詹蓉 珠海市斗門區(qū)城鄉(xiāng)防洪設(shè)施管理和技術(shù)審查中心

1.工程概況

珠海市斗門區(qū)七宗水庫除險加固工程納入《廣東省水利廳關(guān)于商請加快小型水庫除險加固攻堅行動的函》（粵水建設(shè)函〔2020〕769號）范圍內(nèi)，按要求2021年底前基本完工，2022年4月底前全面完工并驗收。為確保完成工作節(jié)點，保證水庫安全運行，本工程于2021年3月正式開工，王保水庫即為七宗水庫中的一宗。

王保水庫位于珠海市斗門區(qū)，建成于1974年9月，主、副壩均為均質(zhì)土壩，最大壩高分別為21.8m和10.0m，正常蓄水位為27.0m，死水位為12.92 m，水庫設(shè)計總庫容為373萬m3，王保水庫庫區(qū)集雨面積為3.11km2，設(shè)計灌溉面積2474畝，防洪保護面積6000畝，是一座以防洪、灌溉為主的?。?）型水庫。它不僅是“黃楊八景”之一金臺寺景區(qū)的唯一交通出行通道，更為下游重金打造的宋城演藝度假區(qū)汛期安全保駕護航。

王保水庫建有一高一低兩座放水涵管。低涵位于主壩0+145 處，為內(nèi)襯鋼板的有壓圓形管，直徑為700mm，進程高程14.686m，出口高程12.00m；高涵位于主壩0+100處，為漿砌石方涵，斷面尺寸為0.5m×0.9m，內(nèi)襯圓形鋼管的直徑為300mm，出口底高程18.3m。兩座涵管的進口均設(shè)有轉(zhuǎn)動門蓋。1986年4月底，通過采用承插灌漿法，對原漿砌石低涵進行套管修復(fù)，至本次除險加固周期已時隔35年之久。

2.壩下放水涵管存在的問題

根據(jù)2016年王保水庫安全鑒定報告顯示，放水涵管存在的主要問題是出口閥門老化銹蝕、啟閉困難，進口閥門的啟閉機型式老舊，運行操作不便。由于安全鑒定期間，水庫因供水需要未能降至相應(yīng)管涵水位，故安全鑒定單位未對管道內(nèi)部進行檢測，管道接口、變形等情況不詳?？紤]到壩下埋管使用條件惡劣，且運行時長較長。為準(zhǔn)確掌握管道實際情況，水庫管理單位配合將庫區(qū)水位降低至管道以下，通過CCTV內(nèi)窺技術(shù)詳細檢測管道。

根據(jù)CCTV 檢測報告（詳見表1)，涵管銹蝕嚴(yán)重且局部管道接縫處有下沉錯位，應(yīng)已發(fā)生滲漏，長此以往，水庫中的水會沿管壁與壩體土之間接觸面產(chǎn)生集中滲流，不僅造成水庫水量的損失，而且抬高了壩身的浸潤線或引起壩體土的滲透變形，最后可能導(dǎo)致壩體的沉陷、坍塌和滑坡，更嚴(yán)重者會導(dǎo)致潰壩事故。針對該涵管的現(xiàn)狀情況，應(yīng)制定合理可行的修復(fù)方案。

3.壩下放水涵管傳統(tǒng)修復(fù)方式分析

壩下放水涵管滲漏是病險水庫中較為常見的問題，針對壩下輸水涵管修復(fù)加固方法有多種，其中傳統(tǒng)修復(fù)方式如下：

（1）補強灌漿法：適用于現(xiàn)狀涵管自身結(jié)構(gòu)未發(fā)生破裂，只是止水部位、接頭設(shè)置不良的涵管，可考慮采用外灌漿、內(nèi)補強的方式進行處理。即采用環(huán)氧砂漿等粘合材料把涵管接頭進行修補加固，具備相應(yīng)的強度和防滲性能后再對涵管外壁四周與土體接觸部位進行灌漿處理，通過灌漿充實其管壁四周的空隙，進而與壩體良好結(jié)合，重新發(fā)揮涵管功能[2]。

（2）管內(nèi)套管：適用于管徑較大的管涵。當(dāng)涵管已破裂、滲漏、腐蝕較嚴(yán)重，一般采用鋼管內(nèi)套或是新型柔性內(nèi)襯[3]。不論是鋼管內(nèi)套或是新型柔性內(nèi)襯法，二管（管與內(nèi)襯）之間的空隙用混凝土或水泥砂漿堵塞，再進行充填灌漿處理。鋼管套管法作為傳統(tǒng)方法在水庫大壩舊輸水管多有采用，缺點是明顯減少原管道過水?dāng)嗝妫軓捷^小不宜采用，也不宜重復(fù)套管。新型柔性內(nèi)襯法雖對于原管道過水?dāng)嗝嬗绊懖淮螅珜τ诠芸p發(fā)生錯位的管道卻不適用。

圖1 涵管內(nèi)照片

（3）開挖重建：對于涵管已破裂、滲漏、腐蝕較嚴(yán)重，無法修補，采用將原涵管進行開挖，重建新涵管。該方法對壩體自身密實度傷害較大，且工期較長，嚴(yán)重影響水庫防洪及水庫供水。

（4）頂管法：適用于土壩，是原管無法修復(fù)加固，根據(jù)輸水需要重新頂置管道，取代原來輸水管道，并廢除封堵原有管道。頂管法難免對壩身土體產(chǎn)生一定擾動，且頂管外壁與土體之間容易出現(xiàn)接觸滲漏，需要對管壁外圍土體進行灌漿加固。

