水庫涵管除險加固施工技術分析

（鹿寨縣水利局，廣西柳州 545600）

水庫項目建設環節中，水庫放水涵管屬于核心和基礎性裝置，在我國已經建成的多個水庫工程項目中，由于項目長期持續性運行，水庫涵管存在諸多病險問題，須對水庫涵管進行除險加固施工。水庫涵管在實現除險加固施工期間，面臨構造復雜、危害性大、施工難度大等現狀，為了保證涵管除險加固施工質量合格，需要施工部門及作業人員充分掌握水庫涵管除險加固施工技術的應用要點，通過高效、科學的除險加固施工，保證水庫和涵管在后續運行中安全性與穩定性。

1 水庫涵管險情形成原因

1.1 水庫涵管缺乏必要的管理維護

目前部分水庫工程項目建設時間較早，經過長時間、持續性的運行，水庫涵管會受到大氣及水流沖刷作用的影響，使涵管管身的混凝土呈現蜂窩麻面狀，混凝土強度顯著下降。

涵管啟閉設施及鋼閘門均存在不同程度的氧化銹蝕，還有部分涵管在調度運行過程中出現不規范操作，導致管內存在明滿交替的流態，管壁在不良流態的影響下，產生嚴重破壞[1]。在水庫實際運行期間，對水庫涵管缺乏定期、動態的檢查，無法及時發現涵管問題，對涵管缺乏維修保養，使水庫涵管長期帶病運行、帶險運行。

1.2 水庫涵管設計施工缺乏規范性

水庫工程發展初期，部分水庫工程受到建設時期有限的環境條件影響，同步受到工程建設環節不夠先進的施工工藝、施工設備及施工材料等局限，導致水庫涵管在設計施工期間存在不規范情況，整體設計不符合有關規范要求，使大壩在后期運行過程中存在諸多安全隱患。

首先，目前水庫涵管保持多種多樣的結構，但部分結構形式不符合有關設計要求，一些水庫涵管直接購置預制管，管體強度不符合設計要求，部分涵管由石灰砂漿砌成，一小部分涵管為竹管或木管。以上問題均影響涵管運行質量，威脅大壩安全。

其次，部分涵管周邊未嚴格按照要求設置節水設施，導致有庫水順著涵管的外壁不斷滲流，長期會導致涵管周邊出現大量空洞，引發壩體跌窩[2]。

再次，部分涵管的管身未按照相關規范設置沉降縫、伸縮縫，未對部分涵管接頭進行有效處理，使接頭或管身由于擠壓作用發生破裂。在放水時，涵管會出現內水外滲情況，在關閘時，壩體水會向涵管中倒滲。水庫長時間運行過程中，易在涵管中形成空洞，在沒有及時維護情況下，空洞會不斷擴大，最終引發壩體坍塌。

最后，部分水庫在擴建工程施工過程中，只注意加高大壩，不關注對老壩體中分布的涵管情況進行加固處理，只是單一向外部接長涵管。在大壩加高施工后，水壓力、土壓力均會進一步增加，進而引發涵管破裂問題。

2 水庫涵管除險加固施工技術

由于水庫涵管深埋在壩下，部分水庫在最初設計施工階段存在材料缺失情況，因此，應明確涵管存在的問題。

針對水庫涵管實現除險加固施工，其首要前提應明確涵管有無問題存在。水庫涵管存在的問題不同，需要對應實施不同的涵管加固技術進行有效處理。

第一，涵管原先結構不存在較大問題情況下，對涵管實現防滲和加固處理，可通過進口開挖重填黏土并夯實以防滲水或增設截水、在涵管外部進行灌漿等方法進行施工處理。

第二，涵管原本結構存在嚴重的破壞，小管徑的涵管在壩中斷裂情況下發生錯位，在加固施工中應先封堵并挖出舊涵管，重建放水建筑物。

第三，部分水庫涵管不存在結構性問題，在處理期間主要措施是維修加固。

第四，涵管不存在明顯的滲漏問題，在涵管加固處理期間無須進行防滲處理，應在涵管出口部位實現開挖作業后加強反濾工作，保證水庫大壩可穩定滲透。

2.1 充填灌漿處理技術

舊水庫涵管由于兩側回填土存在不均勻沉降或不密實等問題，易在水庫蓄水后涵管外部四周產生滲漏通道，如果滲漏問題沒有及時解決，水庫長時間運行后會在涵管外圍發生空洞。因此，為了確保壩體可以安全、穩定使用，應涵管和壩體保持高度緊密結合。水庫涵管局部性隱患范圍及隱患性質明確后，應用充填灌漿技術進行處理。以充填灌漿技術實現施工期間，應先精準定位涵管的位置，同步應準確把握涵管裂隙范圍及外部空洞情況。再結合涵管缺陷狀況對孔位布置進行定位，確定漿液材料、灌漿壓力等各項技術指標。

