安慶地區小型水庫放水涵封堵技術探討

江 豐

（安慶市水利水電規劃設計院 246003）

1 安慶地區小型水庫概況

安慶市位于安徽省西南部的皖鄂贛三省交界處，屬長江流域中下游。現全市共有小型水庫464座，其中小（1）型48座，小（2）型416座，主要分布于所轄的桐城市、懷寧縣、樅陽縣、潛山縣、太湖縣、宿松縣、望江縣和岳西縣。這些水庫控制流域面積總計為893.65km2，總庫容36.34億m3，興利庫容20.57億m3，設計灌溉面積4.86萬hm2，水電站總裝機容量707kW，年平均發電量115萬kW·h。水庫在防洪、灌溉、供水和發電等方面發揮了巨大的效益，尤其是在防洪和灌溉方面產生了巨大的社會效益和經濟效益。

同安徽省其他水庫一樣，這些水庫絕大多數建于20世紀50～70年代。受當時社會、經濟、技術條件的制約，放水建筑物設計標準低、施工質量差，加上運行維護經費不足、運行時間較長、放水灌溉任務重，放水建筑物老化、炭化、銹蝕、腐爛等損壞嚴重，病險問題非常突出。

安慶市的這些小型水庫，多為病險水庫。按照省政府的要求，要在2007年開始的3年多時間內基本完成小（1）型水庫的除險加固任務；從2011年開始，又要完成小（2）型水庫的除險加固任務。在這些水庫的除險加固中，都將涉及到放水建筑物的除險加固問題。

2 放水建筑物

2.1 概述

小（1）型水庫共計48座，經統計分析，放水建筑物布置有兩種類型：一種類型為布置在壩肩山體內——開挖隧洞，此種類型僅1座——樅陽縣石龍口水庫；另外一種為布置在大壩壩體下——即壩下放水涵，共計47座。第一種類型不在本文除險加固分析內容之列，故不作討論。對于第二種類型，其結構型式又多樣。其中圬工結構（漿砌塊石、條石，石砌拱涵）31座；混凝土、鋼筋混凝土圓涵（無壓）19座；鋼筋混凝土圓涵（有壓）5座；鋼（鑄鐵）管3座。以上兩種類型放水建筑物共計57座，超過水庫總數48座，主要是因為其中有6座水庫壩下布置有高低、放水涵，1座水庫壩下布置了4座放水涵。

建筑物斷面結構尺寸、型式各樣，絕大多數孔口面積都小于0.5m2。對于以上4種結構型式的放水涵，其結構斷面尺寸范圍如下：圬工結構尺寸為0.2m×0.4m～1.0m×1.5m；無壓混凝土、鋼筋混凝土圓涵結構尺寸為φ0.2～1.0m；有壓鋼筋混凝土圓涵結構尺寸為φ0.3～0.8m；鋼（鑄鐵）管結構尺寸為φ0.5m。

小（2）型水庫共計425座，放水建筑物布置僅一種類型——全部為壩下放水涵。其中，宿松縣12座水庫壩下布置有高、低放水涵，其他水庫壩下僅布置1座放水涵，共計437座壩下放水涵。其結構型式有兩種：圓涵和方涵。圓涵有混凝土涵和瓦涵，斷面尺寸為φ0.15～0.5m，絕大多數為φ0.3m 左右，共計179座；方涵全部為圬工結構（漿砌塊石、條石）31座，斷面尺寸為0.1m×0.1m～1.0m×1.2m，絕大多數面積在0.5m2以下，共計258座。

2.2 存在的問題

放水涵存在問題可分為原生問題和次生問題。

原生問題主要是受當時社會、經濟和技術條件的制約，放水建筑物設計標準低、施工質量差，加上運行維護經費不足、運行時間較長、放水灌溉任務重，導致放水建筑物老化、炭化、銹蝕、腐爛等損壞嚴重，病險問題非常突出。具體表現在：放水涵進口控制建筑物止水效果差，涵身砌筑砂漿不飽滿和接縫止水處理不到位，致使涵身漏水嚴重；涵身砌筑材料強度不足，砌筑砂漿老化、炭化脫落嚴重，部分涵身出現斷裂現象；由于運行時間較長、維護經費不足，部分金屬構件銹蝕腐爛較嚴重；放水控制段布置在涵箱出口，涵箱長期處于高壓狀態，加上施工質量差、材料老化炭化，漏水嚴重。