但根據(jù)表2的適用性分析結(jié)果顯示，本工程并不適用傳統(tǒng)修復(fù)方式。

表2 傳統(tǒng)加固方式適用性分析

4.原位熱塑成型管道修復(fù)法（FIPP技術(shù)）

4.1 施工工藝介紹

4.1.1 修復(fù)材料特性

原位熱塑成型管道修復(fù)法（FIPP技術(shù)）是采用高分子熱塑材料在管道內(nèi)壁進行修復(fù)，與套管法相似，但該方法熱塑材料緊貼于管道的內(nèi)壁，與套管法最大區(qū)別在于該方法與原管壁無縫粘合，無需充填灌漿處理。具有修復(fù)速度快、效率高，無環(huán)境破壞等優(yōu)點，一般可在一周內(nèi)完成管道修復(fù)。該方法不改變管材的力學(xué)參數(shù)，內(nèi)襯厚度為5～20mm，不明顯減少原管斷面，且高分子材料熱塑材料糟率低，保障管道輸水。FIPP技術(shù)適合低于90°彎轉(zhuǎn)及管徑≤1200mm管道的修復(fù)[4、5]；多種斷面 如圓形、矩形、蛋形和三角形[6]及各類材質(zhì)管道的修復(fù)；變徑、嚴(yán)重錯口的管道修復(fù)。

4.1.2 施工流程說明

該修復(fù)法目前多用于市政供水管道中，水利工程中幾乎未曾使用過，基于目前其它常規(guī)修復(fù)措施均不適用的前提下，本工程最終決定采用原位熱塑成型管道修復(fù)法，也是首次水庫除險加固工程中進行使用。

1）管壁清理。管道修復(fù)前，降低水庫水位，在壩體涵管前設(shè)置臨時圍堰，涵管兩端架設(shè)鼓風(fēng)機為管道內(nèi)作業(yè)人員提供氧氣，采用高壓水槍沖洗原有管道內(nèi)壁鐵銹等附著物及管道內(nèi)淤泥、砂石等雜物，清淤完成后。

2）內(nèi)襯管預(yù)熱。根據(jù)現(xiàn)場CCTV檢測長度制作內(nèi)襯管，將卷成盤的內(nèi)襯管送入加熱箱，用蒸汽加熱至軟化，加熱溫度及時間根據(jù)廠家提供的參數(shù)和現(xiàn)場實際情況確定；加熱溫度100℃左右，具體加熱軟化時間可根據(jù)內(nèi)襯管管壁厚度、卷成盤上內(nèi)襯管的疊放厚度及周圍環(huán)境溫度來確定[7]。

圖2 王保水庫放水低涵修復(fù)后照片

3）內(nèi)襯管固化。內(nèi)襯管拉入待修復(fù)管道前，在接收井口安裝好卷揚機，通過卷揚機拉入原有管道內(nèi)[5]，繼續(xù)向內(nèi)襯管內(nèi)加熱加壓，確保待修復(fù)管道內(nèi)壁與內(nèi)襯管能夠緊密貼合，保持內(nèi)襯管壓力不變，充入冷空氣冷卻內(nèi)襯管，待溫度降至常溫時緩慢釋放壓力；當(dāng)內(nèi)襯管壓力釋放完畢后，將兩端多余的內(nèi)襯管切除，翻邊后用法蘭固定形成密封。

4）檢測及驗收。對修復(fù)后的內(nèi)襯管道進行CCTV內(nèi)窺檢測，取樣進行試驗及驗收，驗收合格后拆除圍堰，水庫恢復(fù)蓄水。

4.2 工程造價分析

根據(jù)《廣東省排水管非開挖修復(fù)工程預(yù)算定額2019》對該工程管道修復(fù)費用進行計算，修復(fù)費用包括管道檢測、清洗管壁、通風(fēng)和管道修復(fù)等，如表3所示。

表3 管道修復(fù)費用

經(jīng)計算得出，該工程造價約為4683.31元/m。

5.結(jié)論與建議

王保水庫放水涵管，修復(fù)工作從除銹開始至修復(fù)成型耗時7天，環(huán)境影響較小、工期短、成本低[8、9]，水庫可迅速恢復(fù)蓄水。同時，襯管的強度高，可達到單獨承受壩下涵管所有的外部荷載，包括靜水壓力，土壓力，和壩頂交通橋的交通荷載。涵管修復(fù)后的CCT V內(nèi)窺檢測結(jié)果顯示修復(fù)效果顯著，對于原涵管存在的問題基本得到了解決。針對本工藝的使用，筆者提出以下兩條建議：

（1）盡量避免在汛期使用該工藝，由于該工藝施工時要求管壁已完成清潔且管內(nèi)干燥，因此，施工前必須在涵管進水口前設(shè)置臨時圍堰，防止涵管過水，若受工程工期限制必須在汛期施工，則需充分論證圍堰高度及對近一周內(nèi)的天氣做出預(yù)判，確保修復(fù)效果。

（2）由于我國目前大部分小型水庫建成于20世紀(jì)的50～70年代[10]，受當(dāng)時經(jīng)濟、技術(shù)水平的限制，絕大多數(shù)小型水庫是土壩，且放水設(shè)施大多采用了壩下涵管取水型式。但由于歷史較久遠，歷史建設(shè)資料或已丟失，建議施工前需對壩下涵管管徑及形狀進行CCTV內(nèi)窺檢測，充分了解涵管的情況后，再行定制相關(guān)施工材料，避免造成工程浪費。

壩下放水涵管作為水庫工程的重要主體部分，水庫管理部門應(yīng)關(guān)注和重視其安全問題，建議可根據(jù)各水庫實際情況參考采用該工程成功經(jīng)驗，消除險患，保證水庫的安全運行，充分發(fā)揮水庫的防洪效益、社會效益。