溆水灌區(qū)羅家坡倒虹吸管防滲加固方案分析

李中亞

（湖南省溆水灌區(qū)管理局，湖南 懷化 419300）

1 工程概況

溆水灌區(qū)位于湖南省溆浦縣境內(nèi)，于1975年動(dòng)工修建，建成取得效益在1983 年，設(shè)計(jì)灌溉面積2.08 萬(wàn)hm2，有效灌溉面積1.52 萬(wàn)hm2，灌溉涉及溆浦縣14 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總?cè)丝?9.93 萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口占41.31 萬(wàn)人。灌區(qū)現(xiàn)有土地面積5.61 萬(wàn)hm2，現(xiàn)有耕地面積2.15萬(wàn)hm2。現(xiàn)在作物主要是種植水稻，是溆浦縣的主要產(chǎn)糧基地和水果林木生產(chǎn)基地。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，現(xiàn)已形成以深子湖水庫(kù)和千工壩為主要水源，金家洞、杉木塘2座中型水庫(kù)為骨干，以其他基礎(chǔ)設(shè)施為補(bǔ)充水源的一個(gè)蓄、引、提相結(jié)合的“長(zhǎng)藤結(jié)瓜”自流灌溉體系。

溆水灌區(qū)羅家坡倒虹吸管道位于湖南省溆浦縣雙井鎮(zhèn)百花村、杉木塘支渠K7+500～K8+722樁號(hào)之間，管道為現(xiàn)澆混凝土管。管道部分掩埋于地下，部分外露于地上，管道存在一定坡度和拐彎，內(nèi)徑1 100 mm，最大高差40 m，長(zhǎng)度為1 222 m，管道每5 m 設(shè)置一道伸縮縫，每道伸縮縫外采用混凝土套環(huán)包裹，整個(gè)倒虹吸管道共有6個(gè)檢修口，7個(gè)鎮(zhèn)墩。倒虹吸管道經(jīng)多年運(yùn)行，存在管道局部阻水、管身裂縫及多處伸縮縫滲漏，因滲漏和阻水情況比較嚴(yán)重造成了大量水資源浪費(fèi)，不僅對(duì)下游農(nóng)田灌溉產(chǎn)生了較大影響，滲漏還造成了倒虹吸管道沿線附近的部分農(nóng)田被沖毀、農(nóng)作物被淹沒(méi)等現(xiàn)象，當(dāng)?shù)氐睦习傩辗错懞艽螅艿婪罎B加固勢(shì)在必行。

2 管道滲漏原因分析

管道滲漏主要表現(xiàn)為管道伸縮縫部位和管道局部裂縫，滲漏情況相對(duì)嚴(yán)重，有滲水，滴水，射流等不同程度的滲漏現(xiàn)象。管道局部裂縫滲漏和伸縮縫部位滲漏的原因主要是管身受力不均，致使管道沉降變形，而管道的受力不均，主要是受外界環(huán)境影響所致，因?yàn)楣艿佬藿ù┰搅松降亍⑥r(nóng)田、公路和河流等，多年的運(yùn)行過(guò)程中，管道受到公路車輛行駛、農(nóng)田耕作等影響，使受力時(shí)大時(shí)小地在發(fā)生多次變化。當(dāng)外界壓力超過(guò)管道承受范圍時(shí)，相應(yīng)的問(wèn)題就會(huì)產(chǎn)生。該倒虹吸管道管道局部裂縫滲漏和伸縮縫部位的滲漏就是在這種環(huán)境條件下產(chǎn)生的。

管道產(chǎn)生滲漏后，通水時(shí)由于管內(nèi)存在水壓，滲水會(huì)影響農(nóng)田耕作，也會(huì)對(duì)管道基礎(chǔ)造成不穩(wěn)定性，久之可能會(huì)導(dǎo)致管道坍塌；在管道內(nèi)不通水時(shí)，農(nóng)田水土?xí)魅牍軆?nèi)，久之還導(dǎo)致管道淤積堵塞。

隨著管內(nèi)的水流流失，長(zhǎng)年累月，使管外基層結(jié)構(gòu)更加松散，承受壓力的能力就更弱，當(dāng)外界壓力發(fā)生變化時(shí)，管道的受力條件也在發(fā)生變化，伸縮縫部位這些管道的薄弱點(diǎn)，滲漏將會(huì)持續(xù)加重。

3 處理方案分析

3.1 方案比選

將輸水倒虹吸管的防滲修復(fù)方法主要采用：一是把現(xiàn)在已有的管道修復(fù)加固處理，主要修復(fù)方案如PE襯管，軟襯法及局部修復(fù)方法；二是更換新的倒虹吸管，先清除后重新修建。

表1 方案比選表

經(jīng)多種方案進(jìn)行對(duì)比分析后，故選擇采用軟襯法及局部維修加固相結(jié)合的方案進(jìn)行修復(fù)處理。針對(duì)管道2#檢查井到3#檢查井之間采用軟襯法，擬定工程量50 m，其他部位采用局部修復(fù)處理。

