的作用，此外，在農(nóng)業(yè)灌溉、國(guó)民日常用水以及工業(yè)生產(chǎn)中也具有不可代替的作用。但是隨著時(shí)間的推移以及多種因素的影響，當(dāng)前許多水庫(kù)滲透、老化等情況，極大影響了水庫(kù)的正常運(yùn)行。因此，要對(duì)這些老水庫(kù)、病水庫(kù)進(jìn)行定期的除險(xiǎn)加固，避免病態(tài)水庫(kù)帶來(lái)的危害。在水庫(kù)的除險(xiǎn)加固中，輸水隧洞的加固是一個(gè)重要組成部分。文章以某一具體水庫(kù)的輸水隧洞加固工程為例，分析該工程方案，為相關(guān)工程做指導(dǎo)。

水庫(kù)；輸水隧洞；除險(xiǎn)加固；防洪減災(zāi)

1 實(shí)例概況

以某一水庫(kù)為例，探討該水庫(kù)輸水隧洞的除險(xiǎn)加固。輸水隧洞位于該水庫(kù)大壩右岸山體中，為圓型有壓輸水隧洞，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要由進(jìn)口豎井、洞身、出口閘室及消力池等組成。

進(jìn)口豎井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，井高24.0m，檢修平臺(tái)高程119.32m，豎井?dāng)嗝娉叽?.4×3.6m，壁厚0.4～0.8m。井內(nèi)設(shè)平面檢修閘門和工作閘門各1扇，其孔口尺寸為2.0×2.0m(寬×高)，工作閘門啟閉機(jī)容量500kN，檢修閘門啟閉機(jī)容量400kN，均為手搖螺桿式啟閉機(jī)控制。

2 輸水隧洞存在問(wèn)題

2.1 輸水隧洞進(jìn)口豎井方面

進(jìn)口豎井混凝土澆筑質(zhì)量差且變形較大，蜂窩麻面嚴(yán)重；上下預(yù)埋鋼筋爬梯等輔助設(shè)施銹蝕損壞嚴(yán)重；啟閉機(jī)房破爛不堪；工作橋碳化嚴(yán)重，橋面欄桿破損，橋面高程(119.32m)低于設(shè)計(jì)水位(121.76m),運(yùn)行不安全。檢修閘門門體變形，銹蝕嚴(yán)重，不能運(yùn)行；工作門門體及埋件銹蝕損壞嚴(yán)重，強(qiáng)度不滿足要求；起閉設(shè)備老化，損壞嚴(yán)重，無(wú)法正常工作。

2.2 輸水隧洞洞身方面

洞身混凝土強(qiáng)度與C10混凝土，相比低且表面存在不同程度的蜂窩麻面、多條貫穿性環(huán)向裂縫、露筋、沖刷及蝕坑等缺陷，分縫處止水破壞，結(jié)構(gòu)滲水、漏水嚴(yán)重[1]。

2.3 輸水隧洞出口方面

出口消力池沖刷嚴(yán)重，淤積較深，池深、池長(zhǎng)不滿足設(shè)計(jì)要求；出口控制閘閥銹蝕損壞。

2.4 問(wèn)題分析

洞身混凝土強(qiáng)度低，存在裂縫，漏水，洞頂未進(jìn)行回填灌漿。進(jìn)口豎井、工作橋混凝土碳化、破損、裂縫。出口附近山體滲水嚴(yán)重，出口消力池池深、池長(zhǎng)不滿足規(guī)范要求。

3 輸水隧洞加固注意事項(xiàng)

在施工時(shí)，選擇合理的施工程序、施工工藝和技術(shù)措施是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵[2]。

3.1 洞內(nèi)加固注意事項(xiàng)

在輸水隧道加固施工過(guò)程中，通常采用U型鋼支護(hù)的方式來(lái)對(duì)冒頂放段進(jìn)行支撐，同時(shí)在兩側(cè)墻進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土，并且對(duì)于壩頂噴射出混凝土，并通過(guò)混凝土形成一種新型的加固墻體結(jié)構(gòu)，從而確保輸水隧道工程的整體性和安全性。但是，在多數(shù)水庫(kù)施工的過(guò)程中，普遍都存在著基本數(shù)據(jù)不清、不全或洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低的問(wèn)題。因此，針對(duì)這種現(xiàn)狀，在處理病險(xiǎn)水庫(kù)時(shí)應(yīng)首先通過(guò)調(diào)查研究，核實(shí)、校驗(yàn)、補(bǔ)充、修整容易受到雨水沖刷的部位、庫(kù)容和水文、水力計(jì)算等有關(guān)參數(shù)，執(zhí)行現(xiàn)行洪水標(biāo)準(zhǔn)，按照國(guó)家新頒布的洪水計(jì)算方法復(fù)核洪水和調(diào)洪演算，結(jié)合壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算，確定壩頂高程、壩坡坡比和溢洪道、輸水涵的有關(guān)邊界尺寸。

3.2 塌方預(yù)防

1)超前支護(hù)，分?jǐn)嗝骈_挖，減少圍巖一次性暴露面及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)；開挖成洞后，模筑混凝土緊跟；加強(qiáng)收斂量測(cè)，校核一次支護(hù)。

2)開挖爆破時(shí)，避免因強(qiáng)爆破或裝藥過(guò)多引起強(qiáng)烈震動(dòng)而引發(fā)塌方，合理掌握開挖進(jìn)度。

3)防止在不適當(dāng)?shù)耐Ｖ故┕r(shí)沒有做好施工排水，使圍巖長(zhǎng)期浸泡，處于飽和狀態(tài)，山巖壓力增大，圍巖強(qiáng)度下降，一經(jīng)擾動(dòng)引起的塌方。

