劉科良

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

陳家灣水庫(kù)位于黃河流域三川河水系的南川河中游，是一座以防洪灌溉為主、兼顧養(yǎng)魚(yú)發(fā)電的水庫(kù)。壩址位于中陽(yáng)縣寧鄉(xiāng)鎮(zhèn)陳家灣村，總庫(kù)容1012萬(wàn)m3，屬中型水庫(kù)，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物大壩、泄洪供水發(fā)電隧洞、溢洪道級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物壩后式水電站級(jí)別為4級(jí)。

水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪供水發(fā)電隧洞、壩后水電站、壩下原輸水洞等建筑物組成。

大壩為碾壓均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂高程1048.5 m，防浪墻頂高程1049.7 m，最大壩高36.5 m，壩頂長(zhǎng)220 m，壩頂寬8 m。大壩上游壩坡采用干砌塊石護(hù)坡，下游壩坡為草皮護(hù)坡。

壩下原輸水涵洞位于大壩右岸岸邊，為鋼筋混凝土涵洞，內(nèi)徑1 m，結(jié)構(gòu)形式為外方內(nèi)圓。洞進(jìn)口為豎井式，無(wú)閘門(mén)控制，洞身坡度1/180，坡度較緩。豎井平面尺寸上口為4 m×5 m，深7 m，豎井四壁為水泥砂漿漿砌石，砌石墻頂寬0.8 m，豎井砌石墻頂部于1973年進(jìn)口改造時(shí)在墻頂現(xiàn)澆50 cm后混凝土固定大型工字鋼若干根，形成攔污柵骨架，工字鋼外圍焊接直徑20 mm的鋼筋，間距20 cm，形成攔污柵，攔污柵上游過(guò)水面淤泥頂面接近豎井漿砌石墻頂高程，其他三面庫(kù)底淤泥地面高程高出漿砌石豎井頂部約4 m左右。涵洞全長(zhǎng)180 m，設(shè)計(jì)流量2 m3/s。

2 存在問(wèn)題

2013年省水利廳組織專(zhuān)家對(duì)陳家灣水庫(kù)進(jìn)行了蓄水安全專(zhuān)項(xiàng)檢查。檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)輸水涵洞管徑太小，上游無(wú)閘門(mén)控制，無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢查，輸水洞的滲水、裂縫、沖蝕及接觸滲透破壞等問(wèn)題無(wú)法判斷，存在安全隱患；原輸水涵洞的出口控制閥長(zhǎng)期處于半開(kāi)啟狀態(tài)，振動(dòng)、滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重。

由于除險(xiǎn)加固批復(fù)的供水發(fā)電支洞取代了壩下原輸水涵洞，并解決了發(fā)電和下游供水的問(wèn)題，為消除安全隱患，提高大壩的滲透穩(wěn)定性，確保大壩安全運(yùn)行，建議將壩下輸水涵洞進(jìn)行全斷面封堵。

3 封堵方案

3.1 一期封堵設(shè)計(jì)

采用水下不灑混凝土工程施工的方法，先將進(jìn)水口豎井用混凝土封堵后，再利用預(yù)埋的灌漿管對(duì)混凝土于豎井四周和井底的連接面進(jìn)行封堵灌漿。

工作橋：首先派潛水員下水，找到輸水涵洞進(jìn)水口，從大壩坡腳開(kāi)始至進(jìn)口攔污柵前搭設(shè)工作橋，用腳手架鋼管和卡扣件搭設(shè)，上鋪腳手板，兩側(cè)設(shè)欄桿，橋?qū)? m，橋兩側(cè)設(shè)斜撐桿工作橋主要是便于施工人員通行、運(yùn)送材料及安放混凝土輸送泵泵管等，工作橋和工作平臺(tái)高出水面0.5~1 m左右。

工作平臺(tái)：利用鋼管和腳手板在攔污柵上方搭設(shè)直徑7.2 m的擴(kuò)大平臺(tái)作為工作平臺(tái)。

輸水涵洞洞口封堵：用長(zhǎng)桿等器械探測(cè)進(jìn)水口的各部尺寸，準(zhǔn)確掌握進(jìn)口豎井底高程，以及直徑1 m的輸水涵洞進(jìn)口和豎井連接處的位置，澆筑混凝土前根據(jù)洞口位置，從上部用鉛絲和繩索等將鋼板或砂袋、石子袋沿洞口位置吊下去，將洞口基本封堵，減少混凝土流入洞內(nèi)。

