刍议小型水库坝下涵洞除险加固技术

【摘 要】本文简要概述了小型水库坝下涵洞病险及主要原因，根据一些工作经验对除险加固技术作了具体的分析与探讨，以供参考。

【关键词】小型水库；坝下涵洞；封堵；病险原因；除险加固技术

1 坝下涵洞病险及原因

根据近几年水利普查资料、现场查勘、小型水库安全评价分析等情况，坝下涵洞基本上都存在不同程度的质量问题，加上建成时间较早，设计标准、施工质量偏低，又没有施工时原始质量检测资料和运行期渗漏观测资料考查，运行时缺乏管护，工程设施老化，常发生漏水、开裂、断裂等病险。甚至有些坝下涵洞外壁由于填土质量较差，夯压不密实、涵洞未做截水设施或截水设施不到位等引起沿管壁的纵向渗漏。涵洞渗漏问题不仅仅影响了工程效益的正常发挥，还使大坝的安全受到了严重威胁，是小型水库常见的安全隐患。坝下涵洞病险和其主要病因如下：

（1）浆砌石涵洞，砌石质量差、涵洞外没有外包砼，砌筑砂浆标号底甚至有些采用三合土代替砂浆，且砂浆不饱满，没有勾缝，砌体留有缝隙、孔隙等，造成洞壁漏水。

（2）有些涵洞部分洞段基础为岩基，部分洞段基础为土基，因基础不均匀沉降引起涵洞洞身断裂。

（3）因当时的技术水平、材料和资金的限制，涵洞选用材料（素砼管涵、炼瓦管涵）不当，强度不足。

（4）由于涵洞洞壁外填土质量差、不密实，且未设置截流墙，在水头差的作用下，水流沿洞壁形成集中的渗漏通道，使涵洞周边和基础淘空、沉陷，造成险情。

（5）闸门启闭运行不当，让原设计无压的放水涵洞有压运行，或洞内出现明满流交替状态，产生震动，造成涵洞开裂。

（6）长期运行又没有有效的管护，接缝止水设施老化失效等。

2 坝下涵洞的除险加固技术

坝下涵洞除险加固首先要查明涵洞存在的病险问题，是否存在沿洞外侧的接触渗漏问题，是否存在洞身纵、横向裂缝，涵洞结构强度是否满足要求，进口消力井尺寸是否满足消能要求， 放水卧管是否存在开裂，止水设备是否老化脱落，出口水流是缓流还是紊流，洞内漏水要分清是进口闸门漏水还是洞身漏水等情况，针对不同的情况提出相应的处理措施。通常的处理措施有两种：第一种，洞顶最大填土高度小于10 m的涵洞病险处理。当水库易放空、置换土料丰富时一般采用在原址开挖重建涵洞的方案。也可对原涵洞封堵，采用新建虹吸管的方案；第二种，洞顶最大填土高度大于10m 的涵洞病险处理。对结构没有大问题，洞径大于 500mm×500mm的涵洞，进行加固和防渗处理时，采用进口开挖后重新回填黏土夯实防渗、涵身反压灌浆、洞内衬钢管并回填灌浆的方法；对结构破坏严重，或坝中断裂错位的小管径涵洞，须采用封堵原涵洞，新开隧洞或新建虹吸管的方法。

2.1 涵洞外壁接触渗漏处理技术

对于坝高较高且洞身尺寸较大和结构破坏需要封堵的坝下涵洞，该类涵洞经多年运行，存在洞身裂缝或砂浆剥落缝隙，或洞壁与填土结合不密实且截水环实效，使库水渗漏进入涵洞，并带出涵洞外壁填土，形成渗漏通道，在长期集中渗流情况下，形成外壁空洞。常用的方法有高压喷射灌浆、倒挂井截渗和反压灌浆。高压喷射灌浆适用地层广、深度大，能适应于粉土、砂土、砾石和卵（碎）石地层，所需设备较为简单，占地面积小，机动灵活、对施工场地要求不高，在防渗工程中使用较为普遍。而倒挂井截渗在坝体松散料中开挖易出现塌方，锁口梁要求也较高，在小型水库中使用不多。反压灌浆是在水库蓄水情况下，对涵洞进行灌浆止漏加固的技术，由于不能从根本上根除涵洞的渗漏问题， 现在只作为涵洞封堵时的辅助措施使用。

