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[摘 要]文章主要针对当前小型水库除险工程放水涵管常见的问题、处理措施、方案及选择，并提出在施工中的注意事项等，着重围绕了这些问题进行了简要的探讨。
[关键词]水库工程 放水涵管 常见的问题 处理措施
中图分类号：V41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0118-01
一、简要说明
在五、六十年代，我县建成的小型水库达70多座，水库的建成至今，在防洪、灌溉、供水等方面发挥了很大的效益，为保障下游人民的生命财产安全及经济社会持续稳定健康发展发挥了巨大的作用。在当时施工，受当时财力、物力及技术条件的限制，工程存在标准偏低、施工质量不高、设施老化破损或不完备等问题，许多隐患逐渐暴露，水库险情时有发生，严重威胁着下游人民生命财产安全，也制约了水库效益的发挥。
二、放水涵管常见的问题
为了发挥水库的防洪、供水、灌溉等功能，大多数水库都设有放水涵管。放水涵管是水库的三大建筑物之一，用来作为农业灌溉、工业和城市生活用水、引水发电、泄洪排沙、放空水库和施工导流等。放水涵管在长期运行管理过程中，由于自然条件和人为的原因，造成管体的破坏，最终表现为裂缝、漏水、磨损、空蚀和冲刷等破坏形式，有的即使到了报废年限，其更新也相当困难。如何对这些已出现险情的放水涵管进行除险加固处理，便成为水利工程面临的一个重大课题。在实际施工过程中，我们发现放水涵管的破坏形式主要有以下几种：
（一）裂缝，放水涵管出现裂缝是一种常见的破坏形式。一般多为环向裂缝，也有少数纵向裂缝。环向裂缝有全环裂缝和局部环向裂缝。裂缝形成的原因很复杂，有温度应力作用产生的，有基础不均匀沉陷产生的，离闸门近的部位涵管由于闸门开启时震动较大而产生的。
（二）伸缩缝止水老化、断裂，造成漏水也是常见的破坏形式。
（三）有的土坝下埋设的涵管内渗水区、渗水带和漏水点大量存在，有的部位甚至出现射流，造成了管壁混凝土强度的降低。有的钢筋锈蚀，管壁周围坝体已出现空洞，直接危及大坝的安全。
（四）管身混凝土表面蜂窝麻面、碳化及钢筋外露锈蚀，这多数是由于在放水涵管施工过程中未严格控制质量，水泥质量比较差，振捣不密实，致使混凝土均匀性及密实性不够，再加上运行多年，运行时明、满流交替，产生气蚀、震动等，就出现了蜂窝麻面、洞穴等，降低了放水涵管的承载能力，缩短了其使用寿命。
三、通常处理方案及选择
放水涵管除险加固是保证放水涵管安全运用的重要环节，也是关系到大坝安全的重要因素之一。实际施工中，根据破坏形式和技术经济条件不同，通常有以下几种处理方案：
（一）灌浆加固，这种办法能使洞壁裂缝闭合、提高强度，防止渗漏。使用材料一般有环氧树脂类化学材料和水泥；环氧树脂类灌浆液是用得最多的补强灌浆材料。其优点是粘结强度高、收缩小，固化后耐水性和化学稳定性好，许多水工混凝土建筑物的裂缝都用环氧树脂浆进行补强加固。
（二）内衬钢筋混凝土管或者钢管，当放水涵管己严重破坏，进行局部修补灌浆，已不能恢复其正常的使用功能时，可在放水涵管内加内衬，在实际工程中，当管径较大时，一般加衬钢筋混凝土管；管径较小时，加衬钢管。由于基础不均匀沉陷而产生多道环向裂缝时，以衬钢筋混凝土管为宜；由于温度裂缝而产生多道环向裂缝时，以衬钢管为宜。原涵管与新管之间的空隙采用混凝土、灌浆充填。
（三）修改结构形式，根据具体情况，如果确定是由于结构形式不当而引起的，应修改结构形式，结构形式是指输水洞进口、闸门槽、闸门槽后、出口及下游衔接段等结构形式不当，经合理修改，在水流通过时不再出现负压，这也是一种加固的措施。
