□霍海霞 蘆 琴

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 楊凌 712100)

土石壩壩下涵管滲流原因及解決措施

□霍海霞 蘆 琴

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 楊凌 712100)

鑒于陜西省病險(xiǎn)水庫(kù)現(xiàn)狀和壩下涵管滲流問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，本文分析了造成土石壩壩下涵管滲流問(wèn)題的原因，總結(jié)了處理這些原因的施工技術(shù)措施和管理措施，系統(tǒng)總結(jié)了壩下涵管滲流問(wèn)題處理措施,并就發(fā)展方向進(jìn)行了展望，希望這些措施能夠?qū)﹃兾魇∧酥寥珖?guó)其他省份的類似工程技術(shù)問(wèn)題提供一定的幫助，為水利事業(yè)做出一定的貢獻(xiàn)。

土石壩；涵管；滲流；原因;措施

“十二五”期間,陜西省1 100座水庫(kù)中已有474座小型水庫(kù)存在不同程度的病險(xiǎn)問(wèn)題。這些工程項(xiàng)目目前多屬于“三無(wú)”或“三邊”工程，病險(xiǎn)率高，病害嚴(yán)重,給水庫(kù)下游居民的生活生產(chǎn)甚至生命帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅[1]。

本文主要分析了壩下涵管滲流的原因,介紹了工程中經(jīng)常采用的壩下涵管除險(xiǎn)加固的措施和方法以及發(fā)展趨勢(shì)。

1 現(xiàn)狀分析

20世紀(jì)初，水利工程的科研工作者和實(shí)踐人員就開(kāi)始從事滲流破壞的相關(guān)研究和實(shí)踐探索，并取得了一定的研究成果?？偟膩?lái)說(shuō)，滲流理論發(fā)展歷程可以分為實(shí)驗(yàn)總結(jié)、數(shù)學(xué)求解、數(shù)值模擬三個(gè)階段。

對(duì)于土石壩的滲透變形其破壞形式主要有 4種：流土、管涌、接觸流土和接觸沖刷。接觸沖刷是指滲透水流沿著兩種不同的介質(zhì)接觸面發(fā)生流動(dòng)時(shí)，把兩者中的細(xì)顆粒逐步帶走流失的現(xiàn)象[4]

隨著“三無(wú)”“三邊”工程使用年限不斷增加，病險(xiǎn)水庫(kù)數(shù)量不斷增加，涵管病害問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。且由于受當(dāng)年建設(shè)條件的影響，很多壩下涵管的內(nèi)徑都比較小，采用人工檢修維護(hù)的方法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，大多需要整體更換，這樣使得維修費(fèi)用大大提高，這也導(dǎo)致除險(xiǎn)加固工作的延誤和病險(xiǎn)情況的加重的惡性循環(huán)。

2 壩下涵管滲流原因分析[5-8]

2.1 對(duì)涵管管身斷裂漏水成因分析

對(duì)于壩下涵管，造成涵管管身斷裂漏水的原因有：①由于壩體地基產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致壩下涵管的管身在不均勻應(yīng)變下產(chǎn)生斷裂從而漏水；②土石壩運(yùn)行過(guò)程中，由于各種原因?qū)е聭?yīng)力產(chǎn)生變化，集中的荷載或應(yīng)力的不均勻分布使得壩下涵管管身受理不均勻從而產(chǎn)生斷裂漏水；③由于設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠造成壩下涵管管身所受應(yīng)力超出其受力范圍造成斷裂漏水；④壩下涵管管內(nèi)水流流態(tài)有無(wú)壓流到有壓流的變化造成管身斷裂漏水；⑤由于施工質(zhì)量監(jiān)管不嚴(yán)等原因?qū)е骂A(yù)制混凝土涵管管身接縫位置不當(dāng)及距離過(guò)大造成涵管管身斷裂漏水；⑥管身接頭不牢,施工質(zhì)量差造成涵管管身斷裂漏水。

2.2 設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)低且技術(shù)參數(shù)不嚴(yán)格

上世紀(jì)50～60年代所修建的水庫(kù)，在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，有些甚至是邊施工邊設(shè)計(jì)，土法上陣，經(jīng)驗(yàn)上陣，無(wú)規(guī)范等現(xiàn)象普遍。

2.3 使用功能改變

最初設(shè)計(jì)的壩下涵管運(yùn)行條件多是無(wú)壓流，隨著運(yùn)行狀況和要求的改變，有些涵管內(nèi)水流狀態(tài)就由無(wú)壓流變成有壓流，管壁所受的力也隨之發(fā)生改變，以及接觸沖刷的發(fā)生，從而產(chǎn)生破壞作用。

2.4 運(yùn)行環(huán)境惡劣

壩下涵管受自身所處位置和使用功能的限制，導(dǎo)致其管壁所處的運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)惡劣。

2.5 工程配套設(shè)施不完善

受新建初條件的限制，很多壩下涵管都存在著配套設(shè)施不完善的現(xiàn)狀。

2.6 運(yùn)行管理制度不嚴(yán)格不完善

對(duì)于小型水庫(kù)，由于地處位置偏遠(yuǎn)，在水系中的作用小，產(chǎn)生的效益少等因素，導(dǎo)致在水庫(kù)運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，從管理制度，人員配備，資金等方面都存在著不健全不完善，執(zhí)行不力的問(wèn)題。

