涔天河水庫灌區西河渡槽病險成因及加固處理對策

蔣　雁　付躍明

（永州市水利水電勘測設計院　永州市　425000）

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涔天河水庫灌區西河渡槽病險成因及加固處理對策

蔣雁付躍明

（永州市水利水電勘測設計院永州市425000）

【摘要】針對永州市涔天河水庫灌區西河渡槽目前存在的病險情況，具體分析了出現病險問題的原因，并提出具體加固處理意見，應急處理方案實施后，取得了較好的成效。

【關鍵詞】西河渡槽病險成因分析加固措施涔天河水庫灌區

1　工程概況

涔天河水庫位于湘江上游的永州市江華瑤族自治縣東田鄉境內，始建于1966年，1970年9月建成蓄水，為湖南省20世紀60年代所建的3個大型水庫之一。該水庫是一座以灌溉為主，兼顧發電、過木航運、防洪等綜合效益的大型水利水電工程，其控制流域面積2 423km2，多年平均徑流量26億m3，總庫容1.05億m3，設計灌溉面積1.13萬hm2（17萬畝），實際灌溉面積0.57萬hm2（8.5萬畝），發電裝機容量2.25萬kW。

西河渡槽是涔天河水庫灌區內最大的一處渠系建筑物，于1970年11月正式建成，至今已運行超過45年；西河渡槽為“U型”薄殼、排架支座式渡槽，全長948m，共有72個排架支座，最大高度26m，一般高度（21～23）m，原設計流量5.1m3/s，控制灌溉面積0.76 萬hm2（11.41萬畝）。

2　存在的主要問題

涔天河水庫灌區西河渡槽雖已運行40多年，但至今沒有進行過大修，受當時技術條件限制，該工程的設計、施工均存在較大缺陷，整個建筑物已嚴重老化，由于近幾年極端天氣頻現，該渡槽的病險狀況愈發嚴重，2014年2月出現了渡槽排架支座開裂和槽身位移量突增等異常變化情況，局部結構也存在可能失穩塌落的危險。經現場勘查，西河渡槽存在多處安全隱患，主要表現為：

（1）排架支座柱頂部混凝土開裂。如40#、50#、54#、64#排架支座柱頂部混凝土開裂情況較嚴重；

（2）槽身錯位。如位于1#、2#、40#、50#、52#、53#、54#、64#排架支座柱頂部上槽身間接觸部發生錯位；

（3）槽身露筋。如2#槽端頭混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕嚴重；

（4）槽身混凝土老化、開裂引起渡槽漏水；

（5）止水橡皮老化開裂引起渡槽漏水；

（6）進口漸變段側墻開裂、基礎漏水嚴重。

從上述西河渡槽存在的病險問題來看，對該渡槽的加固維修迫在眉睫。

3　病險成因分析

根據西河渡槽的運行歷史、周邊環境的實際情況，以及排架支座開裂和槽身形變的具體狀況分析，導致西河渡槽排架支座開裂和槽身發生位移突變的主要原因為：

（1）施工誤差的影響。由于該渡槽建設處于20世紀大躍進時期，為群眾運動興建，存在施工技術落后、施工條件簡陋，施工精度不高，排架柱施工放樣時誤差太大等問題，如槽身吊裝沒按設計要求準確安放到排架支座中心線位置，偏差較大，導致排架支座受力不勻。放樣誤差的問題在吊裝槽身時就已發現，雖然施工方對誤差較大的排架支座及時在已完工的排架支座（柱體）側進行了加寬處理，后期澆筑混凝土并與已完工排架支座（柱體）之間采用錨筋進行了聯接，但經多年運行，加之日曬雨淋，渡槽槽身混凝土熱脹冷縮，后加寬部分混凝土與原支座（柱體）之間自頂部裂開、鋼筋外露，裂縫最大寬度為5 cm左右，導致槽身與排架支座頂部錯位失穩。其它未加寬支座因槽身混凝土熱脹冷縮的原因也或多或少存在錯位的情況，問題比較突出的主要是1#、2#、53#排架柱。

（2）自然因素的影響。渡槽本身走向和周邊環境的差異，使得排架支座、槽身東南向與西北向所受自然因素的影響不同，在同荷載情況下，渡槽略偏向東南方向。冬春冷暖變化快、溫差大，并持續低溫（2014年2月6～23日中有7天在0℃以下），導致渡槽排架支座開裂和槽身變形量在2月份出現明顯增大癥狀，而2月底至3月中旬在氣溫比較均衡的情況下，所觀測的槽身沒出現位移加劇現象。