（四）弃管重建， 输水洞遭到严重破坏的时候， 整修加固难以取得效果，通过论证，必须弃管重建，重建主要有用顶管的方法或改用虹吸式钢管两种。
（五）从投资、工期、施工、管理等方面进行技术经济比较，施工技术较简单，适用范围广，不用开挖土方，施工期短，可以利用原涵管，保留原进水口的相关设施，工程投资小。在上世纪90 年代中小型水库放水涵管维修加固中，采用在原涵管内衬圆钢管和充填混凝土、灌浆进行除险加固处理，经多年运用检验，效果良好。各水库均能安全正常运行，工程效益十分显著。
通过分析论证该水库放水涵管适合方案的基本条件，下面就以方案原涵管内衬圆钢管和充填混凝土、灌浆为例，结合施工过程中的一些问题做简单说明。
四、主要处理措施
（一）钢管的制作及安装
钢板材料一般采用A3 钢板，在加工厂分节卷焊加工成钢管，每节管长度根据方便运输和安装决定。每节钢管加工时要求直径等尺寸准
确，管口要平整。出厂前按规范要求进行检查。新制作的钢管运到工地后，要经检查和校正，然后在原涵管口用特制的小型滑轮托车分节运入管内，经调直、校正、锚固后，才能进行焊接。钢管加工和安装所有接口均采用Y 型焊接，施焊时应注意防止产生过大的应力变形。钢管的制作、安装均要符合《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》（SLJ201-80、DLJ201-80）。钢管在运输、装卸和在涵管内安装过程中，为了防止产生意外变形，可在管内设置临时支撑。由于新旧涵管之间的空隙需要充填，因此在钢管制作安装时预留充填孔、其具体要求应按充填混凝凝土、灌浆设计决定。
（二）新衬钢管与旧涵管之间充填混凝土及灌浆
（1）充填混凝土
每节（建议长度10m）新衬钢管安装加固完成后，做好两端堵头，在钢管两侧半径高度位置各设两个进料孔， 进料孔对称均匀布置；钢管顶部设两个进料孔。混凝土充填完毕后用原割除钢板焊接封堵，并注意抛光磨平。混凝土的充填建议采用单级配泵送混凝土，原因是混凝土充填空间较小，钢管内操作空间有限。混凝土充填时应讲究对称上料，以免钢管移位。
（2）充填灌浆
充填灌浆主要是为解决混凝土充填不密实及干缩造成的空洞。灌浆孔要求约每隔3m 布置一个断面，在顶部120°范围内，相邻连个断面布孔数分别为2 个、3个，梅花形布局。另外在每节充填段进出口各布置排气孔一个。灌浆应在每节下游端开始，逐步向上游端灌注，先灌下部孔，然后灌上部孔，最后灌顶部孔。与通常隧洞回填灌浆要求基本一致。灌浆过程中一般可以用锤击敲管听响声来判别灌浆的密实程度，如发现脱空较大部位，要重新开孔进行补灌，以确保新旧管的整体接合。
五、施工中的注意事项
（一）小型水库放水涵管加固处理一般要求工期较紧， 采用内衬钢管和充填混凝土、灌浆处理较为简便，质量容易保证，施工周期短。但要求施工前一定要做好充分准备，要选择有素质的施工队伍，精心做好施工组织设计，使整个施工能够按计划有序进行。
（二）施工时间要选定在年末枯水期进行或选定在春耕放水基本完成、水库水位降低后进行。但工程一定要确保在汛期前完成。
（三）为了确保工程施工质量和安全，一定要按照有关规范进行施工，施工时要采取措施确保涵管内的通风和用电安全。
（四）在涵管衬钢管前一定要将原涵管内的青苔污垢等清洗干净，以使新旧涵管之间充填材料接合紧密。
六、结束语
放水涵管是水库的输、排水建筑物，是水利工程中能独立发挥功用的重要建筑物形式之一。在我国20世纪50和60年代修建的水库中，较多的输、排水建筑物采用此种形式。但由于修建时的技术经济条件限制和年久失修，很大一部分水库的放水涵管破损严重，存在安全隐患，如不及时进行除险加固处理，势必威胁到大坝的安全，造成下游人民的生命财产损失。本文结合自身多年的施工经历，对放水涵管普遍存在的破坏形式做了简要归纳，列举了常用的几种处理方案，并以该水库除险加固工程为例对放水涵管除险加固施工和注意事项做了简要分析。