3.2 管道防滲加固處理設(shè)計(jì)

3.2.1 軟襯法

首先將選取軟襯法處理的管道內(nèi)部清理干凈并對(duì)管壁局部缺損進(jìn)行修補(bǔ)，再用SCL W35252 錨固型防腐防滲膜（以下簡(jiǎn)稱SCL 防滲膜）作為襯墊，利用機(jī)械設(shè)備以牽引的方式將SCL防滲膜牽引入管道內(nèi)，接著給防滲膜襯墊加注清水將襯墊撐起。使用高微漿SG100 把防滲膜與管道內(nèi)壁之間的間隙填實(shí)。使高微漿SG100料凝結(jié)后與管內(nèi)壁粘連成整體，使防滲膜由錨固鍵與高微漿錨固在一起，即構(gòu)成了管道內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，軟襯法防滲加固示意見(jiàn)圖1。

圖1 軟襯法防滲加固示意圖

該方案優(yōu)勢(shì)如下：SCL 防滲膜表面十分光滑，糙率系數(shù)較小，可提高水的輸送能力；耐化學(xué)腐蝕性能與精良的耐磨性能比較突出，使用壽命較長(zhǎng)；SCL 防滲膜它是一類高分子的樹(shù)脂物質(zhì)，具有安全穩(wěn)定的性質(zhì)，科學(xué)使用時(shí)，即便在非常復(fù)雜的氣候環(huán)境，仍然能夠保持產(chǎn)品安全良好密封性能；比較好的抗撕裂性與比較好的抗熱變形性，能夠很好地適應(yīng)其再次變形；精良的抗壓性能和高密度防滲透性能，防滲效果十分明顯；施工不需要進(jìn)行土方開(kāi)挖，既省工又省時(shí)。

3.2.2 伸縮縫滲漏處理設(shè)計(jì)

局部處理的管道伸縮縫采用化學(xué)注漿法及SCL 防滲膜進(jìn)行處理。由于管道滲漏是在伸縮縫部位，伸縮縫部位是一個(gè)活動(dòng)變形的位置，必須采用彈性密封材料進(jìn)行處理。故工程采用化學(xué)灌漿法與SCL防滲膜進(jìn)行處理，伸縮縫SCL防滲膜安裝示意見(jiàn)圖2。

圖2 伸縮縫SCL防滲膜安裝示意圖

對(duì)管道內(nèi)壁清理后，采用堵漏材料將伸縮縫表面封堵。然后沿伸縮縫安裝注漿嘴，進(jìn)行注漿處理。注漿料選用SG203化學(xué)灌漿液，SG203化學(xué)灌漿液是一種在水中可快速固化的止水材料，且固化體富有彈性，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形需要。

灌漿后，在伸縮縫隙表面裝好SCL 防滲膜密封好，SCL 防滲膜采用不銹鋼板壓條和螺絲釘固定好，并將其用密封材料密封好。

該方案具有如下優(yōu)勢(shì)：SG203 化學(xué)灌漿液止水速度快，效果好；SG203 化學(xué)灌漿液固化體為彈性結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)伸縮縫變形需要；SG203化學(xué)灌漿液為高分子材料，固化后耐腐蝕，不分解，使用壽命長(zhǎng)；耐化學(xué)腐蝕性能與精良的耐磨性能比較突出，使用壽命較長(zhǎng)。

3.2.3 管壁裂縫處理

對(duì)管壁橫（斜）向貫穿性裂縫采用化學(xué)灌注漿方法進(jìn)行修復(fù)，然后表面粘貼縫寶進(jìn)行密封處理。先將管內(nèi)壁洗凈再施工，找到裂縫位置。注漿需在灌漿嘴裝好后再注漿，注漿料采SG203 化學(xué)灌漿液。灌漿結(jié)束后，粘貼SCLW301 縫寶進(jìn)行密封處理，縫寶采用高微漿SP202粘貼管壁滲漏處理。

3.3 管道防滲加固處理施工

3.3.1 管道軟襯法施工

施工流程：施工前期準(zhǔn)備—管道缺損修復(fù)及清理—鋪設(shè)安裝SCL 防滲膜—SCL 防滲膜密封固定—防滲膜內(nèi)灌水支撐—灌漿施工—最后檢查質(zhì)量。

施工工藝：材料進(jìn)場(chǎng)前先布設(shè)施工場(chǎng)地再安排好施工設(shè)施設(shè)備，如水、電等。將軟襯管道內(nèi)的所有雜物清洗干凈，把SCL防滲膜拉入管道中要用上卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)測(cè)量及計(jì)算確定尺寸、長(zhǎng)度，防滲膜要提前預(yù)制焊接好，防滲膜焊接應(yīng)。在安裝完成SCL防滲膜后，應(yīng)在管道兩端部位安裝密封條，并使用錨固板和螺栓將防滲膜牢固地固定在管道內(nèi)壁上，以確保管道的安全性和可靠性，并固定好注漿成型管道。將管道兩端緊密封閉，然后加入清水，利用水的壓力將SCL 防滲膜支撐并牢牢固定在管道上。防滲膜和管道形成一個(gè)整體需從注漿嘴中注入SG100高微漿，使SG100高微漿充滿防滲膜與混凝土管道之間的縫隙。