2.2 涵洞内防渗处理技术

涵洞内部渗水一般发生在心墙后，随着坝体浸润线的显著下降，涵洞内的水头高出浸润线，发生内水外渗，管径较大可以进人的涵洞，可采取丙乳或其他聚合物水泥砂浆抹面或嵌缝处理，严重的可采用套管法或钢衬加固原涵洞。套管法是在原涵洞内安装 1 根或多根（一般不超过3根）直径小于原涵洞且能满足过流要求且便于施工的管道。套管安装就位后将两端封堵，原涵洞与套管之间的空隙填充微膨胀混凝土，同时在涵管的进口段开挖后重新回填黏土夯实，做防渗的工程措施，黏土中可掺入15%左右的水泥以提高防渗性能。在涵管出口段应填筑导流的反滤料将渗水导出。

2.3 涵洞进水口防渗处理技术

小型水库坝下涵洞进水口建筑物有分级卧管式、斜拉闸门式和塔（井）式，主要是前两种居多，着重介绍前两种形式。进口渗漏原因一般是卧管出现裂缝、闸门止水设施老化破损或者闸门变形、启闭拉杆变形引起闸门开启和关闭困难等等引起的漏水现象。处理技术相对简单而且彻底的办法是拆除重建和更换。需要注意的是卧管与消力井之间、消力井与涵洞之间要求设置伸缩缝及止水，以避免因不均匀沉降而引起的沉降裂缝。

2.4 涵洞原址开挖重建及多涵合并技术

开挖重建涵洞方案是较为彻底的处理方案，新建涵洞基础必需是基岩或原状土基，并要求基础均一，地基承载力应满足设计要求。如果基础有部分是土基，有部分是岩基，则在土基与岩基交界处应设置沉降缝。原址开挖重建既有利于对原涵进行彻底挖除，减少土方开挖工程量，又能满足与原灌溉水系的顺接。但由于是在原址重建 必须维持原死水位不变，故新建的涵洞（洞顶填土小于 10 m 多用涵管）只能采用上埋式（也称平埋式），这种埋管形式大大增大洞顶上土压力，对管身是最不利的，提高了涵洞结构要求。为了减少洞顶土压力，在保证涵洞施工作业面及导流需要宽度的情况下尽量减少开挖的宽度。《碾压式土石坝设计规范》规定，先填筑坝段的横向坝坡土料不宜陡于 1∶3。故重建后涵洞回填时的横向坝坡应达到 1∶3，以保证坝体不出现新的横向裂缝。

2.5 涵洞封堵技术

对于坝高较高、库水放空不易的坝下废弃涵洞，根据涵洞本身的病险特点，对其制订切实可行、彻底有效的封堵方案是必要的。总的封堵原则是“堵前不堵后”，确保心墙（或坝轴线）上游段封堵密实，进口堵头是重点，中间截断老涵构筑一道超出原涵横断面的混凝土或黏土截渗墙是封堵的关键。下游段涵身如无较大渗漏点可不处理，有渗透点则用混凝土充填，老涵出口留出一段设置反滤墙，可起到排水减压的作用。

3 结语

本文就小型水库坝下涵洞的病险及原因进行了分析，对除险加固技术进行了较为系统的探讨，是笔者多年的工作经验，并结合实际，在多个小型水库坝下涵洞除险加固中运用了以上技术，取得了良好的效果。希望能给同行们提供参考。

参考文献：

[1]谭界雄，位敏.我国水库大坝病险特点及除险加固技术概述[J].中国水利，2010.

[2]王飚.浅议小型病险水库涵洞封堵[J].湖南水利水电，2010（5）.