淺析PE管在壩體涵管中的應用

彭群平

(江西省新余市分宜縣水土保持執法監督站，新余 336600)

1 國內研究現狀

現狀國內壩體涵管加固方式有壩體開挖修復或新建涵管, 原涵管內襯PE管充填灌漿和頂管法重建涵管等幾種方案，各方案適用條件和優劣見表1。

表1 各方案適用條件及優劣勢

2 研究區概況

分宜縣屬低山丘陵區，水庫、山塘在地勢高的山坳處筑壩蓄水，小(2)型以上水庫108座，其中中型水庫3座，小(1)型水庫13座，小(2)型水庫92座。規劃內1-10萬m3山塘722座。壩體高10m以下662座，10m-15m127座，15m-30m39座，30m以上2座。具體數據詳見表2。該縣水庫、山塘涵管出口與農田大多有10多米高差，加上壩內蓄水水頭，大多有20多米高差，利用自然水頭建設噴灌、滴灌等高效節水灌溉工程具有得天獨厚的優勢。

表2 分宜縣水庫、山塘壩高統計表

續表2 分宜縣水庫、山塘壩高統計表

該縣水庫山塘大多修建于20世紀60-70年代，以均質土壩為主，屬邊勘察、邊設計、邊施工的典型“三邊”工程，限于當時施工機械種類和數量少、材料奇缺的條件，涵管斷面尺寸只有0.2-0.3m，筑壩土料均在壩址附近選取，人力肩挑手提運輸材料，人工打夯壓實土料，施工質量沒有達到設計要求。加上管理不善和維修不及時等原因，運行一段時間后，壩體和涵管滲水或漏水普遍，防汛壓力很大，灌溉效益逐漸衰減，群眾要求除險加固的呼聲很高。

3 存在的問題

1)壩體滲漏水較為普遍。限于當時施工條件和水平，壩基清基不徹底，導致壩體外腳出現散浸或漏水；土料質量不合格，碾壓不實，導致壩體滲漏或漏水，處理不及時的，甚至出現塌洞或管涌。

2)涵管堵塞、漏水占比很大。限于修建時材料緊張，材料多為條石、黏土磚和素混凝土砌筑，僅考慮灌溉需求，未考慮運行管理需要，管徑定為0.2-0.3m，涵管發生堵塞、坍塌、變形、斷裂和空蝕，不能放水和管壁漏水現象普遍。據統計，水庫山塘大壩涵管存在堵塞的占47%，完全失去或影響輸水能力；壩下涵管有滲漏的占27%。

3)溢洪道泄洪能力不足。溢洪道斷面過窄，泄流能力不足，未襯護，存在坍塌、滑坡等安全隱患。

文章僅對涵管改造方案進行論述。

4 PE管應用的優勢

4.1 設計方案及施工要點

由前文可知涵管堵塞占比47%，出險機率非常高，為減少沉降裂縫、施工裂縫和空蝕等出險機率，增大混凝土強度至C25，增加應力鋼筋，每9m設置1條沉降縫，設銅片止水和瀝青杉板填縫，涵管內壁增設PE管內襯，施工圖如圖1-圖4所示。

圖1 涵管橫剖面圖

圖2 涵管止水布置圖

圖3 涵管配筋圖

圖4 沉降縫詳圖

工程施工流程：澆筑C15混凝土墊層→布設PE管→架立鋼筋→設置止水銅片和瀝青杉板→支護模板→澆筑C25混凝土→養護

主要施工要點：①選用PE100級0.6MPa以上PE管，采用熱熔連接，全管連接完成后做閉水試驗，確保氣密性。②嚴格按設計配合比拌制混凝土，入倉振搗密實，養護到位。③選用達標的止水銅片，接口焊接符合規范要求，安裝位置準確，瀝青杉板質量符合設計要求，安裝位置準確，振搗密實。④涵管頂高程0.8m以下對稱回填土，小型機械打夯或壓實，壓實度達到設計要求。

4.2 技術對比

PE管作涵管內襯，比PVC-U或其它材料作內襯費用要高一些，但性價比更高。主要優勢如下：

1)安裝快捷，成型好。PE管密度0.94T/m3，比鋼材和混凝土輕便很多，易于搬運，管長可根據施工、運輸條件確定。PE管采用熔融對接方式，接口圓形形態保持好，周邊澆筑混凝土后，不變形。

2)排水順暢，費用省。PE管安裝好后，即可承擔施工臨時排水任務，保證施工區域干地施工。水庫死庫容較大，涵管進水口高程較高，可延長PE管至圍堰底高程附近，在出口位置將PE管延長至高程低于圍堰底高程2m以上的位置，由于PE管及接口具有良好密封性能，利用虹吸現象排水，節省排水電費。

3)伸縮自如，無分縫。PE管屬柔性管材，斷裂伸長率達500%以上，在低壩中應用，涵管均不超100m，無需設置分縫或伸縮節，整體性好，這樣與止水銅片形成雙層止水，大大降低了滲漏水機率，提高了涵管使用年限。

4)內壁光滑，輸水多。PE管內壁平滑，摩阻系數約0.008，約為鋼管的70%、混凝土管的55%。當管徑、壓力等條件相同時，其過流能力比鋼管大30%左右、比混凝土管大50%左右[3]。

5)材料永固，壽命長。PE管材是由乙烯合成的高分子材料，內壁光滑，不結垢，可耐多種化學介質侵蝕，無需防腐保護。它剛性、韌性兼具，承壓能力強，耐沖擊強度高，埋地使用壽命達50a。

6)靈活多變，解難題。當前，國家大力推行農業節水灌溉，管道輸水和高效節水工程，只需將涵管PE管與節水工程的PE管對接，即可輸水，施工方便簡單，同時又利用了水庫、山塘的蓄水水頭，在下游農田實現自流噴灌、滴灌，低成本實現了以前用水泵加壓水流才能實現的噴灌、滴灌效果。

有些水庫、山塘為灌溉高程不同田塊，設置了高程不同的兩套涵管，低涵管灌溉低田塊，高涵管灌溉高田塊。用PE管可優化這種設計，保留低涵管，在涵管內襯PE管出口處設一個三通，一根PE管引至高渠道首端，另一根PE管引至低渠道首端，兩根PE管進口各設一個閘閥，控制閘閥開度即可靈活分配水量。這樣高涵管就無需改造，即減少了改造費用，又降低了涵管出險機率，增強了涵管輸水可靠性。

5 結 論

自本世紀大規模啟動水庫、山塘除險加固以來，該縣已實施200多座水庫、山塘除險加固工程，至今已運行十多年，目前未發現PE管內襯損壞，涵管滲漏水現象，加固效果非常理想。在操場鄉牛泥塘村大坑里山塘實施的雙涵管改單涵管，PE管分別輸水至高低渠道工程中，至今已運行5a多，操作簡便，輸水分水效果很好，經回訪，村民非常認同。在鈐山鎮金雞鋪村實施利用山塘自然水頭的噴灌工程中，為種植大戶節省了許多電費，降低了成本，增強了產品競爭力。

PE管作內襯澆筑鋼筋混凝土進行涵管改造，技術簡單，可靠性好，形式靈活多樣，改造費用適中，在15m以下壩體中得到大量應用。實踐證明，大大降低了壩體涵管滲漏水的機率，提高了涵管輸水可靠性，在低壩水庫、山塘除險加固中值得推廣。