付仕余梁經(jīng)緯

（1.湖南省水利水電科學研究所長沙市410007；2.湖南省大壩安全與病害防治工程技術研究中心長沙市410007）

湖南省小型水庫土石壩涵管滲漏原因及處理方法調查研究

付仕余1，2梁經(jīng)緯1，2

（1.湖南省水利水電科學研究所長沙市410007；2.湖南省大壩安全與病害防治工程技術研究中心長沙市410007）

壩下涵管是土石壩的心血管，其質量好壞直接關系到工程安全。文章通過對湖南省751座小型病險水庫土石壩壩下涵管進行檢查，分析總結了壩下涵管滲漏的主要原因，并對現(xiàn)有壩下涵管滲漏處理方法進行了對比分析，針對不同壩高提出了經(jīng)濟合理的處理方法，為湖南省小型水庫土石壩壩下涵管除險加固工程實施提供了技術支持。

小型土石壩壩下涵管滲漏處理方法調查研究

引言

湖南省共有大中小型水庫14 121座，其中建國以來30年建成的占90%，小型水庫占97%，土石壩近90%，經(jīng)過多年運行這些工程或多或少存在一些問題，為此國家投入巨資，對全省病險土石壩進行除險加固，消除病害，確保安全運行。盡管如此，眾多土石壩的安全隱患仍未得到根除，特別是涵管老化、滲漏問題，不僅影響工程經(jīng)濟效益，甚至可能導致垮壩，給人民生命財產(chǎn)及國民經(jīng)濟造成極大損失，甚至影響社會穩(wěn)定。

涵管是指在土石壩下面埋設洞形或管形的建筑物，是水庫、湖泊、山塘灌溉、供水、放空的重要輸水建筑物，是土石壩的心臟，其質量直接影響土石壩的安危。壩下涵管經(jīng)過多年運行部分或已完全堵塞，失去或影響其輸水功能，但更多的是產(chǎn)生滲漏，從而帶走土石壩體填筑土石料，影響或嚴重影響工程的安全運行。湖南省土石壩涵管問題突出，數(shù)量巨大，但加固改造資金有限，對土石壩涵管滲漏原因未進行深入研究，涵管除險加固技術很多，但尚缺乏理論基礎，難以在全省推廣應用。

為了解湖南省小型水庫土石壩涵管運行情況，本文對湖南省14個市（州）751座小型水庫壩下涵管進行了調查，分析總結土石壩涵管滲漏的主要原因，并對湖南省現(xiàn)有涵管除險加固處理措施進行評價分析，在此基礎上針對不同壩高提出經(jīng)濟合理的處理方法。

1 湖南省小型水庫土石壩涵管運行情況調查

為了解湖南省小型水庫土石壩涵管運行情況，在2015年12月～2016年3月底期間，湖南省大壩安全與病害防治工程技術研究中心分3個小組對全省14個市（州）的89個縣（市、區(qū)）751座水庫壩下涵管進行了檢查，各市州檢查水庫數(shù)量見附表。檢查結果表明，65%的水庫大壩涵管存在堵塞現(xiàn)象，失去或影響輸水功能；22%的壩下涵管存在滲漏問題，其中5%存在集中滲漏現(xiàn)象；僅有13%的水庫大壩涵管還能繼續(xù)使用。

2 涵管滲漏原因分析

湖南省大多數(shù)小型水庫[特別是?。↖I）型水庫]涵管采用砌石（磚）管、竹筋混凝土管、混凝土預制管和鋼筋混凝土管等；由于建設年代久遠，大部分工程建設標準低、施工質量差，加上運行多年后工程老化、管理不善和年久失修等，致使涵管發(fā)生老損、斷裂、產(chǎn)生滲漏，甚至大量漏水，集中滲漏帶走土石堤壩體填筑土料，將嚴重影響工程的安全運行，且土石堤壩搭配的涵管內徑通常較小，相當一部分無法進人檢修，大部分需要整體更換。

附表湖南省各市州檢查水庫數(shù)量統(tǒng)計表

3 涵管滲漏處理方法對比分析

根據(jù)調查，湖南省涵管滲漏處理方法有明挖法、頂管法、軟襯法、定向鉆法等施工方法，其優(yōu)缺點如下：

（1）明挖法:是破壩開挖土體的一種施工方法，根據(jù)涵管的埋設深度以及土壩土體的物理力學性質，確定開挖截面，將壩體涵管底以上的土體全部挖除，拆除破舊的老涵管，再按設計要求進行新涵管的澆筑（鋪設）。