澆筑混凝土：在搭設(shè)的工作平臺(tái)上，對(duì)準(zhǔn)豎井中心下一根混凝土導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑20~25 cm，用法蘭盤(pán)連接，中間夾橡膠墊片，導(dǎo)管由1 m和2~3 m兩種管組成，考慮到起吊設(shè)備小、便于拆管，上部安裝8節(jié)1 m長(zhǎng)管，下部安裝2~3 m長(zhǎng)管。導(dǎo)管上端與喇叭口存料斗連接，導(dǎo)管上方設(shè)三角架配倒鏈?zhǔn)? t卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊導(dǎo)管；導(dǎo)管下端距豎井井底高控制在20~30 cm之間?；炷吝\(yùn)至壩頂，經(jīng)混凝土泵管將混凝土輸入至喇叭口存料斗，進(jìn)入混凝土導(dǎo)管后入倉(cāng)。導(dǎo)管在混凝土進(jìn)管前，為避免混凝土與水直接接觸，防止水泥漿與砂石分離，在導(dǎo)管內(nèi)設(shè)隔水球，隔水球用鉛絲吊牢，混凝土入管前可先將此球置于管內(nèi)水面以上，在管內(nèi)先填50 cm高1∶2水泥砂漿，然后逐漸灌入混凝土，隨著混凝土灌入量的增加，導(dǎo)管內(nèi)牽引隔水球的鉛絲逐漸放長(zhǎng)，當(dāng)鉛絲長(zhǎng)度達(dá)到接近管長(zhǎng)時(shí)，剪斷鉛絲，繼續(xù)灌入導(dǎo)管內(nèi)混凝土，直至澆筑完成。在澆筑過(guò)程中，隨著入倉(cāng)混凝土量的增大，導(dǎo)管下端混凝土埋深不斷加大，在保證混凝土下端埋入混凝土高度不小于1.5 m的情況下，利用三腳架卷?yè)P(yáng)機(jī)逐漸拔管、卸管。

混凝土澆筑的高度至漿砌石豎井為止，但可根據(jù)洞內(nèi)滲漏水情況進(jìn)行調(diào)整，在進(jìn)口豎井混凝土水下施工時(shí)，禁止開(kāi)啟下游閘門(mén)，以保證在上游混凝土澆筑過(guò)程中豎井內(nèi)為靜水狀態(tài)。

3.2 二期封堵設(shè)計(jì)

在豎井進(jìn)口澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度，且回填灌漿完成，漿液凝固5~7 d后，將下游閘門(mén)逐漸開(kāi)啟，排空洞內(nèi)蓄水后進(jìn)行洞身封堵。放空洞身積水后，根據(jù)洞進(jìn)口和洞身滲漏情況進(jìn)行處理。如果局部滲漏水較大，影響下部洞身封堵時(shí)，可采用水玻璃等放水材料進(jìn)行堵塞，特殊情況下可將PVC管引出洞外，然后用灌漿進(jìn)行封堵。

洞身封堵：采用分段封堵，分段長(zhǎng)度8~15 m，在分段處人工砌筑水泥砂漿磚墻，墻厚不小于50 cm，每段在洞頂提前安裝好灌漿管，混凝土填不實(shí)處用回填灌漿處理?；炷劣帽盟突炷寥雮}(cāng)，由于輸水涵洞斷面太小，混凝土管可不進(jìn)行拆卸。

灌漿工作：每澆筑完一段混凝土后，將分段隔墻砌筑到頂，開(kāi)始回填灌漿，水灰比分為1∶1，1∶0.8，1∶0.6，1∶0.5 四級(jí)，灌漿完成后，進(jìn)行下一段施工。

4 結(jié)語(yǔ)

施工時(shí)，根據(jù)工程實(shí)際情況及要求考慮了諸多因素，并進(jìn)行了合理安排和布局，使陳家灣水庫(kù)壩下涵洞封堵工作得以順利實(shí)施。目前，水庫(kù)輸水涵洞封堵工作已經(jīng)完工，運(yùn)行效果良好。該封堵方案可為類(lèi)似工程提供參考。