[关键词]水库工程 放水涵管 常见的问题 处理措施
中图分类号：V41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0118-01
一、简要说明
在五、六十年代，我县建成的小型水库达70多座，水库的建成至今，在防洪、灌溉、供水等方面发挥了很大的效益，为保障下游人民的生命财产安全及经济社会持续稳定健康发展发挥了巨大的作用。在当时施工，受当时财力、物力及技术条件的限制，工程存在标准偏低、施工质量不高、设施老化破损或不完备等问题，许多隐患逐渐暴露，水库险情时有发生，严重威胁着下游人民生命财产安全，也制约了水库效益的发挥。
二、放水涵管常见的问题
为了发挥水库的防洪、供水、灌溉等功能，大多数水库都设有放水涵管。放水涵管是水库的三大建筑物之一，用来作为农业灌溉、工业和城市生活用水、引水发电、泄洪排沙、放空水库和施工导流等。放水涵管在长期运行管理过程中，由于自然条件和人为的原因，造成管体的破坏，最终表现为裂缝、漏水、磨损、空蚀和冲刷等破坏形式，有的即使到了报废年限，其更新也相当困难。如何对这些已出现险情的放水涵管进行除险加固处理，便成为水利工程面临的一个重大课题。在实际施工过程中，我们发现放水涵管的破坏形式主要有以下几种：
（一）裂缝，放水涵管出现裂缝是一种常见的破坏形式。一般多为环向裂缝，也有少数纵向裂缝。环向裂缝有全环裂缝和局部环向裂缝。裂缝形成的原因很复杂，有温度应力作用产生的，有基础不均匀沉陷产生的，离闸门近的部位涵管由于闸门开启时震动较大而产生的。
（二）伸缩缝止水老化、断裂，造成漏水也是常见的破坏形式。
（三）有的土坝下埋设的涵管内渗水区、渗水带和漏水点大量存在，有的部位甚至出现射流，造成了管壁混凝土强度的降低。有的钢筋锈蚀，管壁周围坝体已出现空洞，直接危及大坝的安全。
（四）管身混凝土表面蜂窝麻面、碳化及钢筋外露锈蚀，这多数是由于在放水涵管施工过程中未严格控制质量，水泥质量比较差，振捣不密实，致使混凝土均匀性及密实性不够，再加上运行多年，运行时明、满流交替，产生气蚀、震动等，就出现了蜂窝麻面、洞穴等，降低了放水涵管的承载能力，缩短了其使用寿命。
三、通常处理方案及选择
放水涵管除险加固是保证放水涵管安全运用的重要环节，也是关系到大坝安全的重要因素之一。实际施工中，根据破坏形式和技术经济条件不同，通常有以下几种处理方案：
（一）灌浆加固，这种办法能使洞壁裂缝闭合、提高强度，防止渗漏。使用材料一般有环氧树脂类化学材料和水泥；环氧树脂类灌浆液是用得最多的补强灌浆材料。其优点是粘结强度高、收缩小，固化后耐水性和化学稳定性好，许多水工混凝土建筑物的裂缝都用环氧树脂浆进行补强加固。
（二）内衬钢筋混凝土管或者钢管，当放水涵管己严重破坏，进行局部修补灌浆，已不能恢复其正常的使用功能时，可在放水涵管内加内衬，在实际工程中，当管径较大时，一般加衬钢筋混凝土管；管径较小时，加衬钢管。由于基础不均匀沉陷而产生多道环向裂缝时，以衬钢筋混凝土管为宜；由于温度裂缝而产生多道环向裂缝时，以衬钢管为宜。原涵管与新管之间的空隙采用混凝土、灌浆充填。
（三）修改结构形式，根据具体情况，如果确定是由于结构形式不当而引起的，应修改结构形式，结构形式是指输水洞进口、闸门槽、闸门槽后、出口及下游衔接段等结构形式不当，经合理修改，在水流通过时不再出现负压，这也是一种加固的措施。
（四）弃管重建， 输水洞遭到严重破坏的时候， 整修加固难以取得效果，通过论证，必须弃管重建，重建主要有用顶管的方法或改用虹吸式钢管两种。
