關門山水庫輸水洞維修加固設計要點淺析

任思飛

(北大荒建設集團有限公司直屬三公司，哈爾濱 150000)

1 工程概況

關門山水庫位于延壽縣城東北34km，延壽縣與方正縣邊界，螞蟻河的左岸一級支流大柳樹河中下游。壩軸線中心點地理坐標為E128°31′35＂，N45°40′20＂。水庫流域面積為190km2，占大柳樹河流域面積88%。

關門山水庫是一座以防洪、除澇、灌溉為主，結合發電、養魚等綜合利用的中型水庫。

水庫樞紐工程由土壩、溢洪道、輸水洞及電站組成。

關門山水庫原設計是以防洪、除澇、灌溉為主，兼顧發電、養魚等綜合利用的中型水庫。總庫容4104×104m3，原設計灌溉面積3000hm2；可保護下游四個村屯，保護人口4800人，保護省級尚志市至方正縣公路，保護耕地2000hm2。水庫設計進行一級控制泄流，下游除澇按10a一遇洪水控制泄流50m3/s；水庫養魚水面273hm2。

關門山水庫正常蓄位為155.90m，相應庫容3360×104m3；死水位為147.0m，死庫容375×104m3；水庫調節庫容2985×104m3。按上述規模復核水庫可灌溉水田面積2447hm2，灌溉保證率為76%，多年平均灌溉供水量2125×104m3。

2 險情產生原因分析

關門山水庫2010年竣工后，經過8年運行，又出現了新的險情，對險情需要進行維修加固工程設計現狀輸水洞鋼板襯砌長度87.3m，斷面尺寸1.6 m ×1.4 m，經過8年的運行，現進口鋼板右側多處凹凸，鋼板與混凝土灌漿產生脫離造成空腔，經觀察有12塊板.而且鋼板銹蝕嚴重，焊接處產生多處裂縫，放水時鋼板震動后加重損壞，需對鋼板進行更換，洞進出口及分叉管處也要加固處理。

由于輸水洞洞壁混凝土與襯砌鋼板間的混凝土灌漿沒達到效果，產生空隙，洞節間原來止水老化脫離，在水壓力作用下裂縫滲水，水量累計到鋼板與洞壁間的縫隙中.鋼板長期沒有進行防腐處理，銹蝕嚴重，強度降低，水壓力達到一定強度，使鋼板產生變形產生凹凸.鋼板接縫間銹蝕嚴重，產生腐蝕裂縫，最后導致在此處滲水。

目前滲漏水量不大，大壩沒有形成滲流通道，沒有對土壩造成威脅，但也要及時采取維修措施，確保大壩的安全。

3 輸水洞鋼板襯砌方案比較

對襯砌進行方案一回填灌漿+鋼板襯砌和方案二回填灌漿+鋼管襯砌兩個方案進行方案比較，分別對投資、襯砌變形大小、施工作業空間等方面進行比較。

方案一：回填灌漿+鋼板襯砌

拆除廢棄鋼板，鑿除原回填混凝土，鋼板2m一節，尺寸1.4×1.6m，厚度10mm,每節在洞外焊接好成矩形再推至洞內，每節再焊接在一起。

鋼板襯砌好后進行回填灌漿，灌漿孔采用梅花形布置，孔距2m，灌漿中心線分別為洞頂、洞底及兩側的中心。

待回填灌漿完全達到強度后，在洞頂形成圓心角82°范圍內最后進行接觸灌漿處理。

發電洞有兩組分叉管組成,洞徑1.0m,進行鋼管襯砌,并進行回填灌漿.

方案二：回填灌漿+鋼管襯砌

拆除廢棄鋼板，鑿除原回填混凝土，鋼管2m一節，鋼管直徑1.5m，厚度10mm,在每節鋼管下游側接縫處及中部各設置一道加勁環，與鋼管焊接在一起。加勁環寬度100mm,厚度15mm.

鋼管襯砌好后進行回填灌漿，灌漿孔采用梅花形布置，孔距2m，灌漿中心線分別為洞頂、洞底及兩側的中心。

待回填灌漿完全達到強度后，在洞頂形成圓心角82°范圍內最后進行接觸灌漿處理。

發電洞有兩組分叉管組成,洞徑1.0m,進行鋼管襯砌,并進行回填灌漿。

方案一投資略高于方案二。

方案一鋼板襯砌變形大，施工空間適中；

方案二經濟適用,鋼管襯砌變形小,施工空間適中。

綜上所述，方案一投資高、襯砌變形大、施工空間適中，推薦方案二[1]。

4 襯砌設計要點

原輸水洞分為灌溉洞和發電洞，灌溉洞長87.3m，斷面尺寸為1.6×1.8m，共分8節，發電洞共兩組，為圓洞。洞直徑為1.2m，以分叉管為分界，長度為15m，22.5m。

灌溉洞進行鋼管襯砌，以工作閘門為起點，洞出口為終點，襯砌直徑1.5m，鋼管采用Q235-C級鋼，壁厚10mm.單節鋼管長度為1.5m，每節中間部分各設一道加勁環，加勁環寬度100mm，厚度15mm.每段鋼管最后焊接在一起，采用單面焊接。

在原混凝土洞節接縫處，拆除原來破損的止水，重新做止水，分封內空隙塞閉孔泡沫板，內設紫銅止水片，寬度30cm，厚度1.5mm.每整節鋼管在洞接縫處外側采用SR防滲蓋片做鋼管的表層止水，寬度200mm，厚度8mm。鋼管內外做防腐處理。

在原混凝土洞節接縫處，拆除原來破損的止水，重新做止水，分封內空隙塞閉孔泡沫板，內設紫銅止水片，寬度30cm，厚度1.5mm.每整節鋼管在洞接縫處內側采用SR防滲蓋片(三元乙丙橡膠)做鋼管的表層止水，寬度200mm，厚度8mm。鋼管內外做防腐處理。

發電洞從分叉管開始至出口進行鋼管襯砌，過渡段采用錐形鋼管，尺寸從1.5m過渡至1.0m，出口段直徑為1.0m鋼管，厚度10mm。

全洞鋼管襯砌與原混凝土洞壁間都要進行回填灌漿，灌漿共布置4排，共計124個孔?；靥罟酀{達到一定強度后，在洞頂鋼管與外包混凝土間再進行接觸灌漿，使鋼管與混凝土間不產生脫空.

原混凝土洞壁有裂縫處進行補強。

在洞進口與出口處，用鋼板對回填混凝土回填進行封堵，先在洞壁打錨筋，鋼板與錨筋焊接固定在洞壁處，再把封堵鋼板與襯砌鋼管焊接在一起[2]。

5 結 論

關門山水庫已于2019年春季前施工完成，經歷了一個灌溉周期的運行，目前運行良好。