2.7 隱患處理不及時(shí)不徹底

由于缺乏相應(yīng)的資金支持和政策扶持，導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題得不到及時(shí)的處理，使得病險(xiǎn)問(wèn)題越演越重。

2.8 舊的放水涵管封堵不徹底

由于上述的問(wèn)題，導(dǎo)致很多壩下涵管的滲流問(wèn)題相當(dāng)突出，且逐年增加，丞待解決。

3 壩下涵管滲流處理的具體措施[9-12]

3.1 技術(shù)措施

3.1.1 土石壩—涵管滲流模型。運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助的有限元的分析方法進(jìn)行土石壩壩下涵管滲流模擬分析，將模擬結(jié)果應(yīng)用于背水坡穩(wěn)定性計(jì)算，從而確定保證水庫(kù)運(yùn)行的安全水位，為管理者提供參考。

3.1.2 貼補(bǔ)內(nèi)襯法。由于最初的預(yù)制鋼筋混凝土管出現(xiàn)斷裂，無(wú)法正常使用，可以采用PE管穿入舊管中，如同給舊管的內(nèi)部做了層里子，從而對(duì)裂縫驚醒了有效的封堵，減少了滲漏。

3.1.3 灌漿法。灌漿法在水利工程真實(shí)驗(yàn)向?qū)W生形象的展示絕緣性能的喪失并分析其原因，這就是各種電介質(zhì)的絕緣特性，這樣又回到理論教學(xué)，把電介質(zhì)的絕緣特性以及影響擊穿電壓的因素這部分內(nèi)容通過(guò)仿真軟件來(lái)演示，實(shí)際的高電壓擊穿放電過(guò)程危險(xiǎn)系數(shù)比較高，仿真能更好地模擬高電壓試驗(yàn)現(xiàn)象并強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)工作流程。

對(duì)于針對(duì)達(dá)成課程目標(biāo)2、3的教學(xué)上，應(yīng)該首先要求學(xué)生學(xué)習(xí)高電壓試驗(yàn)的相應(yīng)國(guó)家規(guī)范例如《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)程條例，以及高電壓試驗(yàn)的具體步驟和安全知識(shí)。然后在實(shí)驗(yàn)室里面讓學(xué)生通過(guò)測(cè)量絕緣特性來(lái)判斷絕緣的優(yōu)劣，并分析原因，這樣一來(lái)學(xué)生在獲得改知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)還具備了一定的實(shí)際工程能力。

2.2 課程考核方式改革

（1）考核不再單一化，在傳統(tǒng)的閉卷考試基礎(chǔ)上加入技能操作的內(nèi)容等。

（2）即強(qiáng)各個(gè)課程目標(biāo)，每一個(gè)課程目標(biāo)都要求學(xué)生達(dá)到合格。

（3）以證代考，如在學(xué)習(xí)的過(guò)程中取得《電氣試驗(yàn)工》中級(jí)及以上資格證書(shū)，可申請(qǐng)免考，成績(jī)定為優(yōu)秀。

2.3 課程改革特色

2.3.1 依托電力系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)，校企合作共同實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。通過(guò)企業(yè)對(duì)人才的要求來(lái)總結(jié)其應(yīng)具備工程能力，并以此為培養(yǎng)目標(biāo)，最終體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施及教學(xué)評(píng)價(jià)上。

2.3.2 在教學(xué)的過(guò)程中 將“理論”與“實(shí)踐”教學(xué)部分相結(jié)合。目前傳統(tǒng)的教學(xué)中將理論教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐劃分為獨(dú)立的課程，雖然它們相互之間也有融合，但在教學(xué)實(shí)踐中卻將理論知識(shí)與實(shí)踐操作的進(jìn)行了分離，這樣不利于工程能力的培養(yǎng)。在基于工程能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，工作任務(wù)的課程體系不再區(qū)分理論教學(xué)和實(shí)踐操作課程，而是根據(jù)實(shí)際的工程項(xiàng)目、具體的課程目標(biāo)以及相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容需要，按企業(yè)里面實(shí)際工作流程進(jìn)行教學(xué)的組織，教師邊講邊做，學(xué)生邊看邊學(xué)邊動(dòng)手，使理論教學(xué)中有實(shí)踐，實(shí)踐教學(xué)中也有理論。

2.3.3 教學(xué)同時(shí)引入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)觀念，強(qiáng)調(diào)職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。同時(shí)在各項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，都以工程實(shí)際的規(guī)程、規(guī)范為指導(dǎo)，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任條例，注重學(xué)生的職業(yè)道德培養(yǎng)和工程素養(yǎng)養(yǎng)成。

[1]蘇淵.高職院校高電壓技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].重慶電力高等專科學(xué)校校報(bào),2012（4）：14-17.

[2]方曉霞.以就業(yè)為導(dǎo)向的高職教育質(zhì)量關(guān)內(nèi)涵探析[J].鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011（1）3—4.

[3]陳春海.淺談高職院?！案唠妷杭夹g(shù)”課程改革[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2011（21）74-74.

1004-7026（2017）17-0147-02

TV672

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.17.097

楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目“土石壩壩下涵管滲流有限元分析”，項(xiàng)目編號(hào)：A2016006；楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目“考慮晝夜溫差變化的凍融水、熱、力三場(chǎng)耦合模型研究”，項(xiàng)目編號(hào)：A2016002。

霍海霞（1980.09-）,講師，陜西榆林人，主要從事水利水電工程方面的研究和教學(xué)工作。