王飚

（邵陽市水利水電勘測設(shè)計(jì)院邵陽市422000）

邵陽市共有1 145座小型水庫，其中小(Ⅰ)型224座，?。á颍┬?21座，大多修建于20世紀(jì)50～70年代，均屬土壩，都是在邊勘測、邊設(shè)計(jì)、邊施工中建成。由于建成運(yùn)行多年，存在諸多險(xiǎn)情或病險(xiǎn)隱患。根據(jù)調(diào)查、統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，每年汛期，作為水庫樞紐工程重要組成部分的放水建筑物——壩下放水涵洞出現(xiàn)險(xiǎn)情十分頻繁，邵陽市所有病險(xiǎn)水庫都存在涵洞漏水、斷裂等問題。

因當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平、材料和資金的限制，放水建筑物大多采用臥管和壩下涵洞組成，臥管斜臥于壩上游一端的山坡上，在臥管上每隔一定的距離和高度設(shè)置放水孔，孔徑根據(jù)放水流量大小而定；壩下涵洞橫置于壩體下部，洞身主要采用漿砌石拱或方涵，小部分需要發(fā)電的水庫采用鋼筋混凝土圓管涵。在設(shè)計(jì)、施工中都存在不同程度的質(zhì)量問題，加之長期運(yùn)用、管理維護(hù)不善，工程老化，常常發(fā)生漏水、斷裂等病害，影響了工程效益的正常發(fā)揮，甚至嚴(yán)重威脅大壩的安全。

1 壩下涵洞險(xiǎn)情及原因分析

1.1 壩下涵洞出現(xiàn)的險(xiǎn)情

根據(jù)歷年邵陽市小型水庫安全評價(jià)分析和汛期水庫出現(xiàn)的險(xiǎn)情調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，壩下涵洞出現(xiàn)的險(xiǎn)情大多為洞（管）身斷裂、漏水。

1.2 險(xiǎn)情原因分析

（1）洞（管）身基礎(chǔ)不均勻沉陷。由于涵洞基礎(chǔ)性質(zhì)不同，一部分管段鋪設(shè)在巖基上，而另一部分設(shè)在土基上，涵洞的基礎(chǔ)又未加固處理或處理不當(dāng)，因沉陷不均引起洞（管）身斷裂。

（2）洞（管）身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠。因當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平、材料和資金的限制，涵洞選用材料不當(dāng)，洞身襯砌單薄或施工質(zhì)量不良，特別是頂板厚度尺寸偏小，強(qiáng)度不足。

（3）運(yùn)行不當(dāng)。水庫高水位時(shí)，流量控制不嚴(yán)，閘門啟閉不當(dāng)，使洞內(nèi)出現(xiàn)充滿水流或明滿交替的情況，使涵洞震動(dòng)或無壓涵洞有壓運(yùn)行，造成開裂現(xiàn)象。

（4）未設(shè)伸縮縫。洞身較長未設(shè)沉陷、伸縮縫，由于溫度變化使洞身產(chǎn)生裂縫。

（5）設(shè)置截水環(huán)太少或未設(shè)置截水環(huán)。由于滲徑短，設(shè)置截水環(huán)太少或未設(shè)置截水環(huán)，使洞（管）壁外與土體間產(chǎn)生接觸滲漏。

（6）填土不密實(shí)。由于施工時(shí)洞（管）壁外填土質(zhì)量差，夯壓不及，或未經(jīng)夯實(shí)，使洞外壁填土和洞（管）壁結(jié)合不嚴(yán)密，形成縱向漏水通道。

（7）洞外壁未作涵衣。漿砌石涵洞，石質(zhì)差而又未在洞外壁作涵衣或使用三合泥等低標(biāo)號砂漿砌筑，并且砌縫砂漿不飽滿，施工留有孔隙，蓋板與側(cè)墻搭接不好，造成穿過洞壁的橫向漏水。

