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        承插管施工技術(shù)在湯河水庫除險加固工程中的應(yīng)用

        2017-05-09 16:40:09馬玉榮
        黑龍江水利科技 2017年1期
        關(guān)鍵詞:混凝土工程施工

        馬玉榮

        (遼寧省湯河水庫管理局新源公司,遼寧 遼陽 111000)

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        承插管施工技術(shù)在湯河水庫除險加固工程中的應(yīng)用

        馬玉榮

        (遼寧省湯河水庫管理局新源公司,遼寧 遼陽 111000)

        病險水庫給水庫自身安全及周邊居民生活、生產(chǎn)帶來了極大的威脅,對病險水庫的除險加固工程顯得尤為重要,其中輸水涵管的改造工作則是除險加固的重點。文章基于湯河水庫具體工程案例,對于湯河水庫輸水涵管改造工程提出了承插管施工工藝,在研究湯河水庫地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,對承插管施工工藝進(jìn)行了分析,對其關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行了介紹,通過在工程中的具體應(yīng)用,可知該技術(shù)具有施工簡單、造價低的優(yōu)點。

        承插管;施工技術(shù);病險水庫;除險加固

        0 引 言

        我國的水資源分布不均對我國的社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了極大的困擾,特別是對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響尤其明顯,因此,水庫工程的建設(shè)是緩解水資源不均問題的主要解決方法,水庫的建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展,但是同時水庫水壩的安全問題成為阻礙水庫工程建設(shè)的首要問題,特別是對水庫的除險加固研究顯得尤為重要[1],其中輸水涵管的改造也是除險加固工程的重點。

        對于水庫水壩的除險加固許多專家學(xué)者進(jìn)行研究,嚴(yán)祖文對目前水庫建設(shè)中出現(xiàn)的除險加固現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,從水庫病險的認(rèn)定、大壩的加固進(jìn)行針對分析,提出了相應(yīng)的病險加固的構(gòu)思和技術(shù)方法,為今后水庫大壩工程的建設(shè)提供了技術(shù)支撐;鈕新強從我國的水庫的防洪安全方面、結(jié)構(gòu)安全方面介紹了目前水庫水壩存在的病險問題,總結(jié)了病險水庫的治理經(jīng)驗和方法;孫波基于白山頭水庫具體的病險情況,從壩基滲漏、溢洪道損毀、輸水管涵損壞等主要問題,提出了合理有效的治理方案,起到了良好的效果;康鵬從目前水庫輸水管涵存在的技術(shù)問題,采用頂管技術(shù)進(jìn)行施工解決輸水涵管的施工;江淺成分析了土石壩地下鋼筋混凝土箱涵的特點,基于數(shù)值分析和具體工程案例,對箱涵施工的特點、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究分析[1]。

        通過以上分析,對于水庫大壩病險問題,專家也進(jìn)行了許多有效的分析,但是同時也可以看到,很多病險加固施工都是基于工程經(jīng)驗和傳統(tǒng)技術(shù),特別是水庫水壩輸水涵管病險問題,大多是采用頂管或是箱涵等傳統(tǒng)施工技術(shù),這類施工技術(shù)大多受到施工條件的影響,因此對于水壩輸水涵管病險加固施工技術(shù)的研究很是必要。

        承插管施工技術(shù)是目前水壩輸水涵管病險的新技術(shù)、新方法,由于其具有受外界影響小,施工快、施工方便、工程造價低等技術(shù)優(yōu)勢而在水庫病險加固工程中得到應(yīng)用,文章基于湯河水庫輸水涵管存在的問題,基于病險加固的常用方法對比,提出了承插管施工技術(shù),分析其關(guān)鍵施工技術(shù),這對以后類似的工程提供借鑒和參考。

        1 工程概況

        湯河水庫位于遼寧省遼陽市,湯河水庫是集灌溉、供水、防洪和發(fā)電的綜合性水庫,整個水庫包括主壩、副壩和溢洪道組成,設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到1000a一遇。主壩長達(dá)到455m,大壩最高為48.5m,壩頂寬6m;結(jié)構(gòu)采用黏土心墻結(jié)構(gòu)石壩。副壩為復(fù)合土工膜面板結(jié)構(gòu)石壩,將復(fù)合土工膜直接鋪設(shè)于強風(fēng)化巖體上,土工膜上澆筑面板保護(hù)層。