除險加固施工期間，孔位間的排距應保持在1～1.5 m區間內，孔深需要超過涵管底部1 m以上。在灌漿施工期間，灌漿壓力應≤0.05 MPa，以確保壩體安全，防止發生新缺陷。為了獲得更好的灌漿效果，每個孔位均應進行多次復灌，復灌次數應超過3次，每2次復灌之間的間隔應≥5 d，灌漿材料主要為黏土，使用的水泥量占干料量約15%[3]。

2.2 高壓噴射灌漿節水施工技術

如果水庫涵管管壁發生接觸性滲漏問題，在除險加固施工期間，可通過高壓噴漿節水處理技術進行施工，此技術主要通過高壓液漿或高壓水產生高速噴射流束。在對地層土體進行沖擊、破碎及切割操作后，在其中充填或摻混入水泥基質漿液，構建板墻狀凝結體或柱狀凝結體，以確保水庫涵管的承載能力及防滲能力能夠得到有效提升。在水庫涵管除險加固施工期間，通過高壓噴射漿液可以對地板下部及涵管周邊土層實現防滲加固處理，以免壩體和涵管相互接觸部分出現滲漏問題。

2.3 倒掛井增設節水環施工技術

若水庫涵管順著管壁存在突出的接觸滲漏問題，應在除險加固施工期間實現截滲處理，將節水環增設于管壁外部，以起到良好的防滲作用。由于水庫涵管埋在地下深層，若進行明挖處理，會耗費大量時間，且會面臨較大風險，因此，可通過倒掛井施工方法實現開挖。

倒掛井主要以人工開挖方法實現施工，操作技術相對簡單，不需要借助大型設備及相對專業的技術。因此，整個施工較為便利，基本上不會受水庫洪水影響，可顯著縮減土石方開挖質量，整個加固施工建設周期及施工成本均顯著減少。

2.4 防內水外滲施工技術

水庫涵管的內部有明顯的裂縫、混凝土剝落等情況，涵管在實際使用期間易發生內水外滲問題。

如果涵管具有較大的管徑，可通過取丙乳或其他相關聚合物水泥砂漿進行抹面操作，可同步配合應用嵌縫處理技術；如果涵管具有比較小的管徑，無法容納一名施工人員，可通過套管法對舊的水庫涵管進行加固處理。

具體施工中，需要將一根比原涵管直徑小的管道安裝在原涵管中，在套管法應用下，安裝的管道可滿足過流需求。完成套管安裝工作后，應將套管兩側全部封堵上，在此基礎上，套管和原涵管兩者空隙可以通過預埋骨料灌漿或填充水泥砂漿法加以解決，以防涵管發生滲漏問題[4]。涵管進口部位實現開挖后應重填黏土，加以夯實，以充分起到防滲的作用，可在黏土中添加約15%的水泥，促使黏土具有較好的防水性。

2.5 拆除原涵管及新建施工技術

在涵管新建施工處理期間，對原涵管進行挖除處理。通常情況下，新建涵管主要基礎為基巖，涵管前半部分具有條件相對優良的基巖，在此位置可進行節水環的設置，通過截滲可防止涵管發生滲漏問題。在新建涵管加固施工期間，需要在基巖中埋入涵管，應選擇合適的壩肩。施工人員需要在基巖中挖槽，所挖明槽中埋入涵管后，進行密實振搗。在涵管上部進行混凝土保護層施工，保護層厚度應大于20 cm，若壩高具有較大的管徑，需配鋼筋，根據不同巖面情況，可將混凝土面設計為斜面。

2.6 將原涵管改為虹吸管

在原涵管受破壞程度較為嚴重情況下，可將原涵管設計改為虹吸管。虹吸管的工作原理主要是利用排氣管抽出虹吸管中分布的空氣，在管道中構建一個真空環境，在氣壓作用下可使上游的水從進水管口流向下游，進而持續水循環，管道中分布的真空環境對管道氣密性提出了較高要求。水的溫度過高會產生汽化現象，因此，虹吸管不可安裝在溫度較高的部位。

3 結語

水庫在我國水利工程建設中是重要的基礎建設，由于我國水庫建設時間相對較早，施工工藝較為滯后，水庫經過長時間使用出現了較多問題。病險水庫隱患是觸發災情的一項重要潛在危機，水庫涵管帶病害運行會嚴重威脅大壩安全。為了保證水庫更安全、可靠運行，需要高度關注目前水庫涵管存在的各種病害，針對水庫涵管采取科學的除險加固施工技術，以有效消除安全隱患。