（五）从投资、工期、施工、管理等方面进行技术经济比较，施工技术较简单，适用范围广，不用开挖土方，施工期短，可以利用原涵管，保留原进水口的相关设施，工程投资小。在上世纪90 年代中小型水库放水涵管维修加固中，采用在原涵管内衬圆钢管和充填混凝土、灌浆进行除险加固处理，经多年运用检验，效果良好。各水库均能安全正常运行，工程效益十分显著。
通过分析论证该水库放水涵管适合方案的基本条件，下面就以方案原涵管内衬圆钢管和充填混凝土、灌浆为例，结合施工过程中的一些问题做简单说明。
四、主要处理措施
（一）钢管的制作及安装
钢板材料一般采用A3 钢板，在加工厂分节卷焊加工成钢管，每节管长度根据方便运输和安装决定。每节钢管加工时要求直径等尺寸准
确，管口要平整。出厂前按规范要求进行检查。新制作的钢管运到工地后，要经检查和校正，然后在原涵管口用特制的小型滑轮托车分节运入管内，经调直、校正、锚固后，才能进行焊接。钢管加工和安装所有接口均采用Y 型焊接，施焊时应注意防止产生过大的应力变形。钢管的制作、安装均要符合《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》（SLJ201-80、DLJ201-80）。钢管在运输、装卸和在涵管内安装过程中，为了防止产生意外变形，可在管内设置临时支撑。由于新旧涵管之间的空隙需要充填，因此在钢管制作安装时预留充填孔、其具体要求应按充填混凝凝土、灌浆设计决定。
（二）新衬钢管与旧涵管之间充填混凝土及灌浆
（1）充填混凝土
每节（建议长度10m）新衬钢管安装加固完成后，做好两端堵头，在钢管两侧半径高度位置各设两个进料孔， 进料孔对称均匀布置；钢管顶部设两个进料孔。混凝土充填完毕后用原割除钢板焊接封堵，并注意抛光磨平。混凝土的充填建议采用单级配泵送混凝土，原因是混凝土充填空间较小，钢管内操作空间有限。混凝土充填时应讲究对称上料，以免钢管移位。
（2）充填灌浆
充填灌浆主要是为解决混凝土充填不密实及干缩造成的空洞。灌浆孔要求约每隔3m 布置一个断面，在顶部120°范围内，相邻连个断面布孔数分别为2 个、3个，梅花形布局。另外在每节充填段进出口各布置排气孔一个。灌浆应在每节下游端开始，逐步向上游端灌注，先灌下部孔，然后灌上部孔，最后灌顶部孔。与通常隧洞回填灌浆要求基本一致。灌浆过程中一般可以用锤击敲管听响声来判别灌浆的密实程度，如发现脱空较大部位，要重新开孔进行补灌，以确保新旧管的整体接合。
五、施工中的注意事项
（一）小型水库放水涵管加固处理一般要求工期较紧， 采用内衬钢管和充填混凝土、灌浆处理较为简便，质量容易保证，施工周期短。但要求施工前一定要做好充分准备，要选择有素质的施工队伍，精心做好施工组织设计，使整个施工能够按计划有序进行。
（二）施工时间要选定在年末枯水期进行或选定在春耕放水基本完成、水库水位降低后进行。但工程一定要确保在汛期前完成。
（三）为了确保工程施工质量和安全，一定要按照有关规范进行施工，施工时要采取措施确保涵管内的通风和用电安全。
（四）在涵管衬钢管前一定要将原涵管内的青苔污垢等清洗干净，以使新旧涵管之间充填材料接合紧密。
六、结束语
放水涵管是水库的输、排水建筑物，是水利工程中能独立发挥功用的重要建筑物形式之一。在我国20世纪50和60年代修建的水库中，较多的输、排水建筑物采用此种形式。但由于修建时的技术经济条件限制和年久失修，很大一部分水库的放水涵管破损严重，存在安全隐患，如不及时进行除险加固处理，势必威胁到大坝的安全，造成下游人民的生命财产损失。本文结合自身多年的施工经历，对放水涵管普遍存在的破坏形式做了简要归纳，列举了常用的几种处理方案，并以该水库除险加固工程为例对放水涵管除险加固施工和注意事项做了简要分析。