（8）水庫大壩加高擴(kuò)建，涵洞延長，新老斷面不一致，內(nèi)接頭漏水。

2 對壩下涵洞病害采用的設(shè)計(jì)處理措施

（1）低壩涵洞處理。對于壩高低于12 m的土壩，當(dāng)坡緩、易放空、置換土料豐富時(shí)，可采用全斷面開挖，拆除原涵洞，新建鋼筋混凝土涵管；較理想的方案是封堵老涵洞，新建鋼結(jié)構(gòu)虹吸取水管。

（2）反壓填充灌漿。在涵洞內(nèi)沿洞壁或漏水點(diǎn)布孔，在灌漿壓力作用下，漿液沿漏水通道頂水流方向而上，至需要充填的地方，封堵漏水通道，當(dāng)水庫放空時(shí)，就變成了填充灌漿，效果十分明顯。

（3）內(nèi)套管加固法。在套管前，沿涵洞軸線布孔灌漿，將老管外壁與壩體之間的縱向漏水通道充填密實(shí)，然后在涵洞內(nèi)套鋼管、鑄鐵管或鋼筋混凝土管，再在新老管之間進(jìn)行填充灌漿處理。

（4）新開隧洞、封堵原涵洞。在離開大壩一定位置新開輸水隧洞，待新開隧洞具備過水條件后封堵壩下老涵洞。采用這種辦法，能從根本上消除壩下涵洞帶來的種種安全隱患，但施工時(shí)間長，水庫需要放空，廢棄涵洞需封堵密實(shí)，投資較大。近年來，由于國家投資病險(xiǎn)水庫治理力度加大，大部分壩下病害涵洞治理采用此種方案。

3 廢棄涵洞的封堵設(shè)計(jì)

廢棄涵洞的存在，將嚴(yán)重危及大壩安全，在對廢棄涵洞處理之前，必須對廢棄涵洞進(jìn)行全面勘察，在弄清有關(guān)情況的前提下，根據(jù)廢棄涵洞尺寸大小、破壞程度、滲漏形式、工程造價(jià)以及施工的難易程度，設(shè)計(jì)切實(shí)可行的封堵措施。

3.1 涵洞外壁與大壩土體間滲漏通道的封堵

對于斷面尺寸大于0.6 m×0.5 m的涵洞，在涵洞內(nèi)部封堵前，先進(jìn)行反壓充填灌漿，讓漿液沿著涵洞周邊滲漏通道逆水流方向而進(jìn)，達(dá)到充填、封堵滲漏通道的目的。

首先施工人員直接進(jìn)入涵洞內(nèi)，在裂縫和漏水點(diǎn)處用風(fēng)鉆或鋼釬人工鑿孔，孔深以不鑿穿洞壁或涵衣為限，然后進(jìn)行純水泥漿灌注。裂縫和漏水點(diǎn)灌注完成后，再在洞壁兩側(cè)鑿孔，每側(cè)鑿雙排孔，上下錯(cuò)開呈梅花形，孔深以鑿穿洞壁為限，孔距（3～5）m，在孔內(nèi)埋管，灌注純水泥漿。灌漿壓力采用（0.1～0.2）MPa，分段選定灌漿壓力，規(guī)定壓力下，灌漿孔注入率不大于1 L/min，延續(xù)10 min，即可結(jié)束灌漿。

在裂縫或砌縫處出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，不要急于封堵，待冒出稠漿后再降低灌漿壓力，用杉木楔包裹碎布、棉花封堵。水泥漿液濃度由稀至濃逐級變換，常用1、0.8、0.5 3個(gè)比級。灌漿時(shí)盡量降低庫水位，減少涵洞內(nèi)漏水量，降低水頭壓力，漏水點(diǎn)要埋設(shè)導(dǎo)水管，遇到大股滲水，要將其分散成多股，從不同位置導(dǎo)出。

土壩涵洞周圍土體結(jié)構(gòu)、密實(shí)性與圍巖、天然土體有所不同，灌漿時(shí)應(yīng)密孔低壓，多復(fù)灌，防止“內(nèi)壓外泄”，導(dǎo)致漿液及壓能流失，填充、封堵滲漏通道距離短，運(yùn)行多年以后，形成新的滲漏通道。