該方法對土壩的擾動較大，同時開挖斷面大，土方工作量大，施工工期長、工序多，季節(jié)性強。另外，明挖法在施工過程中若遇雨天則不能施工，即使在冬季施工，若遇連續(xù)下雨，土體水分飽和，也將面臨滑坡塌方的危險，如果施工進度計劃控制不好，還會影響工程質量，危及汛期工程的安全度汛。目前土石堤壩涵管更換一般采用明挖法（即“切壩換涵”）。

（2）頂管法:是在土壩下游側開挖一部分壩體，構筑頂管工作坑及支承頂墩，用經(jīng)緯儀和水準儀校正方位和高程后，用液壓千斤頂將鋼管逐節(jié)頂進土壩形成輸水涵管的施工方法。

頂管法采用機械化施工，不需破壩，工藝簡單，施工方便，基本不受雨季的制約，施工速度快，效果好，對原壩體基本不產(chǎn)生整體擾動，對周圍建筑物不產(chǎn)生破壞。但工程造價比明挖法無明顯優(yōu)勢，且頂管施工工藝對涵管強度要求高，通常只能采用鋼筋混凝土或水泥管，易發(fā)生動水侵蝕，使用壽命有限，且水力條件較差。

（3）軟襯法:是先對采用軟襯法施工的涵管內部進行清理，用速格墊預制為內襯墊，用機械設備牽引入涵管，然后注水或充氣將襯墊撐起。采用高徽漿等灌漿材料將速格墊與管道之間的空隙填充。高徽漿等灌漿材料固化后，速格墊便與管道內壁錨固在一起，形成內襯結構，起到防滲維護作用（附圖）。

附圖軟襯法示意圖

該方案具有如下優(yōu)勢：速格墊是一種高分子樹脂材料，性能穩(wěn)定，經(jīng)科學配制，即使在特別惡劣的環(huán)境下，也能保證產(chǎn)品安全持久的密封性能；突出的耐化學腐蝕性能與優(yōu)良的耐磨性能，使用壽命長；良好的抗撕裂性能與良好的抗熱變形性能，能夠適應二次變形；優(yōu)良的抗壓與性能高密度防滲透性能，防滲效果顯著；內襯表面光滑，糙率系數(shù)小，可提高輸水能力；施工無需開挖土方，快捷省工；但工程造價比明挖法無明顯優(yōu)勢，且軟襯法要求涵管本身的結構強度滿足安全要求。

（4）定向鉆法：屬于非開挖牽引技術，是傳統(tǒng)管線施工方法和油田定向鉆井技術的結合，多用于河流和水道的穿越、大型油氣管網(wǎng)建設、城市燃氣和供水工程等，如西氣東輸?shù)葒抑卮蠊こ探ㄔO中均應用了該技術。定向鉆法具有以下特點：速度快，不受場地、季節(jié)限制；精度高，易于調整方向；投資省，工程造價比普通施工方法低。

4 不同壩高相應的處理措施

根據(jù)全省調查分析，筆者認為以上施工方法具有一定的適應性，建議在小型病險水庫土石壩壩下涵管除險加固處理中，選擇相對合適的施工方法，對工程質量、進度和經(jīng)濟效益將產(chǎn)生一定的影響。就不同壩高而言，經(jīng)綜合分析，壩高5 m以下的，可以采用明挖法，定向鉆法、頂管法亦合適；壩高（5～15）m的，采用定向鉆法、頂管法優(yōu)于明挖法；壩高15 m以上的，采用頂管法、軟襯法比較合適；有比較緊迫的進度要求，且涵管本身的結構強度滿足安全要求的，采用軟襯法比較合適。

5 結論

本文通過對湖南省751座小型病險水庫土石壩壩下涵管進行檢查，分析總結了壩下涵管滲漏的主要原因是工程老化、管理不善和年久失修，分析評價了現(xiàn)有處理方法的適用性，在此基礎上提出了不同壩高下相應的壩下涵管除險加固措施，對湖南省小型水庫大壩除險加固的實施具有一定現(xiàn)實指導意義。

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2016-10-09）

付仕余（1968-），男，湖南衡陽人，大學本科，高級工程師，主要從事大壩安全管理及大中型灌區(qū)、農(nóng)田水利建設管理研究工作，手機：13873113908。