        湯河水庫通過輸水涵管進(jìn)行泄洪,并沒有涉及溢洪道,輸水泄水涵管采用條石材料方涵,長60m。目前主要的問題為壩體高噴防護(hù)和輸水涵管的改造,其中輸水涵管的改造是病險加固的重點[2]。針對目前湯河水庫輸水涵管存在的問題,工程通過采用承插管施工技術(shù),具體的承插管埋設(shè)示意圖如圖1所示。

        圖1 承插管埋設(shè)示意圖

        2 施工方案選擇

        所謂的承插管施工技術(shù),就是指為了連接管道或管件,或分叉管道,把管道兩端制成承口與插口(插口一般不需要特制),把插口插入承口內(nèi),然后密封接縫的管道或管系。承插管應(yīng)用在病險水庫除險加固工程中,與傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土相比,其具有節(jié)約材料與縮短施工時間等優(yōu)點,正逐漸被廣泛地應(yīng)用于水庫除險加固工程中[3]。

        通過對湯河水庫病險改造工程的具體情況,以及分析了周圍的施工環(huán)境,針對輸水涵管的施工,可以采用頂管施工技術(shù)、現(xiàn)澆混凝土箱涵施工技術(shù)和承插管施工高技術(shù),通過相關(guān)水庫資料分析,對以上3種施工技術(shù)進(jìn)行對比分析,分析情況如表1。

        表1 輸水涵管施工技術(shù)對比

        3 承插管施工關(guān)鍵技術(shù)

        3.1 承插管技術(shù)方案特點

        承插管采用的為鋼筋混凝土管,之間的連接完全依靠配套橡膠圈所具有的彈性壓縮功能,這樣可以有效防止接口處出現(xiàn)的滲水情況[4],并且橡膠圈可以具有一定的抗壓能力,對于一定范圍內(nèi)的壓力是完全可以承受,工程設(shè)計采用承插管接口如圖2所示。

        圖2 承插管接口示意圖

        鋼筋混凝土承插管之間的連接是靠配套橡膠圈的連接形式,配套橡膠圈的連接呈現(xiàn)柔性,并且具有一定的彈性,可以承受一定程度的變形,因此接口處可以產(chǎn)生一定程度的位移變形,這輕微的變形足以滿足基地由于不平整產(chǎn)生的沉降位移變化[5]。上述提到的這種連接方式可以適應(yīng)不同基礎(chǔ)條件,基礎(chǔ)的選擇可以根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行選擇,地質(zhì)條件差一點可以選擇C20混凝土基礎(chǔ)。

        承插管的接口的變化帶來了施工的極大便利,特別是減少了剛性接口時候的施工繁瑣,并且降低了剛性接口發(fā)生斷裂的情況。

        3.2 施工流程

        承插管的施工相對于頂管施工和混凝土箱涵施工技術(shù)簡便了許多,首先進(jìn)行基礎(chǔ)開挖,根據(jù)湯河水庫的具體地質(zhì)情況,考慮到邊坡結(jié)構(gòu),本次施工采用常用的放坡開挖,進(jìn)行放坡開挖的過程,采用11的放坡開挖坡比,為了資源的重復(fù)利用,將開挖的巖土放置水壩旁歸置,以便完后的回填工作。

        開挖完成后,需要對基礎(chǔ)進(jìn)行排水,首先保證基坑槽內(nèi)不能出現(xiàn)積水情況,排水方式采用井點降水和四周的明溝排水兩種方式進(jìn)行,井點降水的過程中要進(jìn)行專人的看護(hù)抽水過程,且不可抽水過度[6]。

        管道基礎(chǔ)的施工也是承插管施工的關(guān)鍵,管道的基礎(chǔ)本次施工采用C20混凝土,施工按照設(shè)計的要求進(jìn)行,保證管道基礎(chǔ)的平整,防治出現(xiàn)大位移變形,施工后要采用振搗器及時處理[7]。

        承插管施工中最重要的也是最為關(guān)鍵的一步就是管道的鋪設(shè)。對于管道鋪設(shè)主要分為以下5個步驟:

        1)按照設(shè)計要求對鋪設(shè)管道的槽高程進(jìn)行核實,保證管道的鋪設(shè)是復(fù)合原設(shè)計要求,盡量避免出現(xiàn)大的誤差。