3.2 涵洞內(nèi)部封堵（附圖）

附圖涵洞內(nèi)部封堵縱剖面圖

封堵位置為涵洞的進(jìn)口段，均質(zhì)土壩封堵長度以涵洞長度的1/3為宜，心墻壩封堵長度以涵洞進(jìn)口延伸至心墻后5 m為宜。采用水泥粘土砂漿填充封堵。在封堵段內(nèi)沿涵洞頂部安裝多根灌漿管、排氣排水管，封堵段兩端設(shè)漿砌石堵頭，砂漿抹面防滲，對斷面大、片石、鵝卵石取材運(yùn)輸方便的涵洞，可在洞內(nèi)預(yù)填片石、鵝卵石，以減少灌漿工作量，節(jié)省投資。

（1）水泥粘土砂漿的特性及配合比。

水泥粘土砂漿是由水泥、粘土和砂三種材料組成的混合砂漿，水泥起粘結(jié)強(qiáng)度的作用，粘土起漿液的穩(wěn)定作用，砂起填充作用，與水泥砂漿、混凝土相比，具有較好的穩(wěn)定性、抗?jié)B性、保水性、流動(dòng)性、粘聚性。

水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號為425號以上；粘土要求粘粒含量大于30%，不含腐植土，易于濕化成泥漿；砂選用堅(jiān)硬、潔凈、有機(jī)質(zhì)含量不大于3%的中砂。

配合比要求水與干料的重量比應(yīng)低于1.0，粘土水泥重量比不大于0.75，對于大體積回填灌漿，粘土水泥重量比可適當(dāng)提高到1.0，施工中應(yīng)做配合比試驗(yàn)，常用的水泥、粘土、砂、水的配合比為1∶0.5∶1.5∶3、1∶0.75∶1.0∶2.75。

水泥粘土砂漿采用機(jī)械拌制，要求攪拌均勻、無結(jié)塊。

（2）灌漿采用多缸活塞式灌漿泵，灌漿壓力為（0.1～0.3）MPa，當(dāng)吸漿量少于1L/min，持續(xù)10min，即可結(jié)束灌漿。

（3）由于涵洞封堵體存在一定的凝固縮空，因此在第一次灌漿結(jié)束后12 h，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充灌漿。一般的涵洞都有一定的縱坡，水泥粘土砂漿的填充是一個(gè)從下往上逐步填充滿的過程，最后的縮空位置位于涵洞的進(jìn)口位置，因此在進(jìn)口堵頭的頂部預(yù)埋2根較短的灌漿管、排水排氣管，以便反復(fù)補(bǔ)充灌漿，一般以補(bǔ)充灌漿3次為宜。

4 結(jié)語

采用純水泥反壓填充灌漿封堵涵洞外壁與土壩體之間的滲漏通道，與采用粘土砂漿填充灌漿封堵涵洞內(nèi)部輸水通道兩者相結(jié)合，能很好地封堵壩下廢棄涵洞，消除大壩的安全隱患，具有很強(qiáng)的適用性。

（1）水泥粘土砂漿是一種較穩(wěn)定的混合材料，灌注過程中不易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，結(jié)石強(qiáng)度滿足要求，抗?jié)B性較好。

（2）可直接通過灌漿管將水泥粘土砂漿送至每一個(gè)工作面，解決了采用混凝土封堵時(shí)挖豎井難、混凝土入倉難、封堵長度有限、混凝土材料需要短途轉(zhuǎn)運(yùn)、施工場地有限等不足。

（3）造價(jià)低廉，通過核算，水泥粘土砂漿填充體的單價(jià)在（600～700）元/m3，比采用混凝土填充還節(jié)省了一道填充灌漿的工序。

（4）施工技術(shù)容易掌握，設(shè)備簡單、投資省、不破壞上游壩坡、施工時(shí)間短、安全可靠。

在邵陽市多座中小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固處理中，如邵東縣的寶田水庫（中型水庫）、邵東縣爐前水庫、小水沖水庫、銀杏樹水庫、神前洞水庫、雙清區(qū)的長林沖水庫、隆回縣的土橋水庫、坳頭水庫、洞口縣的新塘水庫、祖塔水庫等30多座病險(xiǎn)水庫的廢棄涵洞封堵都采用了以上技術(shù)，均取得了良好的效果。