次生問題主要是由原生問題所產生的，可根據涵箱內水流情況分兩種情況進行論述。

對于無壓流，放水涵進口控制建筑物止水效果差、漏水嚴重，導致水庫興利庫容長期達不到設計標準，水庫效益得不到充分發揮；涵身漏水導致大壩迎水坡沿涵身軸線土料流失嚴重，跌窩險情頻發；接縫止水處理不到位，壩體土料落淤于涵內，放水時水流沿涵身周圍流動，導致大壩背水坡散浸土料軟化嚴重；涵箱斷裂、鋼管銹蝕腐爛強度不足被壓壞，導致壩面下陷。

對于有壓流，由于涵內長期處于充水受壓狀態，尤其是汛期高水位時，加上涵身自身原因，導致水庫在高水位時，背水坡出現大面積散浸，土料軟化下陷，個別水庫甚至出現了水流擊穿涵管劈裂壩體，壩面出現水柱現象。

3 封堵設計與施工

3.1 概述

對于小型水庫小斷面壩下放水涵一般采用兩種除險加固方案：方案一挖除重建；方案二封堵老涵，另在壩肩山體內開挖隧洞。

對于小（2）型水庫，采用第一種除險加固方案較多；對于小（1）型水庫，在壩高不大的情況下，可以采用第一種除險加固方案。但對處于山區的水庫，其壩高一般較大，而壩長一般又較短，當采用第一種除險加固方案時，整個大壩可能被全部挖除。在投資有限的情況下，此方案不可行。根據工程經驗，在除險加固過程中將擋水建筑物和放水建筑物分開布置較好，以消除放水建筑物對擋水建筑物的影響，減小防汛的壓力。鑒于此，對于小（1）型水庫，一般都是封堵老涵，另在壩肩山體內開挖隧洞。

3.2 封堵設計

當放水建筑物采用第二種除險加固方案時，必須解決老涵封堵的問題，并確保封堵質量。根據以往實踐經驗及綜合研究，老涵采用灌漿封堵。

老涵灌漿封堵步聚如下：

a.堵口。在涵洞進、出口各澆筑1.0m 厚的C25 混凝土塞，將涵洞進、出口堵牢。在澆筑混凝土塞時，在塞頂部埋設一根長1.0m 直徑50～75mm的鋼管，此管作為灌漿時排氣孔和觀察孔。

b.造孔。沿涵洞軸線造孔，壩頂布置1 孔，此孔可作為中心孔。以中心孔為參考，向大壩上、下游各布置2～3孔，總孔數以奇數為宜，孔距可根據涵洞長度定為10～15m。各孔均下入套管護好孔壁，這些孔作灌漿孔、排氣孔和檢查孔，一般以偶數孔作為檢查孔。

c.制漿。采用機械制漿，拌制砂和水泥漿液之比為2∶1的砂漿。為提高流動性，在砂漿中添加外加劑——砂漿王。砂漿王的添加量為1.5kg 砂漿王/包水泥。

3.3 灌漿施工

灌漿施工是利用砂漿泵吸漿跳倉灌漿。先灌注兩端孔，利用中間孔和涵洞兩端混凝土塞內預埋鋼管作為排氣孔，當混凝土塞頂部的預埋鋼管有漿液溢出時，即可停止灌漿，并待其初凝后再跳倉灌注其他孔，利用相鄰孔作為排氣孔。當灌入的砂漿量和灌漿壓力與前面孔相當時，即可停止灌漿，待其凝固后利用上一步的排氣孔作為檢查孔。檢查孔主要是檢查兩灌漿孔之間涵洞內漿液接頭處密實及灌漿面高度情況，根據灌漿壓力和吃漿量確定灌漿的效果，可不進行灌漿。最后利用粘土球封孔，并分層搗實。

對于較長的涵洞，在添加砂漿王之后，漿液輸送距離可達30m。一般在灌漿孔距為10～15m的情況下，涵洞內漿液接頭處是密實的。

4 效果分析

在跳倉灌漿下，能夠利用后期壓力使漿液填充前期漿液凝固在頂部所形成的干縮縫，達到了封堵的要求。通過實踐檢驗，目前利用該工藝封堵的老涵有15座，在水庫蓄水后均未見涵洞發生滲水現象。實踐證明：該封堵工藝簡單，易操作，效果好，可以在同類工程中的應用提供借鑒。

5 結 語

老涵封堵的質量直接關系到大壩的安全。因此，其封堵工藝在理論上必須有依據，在實踐上必須經得起檢驗。實踐證明、灌漿封堵是一個符合技術要求，經濟適用、可行的放水涵的除險加固方法。