趙家窯水庫壩下涵管封堵技術研究

孟希平

（大同市冊田水庫管理局，山西 大同 037000）

趙家窯水庫壩下涵管封堵技術研究

孟希平

（大同市冊田水庫管理局，山西 大同 037000）

根據趙家窯水庫壩下涵管質量差，具有多處裂縫滲水，存在安全隱患的客觀實際，提出了自密實混凝土封堵處理方案。介紹了該方案的施工技術要點及施工過程中的質量控制措施，施工完成后，經檢測各項指標均達到設計要求，可為類似工程提供參考。

涵管封堵；大壩；自密實混凝土；趙家窯水庫

1 概況

1.1 工程情況

趙家窯水庫是大同市最大的地表水飲用水源地，壩址位于大同市御河支流的淤泥河上，距市區20km。水庫建于1960年，1979—1983年進行了改造，改造后均質土壩高度由原來的23m增加到33m，并增建了泄洪洞和溢洪道2座泄洪設施。2009—2011年對水庫進行了除險加固，經設計復核總庫容由以前的8563萬m3增加到9830萬m3。在壩體下游坡培厚的同時，對壩下存在安全隱患的涵管進行了封堵處理。同時繞左壩肩山體新建了一條長236m的小型隧洞，取代原壩下涵管，作為水庫向城市及工農業用水的輸水建筑物。

此次除險加固需封堵的壩下涵管位于壩體左岸樁號0+085處，全長110.86m。在距涵管進口豎井67.86m處，有一座直徑1.0m的鑄鐵閘閥，將涵管分為有壓和無壓兩段，其中有壓段結構為圓形鋼筋混凝土現澆結構，內徑1.0m，外徑1.6m，壁厚0.3m。

1.2 封堵緣由

2007年，省水利廳有關部門組織專家對設計部門編制的《趙家窯水庫大壩安全鑒定論證報告》進行了評審，2008年國家水利部大壩安全管理中心對《趙家窯水庫大壩安全鑒定報告書》進行了核查，核定水庫大壩為三類壩。認為水庫壩下涵管建在壩內填土軟基上，進口無控制措施，不符合抗震要求，在地震烈度為7度的情況下，涵管有可能斷裂破壞，危及壩體安全，同時認為，混凝土涵管質量差，剝蝕露筋，有多處裂縫滲水，存在安全隱患，易發生較大安全事故，同意對此隱患進行除險處理。后經設計論證對涵管有壓段進行徹底灌填封堵。

2 壩下涵管封堵技術措施

2.1 工程特點

水庫壩下涵管需封堵的長度達67.86m，管內徑1.0m，用普通混凝土進行封堵，工作面狹窄，人員無法在管內操作，混凝土的灌筑密實質量無法保證，而且在洞內運輸混凝土難度較大。針對工程的施工特殊性，由建設項目部牽頭，邀請多方專家召開專門的論證會議，對封堵措施進行了嚴謹細致的論證，最終一致同意采用在大壩上游坡馬道鉆孔到達涵管內部，然后通過鉆孔用自密實混凝土進行灌填的涵管封堵處理方案。

2.2 自密實混凝土技術特點

本封堵工程采用的自密實混凝土，屬于高流態混凝土，可連續澆筑，與普通混凝土的最大區別是，不需在洞內振搗，完全靠混凝土本身的自重作用流平、填實洞內的空間，而且其勻質性、密實性、強度等級完全能夠滿足設計要求。且在施工過程中不發生拌和物離析、沁水等現象，混凝土硬化后具有良好的力學性能和耐久性。

在本次涵管灌填封堵工程施工中，首先考慮混凝土的流動性，通過使用有效外加劑，保證拌和物能流動較長的距離，減少壩體中鉆孔的數量，對混凝土強度等級的要求放在其次。

2.3 自密實混凝土的技術要求

通過設計論證，對自密實混凝土的性能指標提出的要求見表1。

表1 自密實混凝土性能指標

2.4 自密實混凝土配合比設計

本工程自密實混凝土的配合比設計由北京華實水木科技有限公司負責完成。原材料的樣品提取全部來自商品混凝土公司攪拌現場的儲備料。所用的水泥、粉煤灰、粗細骨料的各項檢驗指標均符合有關規范要求。采用北京華實水木科技有限公司生產的專用外加劑，其性能指標均滿足《混凝土外加劑應用技術規范》要求。