（3）工程老化的影響。施工中渡槽底部與排架頂部的接觸墊層采用的是油毛氈或混用鋼板與油毛氈，已運行約45年，油毛氈、鋼板、排架支座、槽身等均老化嚴重、銹蝕變形，在溫度發生變化、渡槽受熱脹冷縮的影響時，渡槽底部與排架頂部的摩擦力加大，導致加寬排架支墩開裂和幾段槽身發生位移。

（4）人類活動的影響。在渡槽排架下和排架基礎附近，當地村民陸續新建了近20棟住房，新建了2個化糞池（深度在3m以上），打了2口深水井，這些人類活動影響了地基的承載能力和穩定性。

4　加固處理措施

通過對西河渡槽存在的上述問題及其成因的認真分析，認為渡槽存在運行安全隱患，必須進行除險加固處理。為了確保西河渡槽能安全運行和發揮最大效益，其加固處理方案應從當前應急和長期處理兩個方案考慮。

為了確保渡槽當年能通水灌溉，受永州市涔天河水利水電管理局的委托，針對渡槽運行現狀，我們提出了應急處理措施。對發生開裂（1#、2#、7#、40#、52#、53#、54#、64#）的排架進行加固處理、對已失效的止水橡膠進行更換、對槽身和進出水口的漏水問題根據不同類型分別處理。據估算西河渡槽應急處理共需資金為70余萬元，其具體加固方案如下。

4.1渡槽排架支座加固處理

針對渡槽排架支座（柱體）錯位失穩的問題，本次設計根據實際情況主要采用兩種措施進行加固：

（1）對已采用混凝土加寬的支座開裂的柱體采用鋼箍進行緊固固接，柱體之間裂縫采用環氧砂漿進行填充。施工措施詳如圖1。

圖1　排架柱頂部鋼箍固接施工圖

（2）對未加寬支座因槽身混凝土熱脹冷縮而錯位的1#、2#、40#、50#、53#排架支座（柱體），主要采取對排架支座（柱體）外包鋼筋混凝土的措施進行加固。施工措施詳見圖2。

4.2渡槽槽身裂縫修補

槽身裂縫主要采用環氧砂漿進行修補。環氧砂漿施工時先用尖鑿將修補面打毛，清水洗凈，充分濕潤，待混凝土表面干燥后，先涂一層環氧漿液，然后澆搗環氧砂漿。環氧材料不宜一次性拌制過多，應隨拌隨用，漿液在20min內用完，砂漿在40min內用完。環氧砂漿的溫度保持在35℃左右，施工后6h進行養護，養護溫度應在25℃左右，養護時間不少于3d。

圖2　排架柱頂端外包混凝土施工圖

環氧砂漿修補施工具體技術要求詳見圖3。

圖3　環氧砂漿施工圖

4.3渡槽伸縮縫止水修補

針對伸縮縫止水橡皮老化開裂漏水的問題，主要采取更換止水橡皮的措施進行處理。施工措施及要求詳見圖4。

圖4　渡槽接縫止水施工示意圖

5　結　語

涔天河水庫灌區西河渡槽上述應急處理設計方案出臺后，得到了永州市水利局有關領導和專家的認可。2014年6月永州市涔天河水利水電管理局根據提出的加固設計方案，共投入60多萬元完成了對西河渡槽的加固處理，從目前觀測的情況來看，渡槽加固處理的效果顯著，工程運行良好。但考慮到西河渡槽等涔天河灌區渠系建筑物已運行了45年多，接近混凝土結構的報廢年限，建議由永州市涔天河水利水電管理局委托有水利工程安全檢測資質的單位對西河渡槽及灌區其它渠系建筑物進行一次全面檢測，然后由具有水利水電勘測設計資質的設計單位根據其檢測結果，并結合涔天河水庫擴建后整個新灌區的項目建設情況，具體提出涔天河水庫原老灌區工程渠系建筑物的長期處理或新的建設方案，以確保灌區工程的正常運行和農業灌溉的需要。

作者簡介：蔣雁（1986-），男，大學本科，工程師，從事水電設計工作。

收稿日期：（2016-03-24）