(1.黑山縣水利局，遼寧 黑山 121400； 2.沈陽(yáng)建筑大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110003； 3.遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

按照黑山縣城城區(qū)總體規(guī)劃的要求，要建立黑山鎮(zhèn)、大虎山鎮(zhèn)、黑大新區(qū)為一體的城鎮(zhèn)。隨著城鎮(zhèn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，人口擴(kuò)容增長(zhǎng)，用水量逐年增加。為了解決水量不足、水源井出水量降低、地下水水質(zhì)污染嚴(yán)重、供需矛盾加劇、供水普及率與綜合用水定額偏低等問(wèn)題，把龍灣水庫(kù)作為黑山縣水源地，采取從龍灣水庫(kù)引水的方式改善現(xiàn)有水源地供水不足的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)地下水與地表水的優(yōu)化調(diào)度，合理配置水資源。

引水工程從龍灣水庫(kù)輸水洞取水，經(jīng)原水輸水管道輸送至凈水廠，處理后的水在重力作用下經(jīng)太和鎮(zhèn)東邱、包屯、大康屯、羅家，鎮(zhèn)安鄉(xiāng)景家、孫屯輸送到黑山縣城東后進(jìn)入黑大新區(qū)加壓站，再進(jìn)入大虎山鎮(zhèn)區(qū)，輸水沿途在重力作用下分別為太和鎮(zhèn)和胡家鎮(zhèn)供水。

1 工程概況

龍灣水庫(kù)流域?yàn)榈蜕角鹆陞^(qū)，水庫(kù)所在地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。壩址位于繞陽(yáng)河水系東沙河西支流上的黑山縣太和鎮(zhèn)與芳山鎮(zhèn)交界處。龍灣水庫(kù)主體工程由主壩、四座副壩、溢洪道及輸水洞組成。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)。設(shè)計(jì)水位55.67m，總庫(kù)容7019萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2195萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容4824萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1988萬(wàn)m3。灌溉可用水量1299萬(wàn)m3，水庫(kù)可灌溉農(nóng)田4.95萬(wàn)畝。龍灣水庫(kù)是一座以防洪灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的中型水利樞紐工程。

龍灣水庫(kù)引水工程從龍灣水庫(kù)輸水洞取水，經(jīng)原水輸水管道至提升泵站(高程41.50m)提升后送至龍灣水庫(kù)家屬住宅西側(cè)山坡開闊地處的凈水廠(高程60.00m)，處理后的水在重力作用下經(jīng)太和鎮(zhèn)東邱、包屯、大康屯、羅家，鎮(zhèn)安鄉(xiāng)景家、孫屯輸送到黑山縣城東后進(jìn)入黑大新區(qū)加壓站，再進(jìn)入大虎山鎮(zhèn)區(qū)，輸水沿途在重力作用下分別為太和鎮(zhèn)和胡家鎮(zhèn)供水。

龍灣水庫(kù)引水工程取水首部原水引水管道需要適時(shí)改造，以達(dá)到供水要求，同時(shí)保留原有灌溉和泄流功能。

2 供水水量和水質(zhì)分析

龍灣水庫(kù)現(xiàn)狀年灌溉用水量基本上為零，每年1000多萬(wàn)m3的水將無(wú)效益損失掉，現(xiàn)有城區(qū)水源地每年超采地下水880萬(wàn)m3，為使有限的水資源得到充分合理的應(yīng)用，既有利于城鄉(xiāng)居民生活又有利于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的需求，需合理地開發(fā)利用區(qū)域水資源，以優(yōu)化環(huán)境、組合資源。

龍灣水庫(kù)設(shè)計(jì)供水能力1222萬(wàn)m3/年，可用于城鎮(zhèn)供水的能力為1142萬(wàn)m3/年。經(jīng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)，水庫(kù)水質(zhì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水域使用功能，水質(zhì)良好，可以作為城鎮(zhèn)供水的新水源。龍灣水庫(kù)引水工程建成將補(bǔ)充現(xiàn)有水源地的供水不足，實(shí)現(xiàn)地下水與地表水的優(yōu)化調(diào)度，合理配置水資源。

3 原水取水管道改造需要解決的問(wèn)題

3.1 保留原有功能

在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，原水取水管道的改造面臨諸多問(wèn)題，原有出水池外形不能破壞，出水池原有閘門結(jié)構(gòu)及功能全部保留；考慮檢修、灌溉等需求，需要合理設(shè)計(jì)預(yù)留管、閥、涵，以保留灌溉功能。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和管線安排，并增設(shè)管理觀測(cè)室和多路管道控制閥結(jié)構(gòu)。