施工方案編制：先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，根據(jù)工程實(shí)際情況，編制施工方案。

技術(shù)施工交底：在根據(jù)已制定好的計(jì)劃完成各項(xiàng)工程建設(shè)工作后，把工程技術(shù)質(zhì)量情況匯報(bào)給有關(guān)工作人員，對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量情況進(jìn)行技術(shù)交底。對(duì)施工的人員實(shí)施必要的技術(shù)培訓(xùn)和考試。

方案執(zhí)行：嚴(yán)格按照方案施工，遇到問(wèn)題及時(shí)向管理人員報(bào)告請(qǐng)示，進(jìn)行有效的處理。

管道清理：管道內(nèi)部清理沖洗好后必須保持干干凈凈。

內(nèi)襯質(zhì)量檢查：在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)使用鋼筋預(yù)制的防滲膜內(nèi)襯進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有任何需要修補(bǔ)的地方，應(yīng)立即采取措施，以確保其完好無(wú)損。其次，還要將內(nèi)襯的規(guī)格精確測(cè)定好，以保證防滲膜內(nèi)襯和管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸相符合，并檢驗(yàn)在鋼筋搭接部位的焊縫是否符合質(zhì)量要求，如不符合要求，則需要及時(shí)進(jìn)行焊接。

3.3.2 伸縮縫處理施工

施工流程：首先布置灌漿孔、安裝好注漿嘴，然后進(jìn)行封縫、開(kāi)始灌漿、質(zhì)量檢查、清除灌漿嘴，最后安裝SCL 防滲膜并固定。

施工工藝：布置灌漿孔——按照伸縮縫實(shí)際情況500～800 mm的距離設(shè)置每個(gè)注漿用的孔并洗凈注漿孔。安裝注漿嘴——伸縮縫中間鉆孔，將止水針頭注漿嘴插入孔中再擰緊針頭。封縫——對(duì)伸縮縫隙用堵漏材料封堵止?jié){。灌漿——將灌漿用的液體用灌漿泵從下至上灌進(jìn)孔里面，灌入時(shí)需根據(jù)儀器顯示的數(shù)據(jù)和裂縫的變化，確定灌漿最高時(shí)的壓力需對(duì)灌漿的壓力進(jìn)行調(diào)整。清除注漿嘴——檢查完成后把注漿嘴清除并磨平。最后裝好SCL防滲膜，SCL防滲膜厚2 mm，寬200 mm，使用不銹鋼板壓條和螺絲釘固定好，并粘貼SC602自粘膠帶進(jìn)行封閉處理。

3.3.3 管壁裂縫處理施工

施工流程：首先裂縫清理、布置灌漿孔、安裝注漿嘴，然后封縫、灌漿，最后檢查、清除注漿嘴、粘貼SCLW301縫寶。

施工工藝：清洗干凈滲漏的管壁，將具體裂縫位置找到后再清洗干凈；布置灌漿孔按照伸縮縫實(shí)際情況500～800 mm的距離設(shè)置每個(gè)注漿用的孔并洗凈注漿孔。安裝注漿嘴——伸縮縫中間鉆孔，將止水針頭注漿嘴插入孔中，擰緊針頭即可。封縫——對(duì)伸縮縫中的空隙用堵漏材料封堵止?jié){。灌漿——將灌漿用的液體用灌漿泵從下至上灌進(jìn)孔里面，灌入時(shí)需根據(jù)儀器顯示的數(shù)據(jù)和裂縫的變化，確定灌漿最高時(shí)的壓力需對(duì)灌漿的壓力進(jìn)行調(diào)整。清除注漿嘴——檢查完成后把注漿嘴清除并磨平。最后粘貼SCLW301 縫寶，縫寶采用SP202 高微漿粘貼，高微漿根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書要求進(jìn)行配制使用。

4 結(jié)語(yǔ)

溆水灌區(qū)羅家坡倒虹吸管采取以上防滲加固方案處理后，已經(jīng)過(guò)幾年的灌溉運(yùn)行，目前運(yùn)行良好。綜合來(lái)看該方案不僅防滲效果顯著，還能在一定程度上延長(zhǎng)倒虹吸管的使用壽命，減少了倒虹吸管日常維護(hù)的工作量和維護(hù)成本，提高了水資源利用率，在近兩年的抵御嚴(yán)重干旱災(zāi)害中發(fā)揮了巨大的作用。下一階段，隨著溆水灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造工程的有序推進(jìn)，還將對(duì)灌區(qū)其他類似情況的倒虹吸管、渡槽等渠系建筑物繼續(xù)實(shí)施防滲加固改造，屆時(shí)灌區(qū)安全運(yùn)行狀況將得到進(jìn)一步改善，灌區(qū)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、農(nóng)民增收將得到更有力的保障。