蔣　雁　付躍明

（永州市水利水電勘測設(shè)計院　永州市　425000）

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涔天河水庫灌區(qū)西河渡槽病險成因及加固處理對策

蔣雁付躍明

（永州市水利水電勘測設(shè)計院永州市425000）

【摘要】針對永州市涔天河水庫灌區(qū)西河渡槽目前存在的病險情況，具體分析了出現(xiàn)病險問題的原因，并提出具體加固處理意見，應(yīng)急處理方案實施后，取得了較好的成效。

【關(guān)鍵詞】西河渡槽病險成因分析加固措施涔天河水庫灌區(qū)

1　工程概況

涔天河水庫位于湘江上游的永州市江華瑤族自治縣東田鄉(xiāng)境內(nèi)，始建于1966年，1970年9月建成蓄水，為湖南省20世紀(jì)60年代所建的3個大型水庫之一。該水庫是一座以灌溉為主，兼顧發(fā)電、過木航運、防洪等綜合效益的大型水利水電工程，其控制流域面積2 423km2，多年平均徑流量26億m3，總庫容1.05億m3，設(shè)計灌溉面積1.13萬hm2（17萬畝），實際灌溉面積0.57萬hm2（8.5萬畝），發(fā)電裝機容量2.25萬kW。

西河渡槽是涔天河水庫灌區(qū)內(nèi)最大的一處渠系建筑物，于1970年11月正式建成，至今已運行超過45年；西河渡槽為“U型”薄殼、排架支座式渡槽，全長948m，共有72個排架支座，最大高度26m，一般高度（21～23）m，原設(shè)計流量5.1m3/s，控制灌溉面積0.76 萬hm2（11.41萬畝）。

2　存在的主要問題

涔天河水庫灌區(qū)西河渡槽雖已運行40多年，但至今沒有進(jìn)行過大修，受當(dāng)時技術(shù)條件限制，該工程的設(shè)計、施工均存在較大缺陷，整個建筑物已嚴(yán)重老化，由于近幾年極端天氣頻現(xiàn)，該渡槽的病險狀況愈發(fā)嚴(yán)重，2014年2月出現(xiàn)了渡槽排架支座開裂和槽身位移量突增等異常變化情況，局部結(jié)構(gòu)也存在可能失穩(wěn)塌落的危險。經(jīng)現(xiàn)場勘查，西河渡槽存在多處安全隱患，主要表現(xiàn)為：

（1）排架支座柱頂部混凝土開裂。如40#、50#、54#、64#排架支座柱頂部混凝土開裂情況較嚴(yán)重；

（2）槽身錯位。如位于1#、2#、40#、50#、52#、53#、54#、64#排架支座柱頂部上槽身間接觸部發(fā)生錯位；

（3）槽身露筋。如2#槽端頭混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕嚴(yán)重；

（4）槽身混凝土老化、開裂引起渡槽漏水；

（5）止水橡皮老化開裂引起渡槽漏水；

（6）進(jìn)口漸變段側(cè)墻開裂、基礎(chǔ)漏水嚴(yán)重。

從上述西河渡槽存在的病險問題來看，對該渡槽的加固維修迫在眉睫。

3　病險成因分析

根據(jù)西河渡槽的運行歷史、周邊環(huán)境的實際情況，以及排架支座開裂和槽身形變的具體狀況分析，導(dǎo)致西河渡槽排架支座開裂和槽身發(fā)生位移突變的主要原因為：

（1）施工誤差的影響。由于該渡槽建設(shè)處于20世紀(jì)大躍進(jìn)時期，為群眾運動興建，存在施工技術(shù)落后、施工條件簡陋，施工精度不高，排架柱施工放樣時誤差太大等問題，如槽身吊裝沒按設(shè)計要求準(zhǔn)確安放到排架支座中心線位置，偏差較大，導(dǎo)致排架支座受力不勻。放樣誤差的問題在吊裝槽身時就已發(fā)現(xiàn)，雖然施工方對誤差較大的排架支座及時在已完工的排架支座（柱體）側(cè)進(jìn)行了加寬處理，后期澆筑混凝土并與已完工排架支座（柱體）之間采用錨筋進(jìn)行了聯(lián)接，但經(jīng)多年運行，加之日曬雨淋，渡槽槽身混凝土熱脹冷縮，后加寬部分混凝土與原支座（柱體）之間自頂部裂開、鋼筋外露，裂縫最大寬度為5 cm左右，導(dǎo)致槽身與排架支座頂部錯位失穩(wěn)。其它未加寬支座因槽身混凝土熱脹冷縮的原因也或多或少存在錯位的情況，問題比較突出的主要是1#、2#、53#排架柱。

（2）自然因素的影響。渡槽本身走向和周邊環(huán)境的差異，使得排架支座、槽身東南向與西北向所受自然因素的影響不同，在同荷載情況下，渡槽略偏向東南方向。冬春冷暖變化快、溫差大，并持續(xù)低溫（2014年2月6～23日中有7天在0℃以下），導(dǎo)致渡槽排架支座開裂和槽身變形量在2月份出現(xiàn)明顯增大癥狀，而2月底至3月中旬在氣溫比較均衡的情況下，所觀測的槽身沒出現(xiàn)位移加劇現(xiàn)象。