3.2 取水鋼管道與輸水洞右洞混凝土的連接固定

取水管道為直徑1.20m的鋼管道，輸水洞為水庫(kù)原有混凝土襯砌管道，鋼管道深入輸水洞2m，鋼管道與輸水洞不同軸，二者位置有偏差，存在較大的縫隙。

3.3 防滲處理

鋼管道與輸水洞在供水過(guò)程中均為高壓狀態(tài)，二者接縫處需要進(jìn)行高壓防滲處理；左洞內(nèi)部防滲處理，降低糙率，保留泄流功能，出水端設(shè)置輸水槽，出水槽與右洞鋼管道隔離、加固，互不影響。

左洞內(nèi)部混凝土存在裂縫、伸縮縫滲漏和混凝土散滲，需要進(jìn)行整體性防滲處理，并降低糙率；左洞的出水端原為出水池，水流經(jīng)泄流閘門流出，現(xiàn)為了使其與右洞外接鋼管道隔離，需進(jìn)行保溫、加固、隔離、防水等處理。

3.4 右洞保留泄流功能的問(wèn)題

左洞內(nèi)部混凝土存在裂縫、伸縮縫滲漏和混凝土散滲，需要進(jìn)行整體性防滲處理，并降低糙率，同時(shí)，在鋼管道連接段設(shè)置蝶閥，留有泄流出口直通消力池。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)管道冬季保暖保溫及其結(jié)構(gòu)整體性防水

需要考慮鋼結(jié)構(gòu)管道、蝶閥及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、覆蓋面層的保暖保溫問(wèn)題；對(duì)改造后出水池內(nèi)部的鋼管道、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、覆蓋的面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體性防水保護(hù)。

4 設(shè)計(jì)施工采取的相應(yīng)對(duì)策與措施

a.針對(duì)取水鋼管道與輸水洞右洞混凝土的連接固定問(wèn)題，使用補(bǔ)償收縮型的高流動(dòng)性砂漿灌注鋼管道與輸水洞混凝土之間的縫隙，填充密實(shí)，將鋼管道最里端圓周面分割為60個(gè)小塊兒，并制作成呈喇叭口形狀，最里端邊緣緊靠洞內(nèi)混凝土內(nèi)表面，并在每個(gè)切割縫處布置止水針頭，共布置60個(gè)，使用封堵劑將切割縫以及鋼管內(nèi)部空隙填充密實(shí)，封堵劑完全固化后，進(jìn)行化學(xué)灌漿，使砂漿與鋼管道之間的結(jié)合縫以及砂漿與混凝土之間的結(jié)合縫更加密實(shí)止水。

b.在鋼管道與洞內(nèi)混凝土內(nèi)表面接觸的部位沿圓周方向滿焊三圈光圓鋼筋，鋼筋直徑依次變小，打磨鋼筋表面后，涂飾阻銹劑、界面劑，使用胎基布以及手刮聚脲材料表面封閉的方法進(jìn)行抗沖磨表面處理，涂層厚度大于4mm，以保證抗沖磨功能。

c.左洞、右洞內(nèi)部首先進(jìn)行裂縫、伸縮縫、散滲混凝土的化學(xué)灌漿處理，然后進(jìn)行混凝土表面打磨處理，最后使用胎基布、手刮聚脲材料進(jìn)行整體性防滲處理，降低糙率；左洞出水端右側(cè)現(xiàn)澆一段5m的混凝土隔墻作為間隔，隔墻與右洞連接的鋼管道之間的空隙填充保溫材料，作為右側(cè)管道的保溫夾層，隔墻與左側(cè)出水池原有混凝土墻等高，頂部澆筑蓋板后形成矩形槽式輸水洞。通過(guò)隔墻，左、右輸水結(jié)構(gòu)互不影響，左側(cè)為泄洪管道，右側(cè)為供水管道兼顧泄洪，該結(jié)構(gòu)型式可確保冬季工況下池內(nèi)結(jié)構(gòu)具有較好的保溫效果。

d.為了使右洞保留泄流功能，在鋼管道出水池以外管理房下部設(shè)置三通結(jié)構(gòu)，主管道設(shè)置蝶閥用于控制供水管道，左側(cè)泄流支管道從側(cè)面通向泄水池側(cè)壁，支管道也設(shè)置蝶閥，控制泄流。

e.為使左洞、右洞均保留灌溉功能，在出水池右洞外接鋼管道下方混凝土底部挖鑿寬度1m、深度1.20m的矩形暗涵一座，聯(lián)通左洞出水槽和灌溉出水槽；右洞外接鋼管道在出水池內(nèi)部也為三通結(jié)構(gòu)，右側(cè)伸向環(huán)山渠一側(cè)設(shè)置直徑0.60m的灌溉支管道和手自一體的蝶閥1座，灌溉支管道外接一小段出水槽后直達(dá)環(huán)山渠閘門。