        2)鋪設(shè)管道時候要按照順序進(jìn)行,保證管道的方向一致性,管道的鋪設(shè)順序是從下游到上游,承接口的位置在上游方向。

        3)鋪設(shè)管道過程中,首先將涵管的接口進(jìn)行清理,對涵管按照設(shè)計的規(guī)格大小依次進(jìn)行安設(shè),并配置相應(yīng)的橡膠密封圈,橡膠圈安裝時保證承插管四周均勻、無扭曲,另外涂料的選擇合理,主要防止?jié)B水的發(fā)生。

        4)對涵管安裝時候,對吊裝設(shè)備設(shè)置的吊點要符合力學(xué)要求,盡量位于涵管的重心,吊裝的過程中一定保證吊點的安全,防治出現(xiàn)涵管的破損。

        5)鋪設(shè)過程中,調(diào)整高程保證平整,整個過程要求不出現(xiàn)脫槽現(xiàn)象。

        鋪設(shè)完成后,對涵管所在位置進(jìn)行混凝土的澆筑,澆筑過程中,保證整個混凝土的密實,澆筑厚度在25cm左右。最后進(jìn)行回填,回填前保證槽內(nèi)無積水存在。

        具體的施工流程如圖3所示。

        圖3 承插管施工流程

        4 施工應(yīng)該注意的問題

        施工中應(yīng)該注意以下4個問題:

        1)承插管的施工過程中有些問題需要施工人員特別注意的,這些事項都是關(guān)系到承插管施工成功的保證[8]。

        2)管道鋪設(shè)中,進(jìn)行下管的首根涵管的位置非常關(guān)鍵,第一根管的方向位置直接對后續(xù)的涵管安裝的正確性非常重要,因此,要嚴(yán)格按照設(shè)計要求,確定中心點,按照等距的方式定位后續(xù)管道[9]。

        3)承接口安裝時候要保證承接口是完整、干凈、不存在任何雜物的;另外安裝配套橡膠圈時候首先對承接口進(jìn)行潤滑,以方便能夠順利承接管的安裝;潤滑劑的配合比按照設(shè)計要求,保證潤滑劑充分?jǐn)噭?,防止出現(xiàn)沉淀。有可能在施工中氣候的原因,潤滑劑在粉刷后會出現(xiàn)很快干燥,這個時候要多刷幾遍,防止涵管對潤滑劑吸收過度[10]。

        4)回填巖土保證是均質(zhì)的,不能出現(xiàn)大的巖石;并且及時清除雜草、木屑能雜物,回填時候進(jìn)行分層回填,每層進(jìn)行分別壓實。

        5 結(jié) 論

        湯河水庫除險加固關(guān)系到水庫運行的安全,更關(guān)系到周邊居民生活、生產(chǎn)的安全,因此對病險水庫的治理顯得尤為重要;文章在湯河水庫地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,分析了承插管施工的涵管改造的可能性,對承插管的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行了分析,介紹了其施工優(yōu)點和需要在施工中注意的問題,并在湯河水庫除險加固工程中得到成功應(yīng)用,對類似的水庫水壩病險加固工程起到借鑒。

        [1]嚴(yán)祖文,魏迎奇,張國棟.病險水庫除險加固現(xiàn)狀分析及對策[J].水利水電技術(shù),2010,41(10):76-79.

        [2]鈕新強.水庫病害特點及除險加固技術(shù)[J].巖土工程學(xué)報,2010(01):153-157.

        [3]孫波.白山頭水庫除險加固設(shè)計及方案優(yōu)化研究[D].濟(jì)南:山東大學(xué),2012.

        [4]康鵬.頂管法施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].大壩與安全,2011(03):51-52.

        [5]江潛成.土石壩壩下鋼筋混凝土箱涵自動化設(shè)計[D].南昌:南昌工程學(xué)院,2016.

        [6]袁劍軍.土石壩防滲墻黏土混凝土材料的工程應(yīng)用初探[J].水利建設(shè)與管理,2013(02):33-35.

        [7]徐飛.沈陽地區(qū)水資源短缺原因分析及對策研究[J].水資源開發(fā)與管理,2015(01):24-26.

        [8]夏建軍.膠結(jié)材料筑壩技術(shù)在白土嶺水電站的應(yīng)用[J].中國水能及電氣化,2014(11):14-16.

        [9]楊明,王秉玉.試論水庫運行管理及調(diào)度的有效方法[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2011(06):63-65.

        [10]賈瑞紅.水庫生態(tài)調(diào)度的措施及其發(fā)展前景[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2011(05):42-44.

        1007-7596(2017)01-0137-03

        2016-12-26

        馬玉榮(1972-),女,遼寧遼陽人,助理工程師,研究方向為水利工程與管理。

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