（3）工程老化的影響。施工中渡槽底部與排架頂部的接觸墊層采用的是油毛氈或混用鋼板與油毛氈，已運行約45年，油毛氈、鋼板、排架支座、槽身等均老化嚴(yán)重、銹蝕變形，在溫度發(fā)生變化、渡槽受熱脹冷縮的影響時，渡槽底部與排架頂部的摩擦力加大，導(dǎo)致加寬排架支墩開裂和幾段槽身發(fā)生位移。

（4）人類活動的影響。在渡槽排架下和排架基礎(chǔ)附近，當(dāng)?shù)卮迕耜懤m(xù)新建了近20棟住房，新建了2個化糞池（深度在3m以上），打了2口深水井，這些人類活動影響了地基的承載能力和穩(wěn)定性。

4　加固處理措施

通過對西河渡槽存在的上述問題及其成因的認(rèn)真分析，認(rèn)為渡槽存在運行安全隱患，必須進(jìn)行除險加固處理。為了確保西河渡槽能安全運行和發(fā)揮最大效益，其加固處理方案應(yīng)從當(dāng)前應(yīng)急和長期處理兩個方案考慮。

為了確保渡槽當(dāng)年能通水灌溉，受永州市涔天河水利水電管理局的委托，針對渡槽運行現(xiàn)狀，我們提出了應(yīng)急處理措施。對發(fā)生開裂（1#、2#、7#、40#、52#、53#、54#、64#）的排架進(jìn)行加固處理、對已失效的止水橡膠進(jìn)行更換、對槽身和進(jìn)出水口的漏水問題根據(jù)不同類型分別處理。據(jù)估算西河渡槽應(yīng)急處理共需資金為70余萬元，其具體加固方案如下。

4.1渡槽排架支座加固處理

針對渡槽排架支座（柱體）錯位失穩(wěn)的問題，本次設(shè)計根據(jù)實際情況主要采用兩種措施進(jìn)行加固：

（1）對已采用混凝土加寬的支座開裂的柱體采用鋼箍進(jìn)行緊固固接，柱體之間裂縫采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行填充。施工措施詳如圖1。

圖1　排架柱頂部鋼箍固接施工圖

（2）對未加寬支座因槽身混凝土熱脹冷縮而錯位的1#、2#、40#、50#、53#排架支座（柱體），主要采取對排架支座（柱體）外包鋼筋混凝土的措施進(jìn)行加固。施工措施詳見圖2。

4.2渡槽槽身裂縫修補

槽身裂縫主要采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補。環(huán)氧砂漿施工時先用尖鑿將修補面打毛，清水洗凈，充分濕潤，待混凝土表面干燥后，先涂一層環(huán)氧漿液，然后澆搗環(huán)氧砂漿。環(huán)氧材料不宜一次性拌制過多，應(yīng)隨拌隨用，漿液在20min內(nèi)用完，砂漿在40min內(nèi)用完。環(huán)氧砂漿的溫度保持在35℃左右，施工后6h進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)在25℃左右，養(yǎng)護(hù)時間不少于3d。

圖2　排架柱頂端外包混凝土施工圖

環(huán)氧砂漿修補施工具體技術(shù)要求詳見圖3。

圖3　環(huán)氧砂漿施工圖

4.3渡槽伸縮縫止水修補

針對伸縮縫止水橡皮老化開裂漏水的問題，主要采取更換止水橡皮的措施進(jìn)行處理。施工措施及要求詳見圖4。

圖4　渡槽接縫止水施工示意圖

5　結(jié)　語

涔天河水庫灌區(qū)西河渡槽上述應(yīng)急處理設(shè)計方案出臺后，得到了永州市水利局有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家的認(rèn)可。2014年6月永州市涔天河水利水電管理局根據(jù)提出的加固設(shè)計方案，共投入60多萬元完成了對西河渡槽的加固處理，從目前觀測的情況來看，渡槽加固處理的效果顯著，工程運行良好。但考慮到西河渡槽等涔天河灌區(qū)渠系建筑物已運行了45年多，接近混凝土結(jié)構(gòu)的報廢年限，建議由永州市涔天河水利水電管理局委托有水利工程安全檢測資質(zhì)的單位對西河渡槽及灌區(qū)其它渠系建筑物進(jìn)行一次全面檢測，然后由具有水利水電勘測設(shè)計資質(zhì)的設(shè)計單位根據(jù)其檢測結(jié)果，并結(jié)合涔天河水庫擴建后整個新灌區(qū)的項目建設(shè)情況，具體提出涔天河水庫原老灌區(qū)工程渠系建筑物的長期處理或新的建設(shè)方案，以確保灌區(qū)工程的正常運行和農(nóng)業(yè)灌溉的需要。

作者簡介：蔣雁（1986-），男，大學(xué)本科，工程師，從事水電設(shè)計工作。

收稿日期：（2016-03-24）