f.為了使鋼結(jié)構(gòu)供水管道冬季保暖、防水，在鋼管道外圍及頂部填筑厚度30cm的聚苯板及保溫顆粒，整個(gè)水池在保溫層以上澆筑30cm厚度的混凝土作為蓋板，蝶閥部位設(shè)置檢修井及可移動(dòng)蓋板，在蓋板混凝土上部使用SBS材料進(jìn)行表面防水，上部填筑5cm砂漿作為保護(hù)層。

5 施工布置

a.主要工程為：出水池內(nèi)底板拆除3.20m2，出水池外新建鋼筋混凝土蝶閥井。原輸水洞左側(cè)洞口以1.20m直徑混凝土管道連接至蝶閥井，在蝶閥井內(nèi)以三通分為兩處，一處以1.20m混凝土管布設(shè)至原輸水洞泄水池作為泄洪管道，一處以異徑變?yōu)?.80m混凝土管接下游水廠管線。

b.右側(cè)輸水洞出口安裝直徑2m金屬管道1根，金屬管道外側(cè)設(shè)置連接法蘭，金屬管道插入輸水洞混凝土1.50m深，金屬管道與輸水洞側(cè)壁采用HRB235直徑20mm鋼筋錨固連接，錨固間距35cm，深度大于36cm。金屬管道與輸水洞連接處使用膨脹性嵌縫砂漿填充，砂漿與管道的縫隙采用化學(xué)灌漿方法進(jìn)行內(nèi)部防滲處理。金屬管道外露部分(0.50m)與其他管段采用法蘭連接。

c.通向農(nóng)渠一側(cè)設(shè)置彎頭一處，與主管道通過(guò)三通連接，管道直徑0.60m，彎頭通過(guò)法蘭連接蝶閥1個(gè)，蝶閥下游采用3.0m長(zhǎng)度的鋼制管道以及出水槽連接至農(nóng)渠閘門端部。新設(shè)置管道檢修井1座，頂部采用混凝土蓋板，設(shè)置保溫層和防水層及保護(hù)砂漿。

d.設(shè)置延伸至出水池平板閘門中墩附近的鋼筋混凝土隔墻一座，新澆筑隔墻與原有左側(cè)邊墻形成矩形輸水槽，在兩座隔墻頂部澆筑30cm厚C25W4F200混凝土蓋板一座，隔墻、蓋板形成新的矩形輸水洞，開口部位延伸至出水池左側(cè)平板閘門。在出水池右洞外接鋼管道下方混凝土底部挖鑿寬度1m、深度1.20m的矩形暗涵一座，聯(lián)通左洞出水槽和灌溉出水槽。矩形輸水槽外側(cè)以及頂部、右側(cè)金屬管道空隙及頂部使用膨脹珍珠巖填充保溫，保溫層上部做防水，設(shè)置頂部保護(hù)砂漿。保溫層、檢修井、金屬管道、矩形輸水槽頂部均統(tǒng)一填充保護(hù)砂漿。

原水取水管道布置情況見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 原水取水管道工程平面布置 (單位：mm)

圖2 原水取水管道工程剖面 (單位：mm)

6 主要施工工藝要求

6.1 土方挖填

采用1m3挖掘機(jī)開挖，部分土方臨時(shí)堆放在渠道背水側(cè)，用于土方回填；回填料來(lái)源于主體工程開挖料，用74kW推土機(jī)攤平，74kW拖拉機(jī)壓實(shí)，邊角地段采用2.80kW蛙式打夯機(jī)補(bǔ)夯。

6.2 混凝土拆除工程

采用風(fēng)鎬進(jìn)行拆除，拆除后采用8t自卸汽車運(yùn)至棄料場(chǎng)。

6.3 鋼筋加工

a.鋼筋加工。按料單加工成型，Ⅰ級(jí)鋼筋(盤圓)用調(diào)直機(jī)調(diào)直，鋼筋加工由機(jī)械彎曲成型。

b.鋼筋錨固。Ⅰ級(jí)鋼筋采用180°彎鉤，平直長(zhǎng)度為10d，且不小于50mm，Ⅲ級(jí)鋼筋采用90°彎鉤，其長(zhǎng)度見(jiàn)設(shè)計(jì)要求。

c.鋼筋焊劑。鋼筋焊劑及和焊接設(shè)備必須符合有關(guān)規(guī)定的要求。焊工持證上崗，試件合格后方可在主體工程中實(shí)焊；鋼筋接頭位置按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，同截面區(qū)域范圍內(nèi)，搭接接頭不超過(guò)25%，焊接接頭不超過(guò)50%，受壓區(qū)均不超過(guò)50%。