4)施工過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)生塌方的種種預(yù)兆，及時(shí)采取工程技術(shù)措施，在掘進(jìn)到地質(zhì)不良圍巖破碎地段，應(yīng)采取“先排水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤量測(cè)”的施工措施。

4 輸水隧洞除險(xiǎn)加固處理措施

4.1 加固處理方案

依照存在的問(wèn)題，為洞身加固做了詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)。實(shí)際設(shè)計(jì)中，選擇的加固方案為黏貼碳纖維布方案。在隧洞上游進(jìn)口做一施工圍堰，豎井進(jìn)行碳化處理，新建大壩至啟閉機(jī)房的公路及工作橋；洞身進(jìn)行回填及固結(jié)灌漿、止水修復(fù)、混凝土表面鑿毛處理，后內(nèi)襯碳纖維布，洞徑基本不變；拆除并重建出口閘室、消力池及交通橋；更換進(jìn)口檢修閘門和工作閘門的門槽埋件。該方案的優(yōu)點(diǎn)是直接對(duì)原建筑隧洞供水?dāng)嗨畷r(shí)間較短物加固，閘室、洞身及進(jìn)口段底板不需拆除，不需埋設(shè)鋼管。

4.2 洞身滲水處理

為了處理滲水現(xiàn)象，要對(duì)洞身進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，工序?yàn)椋夯嫣幚怼克⑿吕匣炷两缑嫣幚韯謱臃鬯⒏邚?qiáng)砂漿約1～2cm→養(yǎng)護(hù)。

洞壁裂縫：根據(jù)檢測(cè)報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)復(fù)查結(jié)果，對(duì)裂縫按規(guī)范進(jìn)行處理，縫寬<0.15mm者封閉處理；縫寬≥0.15mm 者均進(jìn)行灌漿處理。止水修復(fù)：沿伸縮縫鑿一梯形槽，深10cm，面寬25cm，底寬30cm，用扁鐵及膨脹螺栓壓10mm厚止水橡皮，梯形槽內(nèi)回填環(huán)氧砂漿。回填及固結(jié)灌漿：原隧洞洞頂未進(jìn)行回填灌漿，出口附近山體滲水嚴(yán)重。為加固圍巖，擬進(jìn)行固結(jié)灌漿，兼顧洞頂回填灌漿。灌漿孔排距 3m，每排4孔，梅花形布置，入巖1.5m。門槽埋件更換：更換工作門、檢修門門槽埋件，門槽二期混凝土拆除重建。洞身處理：內(nèi)壁均黏貼碳纖維布(除伸縮縫外)，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體變型能力和確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。從檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)洞身混凝土指標(biāo)偏低，碳化嚴(yán)重，鋼筋銹蝕等突出，建議沿洞身自下而上黏貼L—200型碳纖維布，黏貼之前整個(gè)內(nèi)壁的缺陷必須處理到位，然后用高強(qiáng)砂漿找平。黏貼碳纖維布的工藝過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)施工規(guī)程規(guī)范辦理。待黏貼完畢后外黏粗黃砂一層，增加粗糙面，便于外粉高強(qiáng)抗沖磨材料，粉刷厚度為10～20mm，使之形成整體，達(dá)到抗沖刷并保護(hù)碳纖維之目的，同時(shí)外觀顏色也與混凝土相近，也對(duì)城市供水水質(zhì)的環(huán)保提供了保障。出口閘室：出口閘室拆除重建，設(shè)工作門一道。出口消力池、公路橋拆除重建。

供水管埋設(shè)：根據(jù)該鎮(zhèn)的供水要求，在輸水隧洞出口工作閘前鋪設(shè)2根內(nèi)徑60cm、壁厚10mm的供水鋼管，與原供水管道連接。岔管與隧洞夾角為45°，為便于輸水管檢修，在兩根鋼管與供水管道連接處分別設(shè)2個(gè)控制閘閥。

4.3 后期運(yùn)行管理

為了保證輸水隧洞能夠有效運(yùn)行，除了在設(shè)計(jì)前進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，還要對(duì)輸水涵洞進(jìn)行有效管理。依據(jù)隧洞的實(shí)際情況，制定完善合理的管理制度，對(duì)輸水隧洞進(jìn)行定期的檢查、維護(hù)以及修理。這一工作分為進(jìn)口段、洞身段、出口段3個(gè)方面，依據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)這3個(gè)方面進(jìn)行分析，充分把握這3個(gè)方面的運(yùn)行工況，從而提出具體的處理措施。

5 結(jié) 語(yǔ)

參照該設(shè)計(jì)方案，有效的對(duì)該水庫(kù)輸水隧洞進(jìn)行了加固處理。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)有許多老舊水庫(kù)以及小水庫(kù)存在各種問(wèn)題，相關(guān)部門要定期的對(duì)這些水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，實(shí)際的除險(xiǎn)加固中，要事先對(duì)輸水隧道的實(shí)際情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出既經(jīng)濟(jì)又合理的加固方案，對(duì)水庫(kù)輸水隧道進(jìn)行有效加固，保證水庫(kù)的安全運(yùn)行。

[1]鄧?yán)?水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工進(jìn)度保證措施分析[J].內(nèi)江科技，2011(08):144.

[2]張紅艷,王世勇，過(guò)澤慧.聚丙烯纖維混凝土與土工合成材料在水利水電工程上的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2009(32)：325.

1007-7596(2014)03-0112-02

2013-12-12

田如軍(1975-)，男，貴州松桃人，工程師，主要從事水利水電工程建筑工作。

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