按照有關規程或規范，試驗室共進行凈漿試驗23組，砂漿試驗20組，混凝土試驗9組，得到兩組專用自密實混凝土理論配合比指標見表2。

表2 自密實混凝土配合比表

2.5 現場灌填設備布置

2.5.1 灌填孔布置

依據設計，沿涵管軸線方向和上游壩坡馬道正交叉，共布置2個灌填孔，采用回旋鉆機成孔后，孔內下設直徑100mm鋼質套管。一方面對孔壁起支護作用，另一方面保證混凝土拌和物流動順暢。1號孔距進口豎井的水平距離為15.5m，2號孔距涵管進口豎井的水平距離為30.5m，孔深分別為10.2m，14.4m。

2.5.2 灌漿管布置

為保證灌堤質量，從涵管下游出口處，在洞內頂部布置3條聚氯乙烯塑料管，即其中一條管徑50mm為進漿管、排漿管、排氣管，在進漿管上均勻布置5個灌漿盒，作為最后的補充灌漿手段，保證涵管內混凝土的填充度達到100%。

2.5.3 溜管布置

從壩頂防浪墻開始，沿壩下涵管軸線方向，在上游斜坡上平行布置兩道直徑150mm的PVC管，作為自密實混凝土的溜槽，其中一條通向1號孔，另一條通向2號孔，PVC管的首端和末端均放置木質漏斗，保證混凝土拌和物自混凝土攪拌運輸車出料后，能連續順暢地流入2個灌填孔內。

2.5.4 監測設備布置

為監測封堵過程中自密實混凝土在壩下灌管內的流動進度及充填高度，在洞內均勻布置4組紅外線成像監視器及8組填充高度傳感器，以實時監測洞內混凝土的灌填效果，保證灌填質量。

2.6 施工過程控制

自密度混凝土因其自身的特點及應用特性，在原材料質量得到保證的情況下，其施工過程中的攪拌、運輸、自流灌填及實時監測等工序就尤為重要。混凝土的生產方和施工方密切配合，各負其責，嚴把每一道施工工序，特別是關鍵工序，從而確保混凝土灌填施工質量。

在商品混凝土公司攪拌現場，由外加劑提供方的技術人員進行現場加填外加劑協調控制，從投料順序、攪拌時間及現場出料檢驗等過程進行監督控制。在運輸環節，由施工方同公路及交管部門協調運距15km的運輸路線交通暢通，盡量減小混凝土坍落度損失，確保混凝土拌和物到達施工現場坍落度及擴展度所要求的范圍內，以保證生產、運輸及灌填過程的有序及連續性。在灌填現場由施工方密切注視溜管木質支架在混凝土自流時的穩定性，及時處理異常情況。

3 施工灌填效果

該工程由于準備工作充分，各方人員密切配合，整個混凝土灌填過程基本保證了施工的連續、順暢、穩定。混凝土灌填從上午8時開始至下午2時結束，持續灌填施工6h，完成了近50m3自密實混凝土的灌填任務。通過設計方技術人員和監理人員在施工現場對混凝土的坍落度、擴展度、流動時間、填充度指標的檢驗檢測，均滿足設計要求。同時利用洞內預先布置的紅外線攝像頭及高度傳感器的實時監測，達到了預期效果。后在下游側已達到硬化齡期的混凝土進行鉆孔取樣，其抗拉、拉壓、抗滲等各項數據均能達到設計要求，是水庫壩下涵管除險封堵技術的一次成功范例。

TV697.3

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1004-7042（2011）09-0029-02

孟希平（1968-），男，2005年畢業于華北水利水電學院水利工程管理專業，工程師。

2011-07-13；

2011-08-21