6.4 混凝土澆筑

模板安裝好后，檢查模板強(qiáng)度、尺寸，符合設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行混凝土澆筑。因雨水影響不能一次澆筑完成的混凝土，要采取一定的保護(hù)措施，用防雨布覆蓋已澆筑混凝土部分，防止雨水沖刷，首先要揭開防雨布并沖洗已完成的混凝土上附著的淤泥，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢查合格后，繼續(xù)澆筑混凝土。

a.混凝土配合比。混凝土配合比及拌和水泥、砂、石、外加劑等原材料要嚴(yán)格履行化驗(yàn)程序，符合標(biāo)準(zhǔn)要求方可使用。根據(jù)試驗(yàn)室提出的配合比設(shè)計(jì)，并經(jīng)實(shí)地砂石含水量調(diào)整后的配合比，計(jì)算每次投料量，并記錄在記錄牌上，每罐攪拌量不得超過(guò)攪拌和標(biāo)準(zhǔn)容量。水及外加劑溶液可按重量折算成體積。各種衡器要定期校驗(yàn)，稱量偏差在允許范圍內(nèi)。責(zé)任到人，設(shè)置計(jì)量工，負(fù)責(zé)測(cè)混凝土坍落度等工作?；炷恋陌韬筒捎?.4m3攪拌機(jī)。

b.混凝土運(yùn)輸與澆筑?；炷恋倪\(yùn)輸采用1t翻斗車。用履帶式吊車將混凝土入倉(cāng)?；炷翝仓?，詳細(xì)檢查倉(cāng)內(nèi)清理、模板、永久縫及澆筑準(zhǔn)備工作等，并做好記錄，經(jīng)驗(yàn)收合格后開始澆筑。機(jī)械安裝調(diào)試完畢，模板驗(yàn)收合格后開始攪拌混凝土?；炷岭S澆隨平，混凝土澆筑要連續(xù)進(jìn)行，如中斷時(shí)間超過(guò)允許間歇時(shí)間，要按施工縫處理?；炷琳駬v以振搗器為主。

c.混凝土養(yǎng)護(hù)。設(shè)高壓水泵一臺(tái)，揚(yáng)程20m以上，保證澆筑后6h內(nèi)送水養(yǎng)護(hù)和拆模后定期養(yǎng)護(hù)。設(shè)專人監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度和外部溫度，控制溫度不大于30℃，否則采取草簾覆蓋、澆水降溫等措施。

6.5 修補(bǔ)處理

主要修補(bǔ)材料有親水性聚氨酯密封止水灌漿材料、潮濕型快速固化界面劑、手刮聚脲彈性體、聚合物混凝土、高強(qiáng)砂漿、鋼塑纖維混凝土等。其中聚氨酯灌漿材料和手刮聚脲材料為使用最多的修補(bǔ)及防護(hù)材料。

修補(bǔ)處理采用化學(xué)灌漿+表面封閉的處理方式。使用手刮聚脲材料進(jìn)行縫表面粘貼，固化后的手刮聚脲涂膜平均厚度不小于2mm，一般縫開口部位表面涂膜厚度在3～4mm，聚脲涂刮寬度不小于40cm，聚脲涂層邊緣與縫口距離不小于20cm。

6.6 蝶閥及安裝

蝶閥共計(jì)3個(gè)，直徑分別為1.20m、0.80m、0.60m，均為手動(dòng)與電動(dòng)一體化蝶閥，三通2個(gè)，異徑管2個(gè)，彎頭2個(gè)，安裝均由廠家提供安裝圖紙并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

7 結(jié) 語(yǔ)

取水首部改造工程在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，面臨地形限制、空間狹小等諸多問(wèn)題。改造要求出水池外形不破壞，原有閘門及功能保留，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)三通、蝶閥、蝶閥井、彎頭、出水槽、暗涵等措施，有效解決了諸多問(wèn)題，同時(shí)，在輸水洞內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)灌漿、手刮聚脲表面封閉等防滲漏、抗沖磨處理。圖3和圖4為竣工后工程現(xiàn)狀。工程已安全運(yùn)行3年，運(yùn)行表明：上述工程設(shè)計(jì)、施工以及采取的措施科學(xué)、合理、安全、有效。

圖3 竣工后取水首部管線及出水池現(xiàn)狀

圖4 竣工后取水首部蝶閥井、管理房及泄洪支管道現(xiàn)狀