安庆地区小型水库放水涵封堵技术探讨

江 丰

（安庆市水利水电规划设计院 246003）

1 安庆地区小型水库概况

安庆市位于安徽省西南部的皖鄂赣三省交界处，属长江流域中下游。现全市共有小型水库464座，其中小（1）型48座，小（2）型416座，主要分布于所辖的桐城市、怀宁县、枞阳县、潜山县、太湖县、宿松县、望江县和岳西县。这些水库控制流域面积总计为893.65km2，总库容36.34亿m3，兴利库容20.57亿m3，设计灌溉面积4.86万hm2，水电站总装机容量707kW，年平均发电量115万kW·h。水库在防洪、灌溉、供水和发电等方面发挥了巨大的效益，尤其是在防洪和灌溉方面产生了巨大的社会效益和经济效益。

同安徽省其他水库一样，这些水库绝大多数建于20世纪50～70年代。受当时社会、经济、技术条件的制约，放水建筑物设计标准低、施工质量差，加上运行维护经费不足、运行时间较长、放水灌溉任务重，放水建筑物老化、炭化、锈蚀、腐烂等损坏严重，病险问题非常突出。

安庆市的这些小型水库，多为病险水库。按照省政府的要求，要在2007年开始的3年多时间内基本完成小（1）型水库的除险加固任务；从2011年开始，又要完成小（2）型水库的除险加固任务。在这些水库的除险加固中，都将涉及到放水建筑物的除险加固问题。

2 放水建筑物

2.1 概述

小（1）型水库共计48座，经统计分析，放水建筑物布置有两种类型：一种类型为布置在坝肩山体内——开挖隧洞，此种类型仅1座——枞阳县石龙口水库；另外一种为布置在大坝坝体下——即坝下放水涵，共计47座。第一种类型不在本文除险加固分析内容之列，故不作讨论。对于第二种类型，其结构型式又多样。其中圬工结构（浆砌块石、条石，石砌拱涵）31座；混凝土、钢筋混凝土圆涵（无压）19座；钢筋混凝土圆涵（有压）5座；钢（铸铁）管3座。以上两种类型放水建筑物共计57座，超过水库总数48座，主要是因为其中有6座水库坝下布置有高低、放水涵，1座水库坝下布置了4座放水涵。

建筑物断面结构尺寸、型式各样，绝大多数孔口面积都小于0.5m2。对于以上4种结构型式的放水涵，其结构断面尺寸范围如下：圬工结构尺寸为0.2m×0.4m～1.0m×1.5m；无压混凝土、钢筋混凝土圆涵结构尺寸为φ0.2～1.0m；有压钢筋混凝土圆涵结构尺寸为φ0.3～0.8m；钢（铸铁）管结构尺寸为φ0.5m。

小（2）型水库共计425座，放水建筑物布置仅一种类型——全部为坝下放水涵。其中，宿松县12座水库坝下布置有高、低放水涵，其他水库坝下仅布置1座放水涵，共计437座坝下放水涵。其结构型式有两种：圆涵和方涵。圆涵有混凝土涵和瓦涵，断面尺寸为φ0.15～0.5m，绝大多数为φ0.3m 左右，共计179座；方涵全部为圬工结构（浆砌块石、条石）31座，断面尺寸为0.1m×0.1m～1.0m×1.2m，绝大多数面积在0.5m2以下，共计258座。

2.2 存在的问题

放水涵存在问题可分为原生问题和次生问题。

原生问题主要是受当时社会、经济和技术条件的制约，放水建筑物设计标准低、施工质量差，加上运行维护经费不足、运行时间较长、放水灌溉任务重，导致放水建筑物老化、炭化、锈蚀、腐烂等损坏严重，病险问题非常突出。具体表现在：放水涵进口控制建筑物止水效果差，涵身砌筑砂浆不饱满和接缝止水处理不到位，致使涵身漏水严重；涵身砌筑材料强度不足，砌筑砂浆老化、炭化脱落严重，部分涵身出现断裂现象；由于运行时间较长、维护经费不足，部分金属构件锈蚀腐烂较严重；放水控制段布置在涵箱出口，涵箱长期处于高压状态，加上施工质量差、材料老化炭化，漏水严重。

次生问题主要是由原生问题所产生的，可根据涵箱内水流情况分两种情况进行论述。

对于无压流，放水涵进口控制建筑物止水效果差、漏水严重，导致水库兴利库容长期达不到设计标准，水库效益得不到充分发挥；涵身漏水导致大坝迎水坡沿涵身轴线土料流失严重，跌窝险情频发；接缝止水处理不到位，坝体土料落淤于涵内，放水时水流沿涵身周围流动，导致大坝背水坡散浸土料软化严重；涵箱断裂、钢管锈蚀腐烂强度不足被压坏，导致坝面下陷。

对于有压流，由于涵内长期处于充水受压状态，尤其是汛期高水位时，加上涵身自身原因，导致水库在高水位时，背水坡出现大面积散浸，土料软化下陷，个别水库甚至出现了水流击穿涵管劈裂坝体，坝面出现水柱现象。

3 封堵设计与施工

3.1 概述

对于小型水库小断面坝下放水涵一般采用两种除险加固方案：方案一挖除重建；方案二封堵老涵，另在坝肩山体内开挖隧洞。

对于小（2）型水库，采用第一种除险加固方案较多；对于小（1）型水库，在坝高不大的情况下，可以采用第一种除险加固方案。但对处于山区的水库，其坝高一般较大，而坝长一般又较短，当采用第一种除险加固方案时，整个大坝可能被全部挖除。在投资有限的情况下，此方案不可行。根据工程经验，在除险加固过程中将挡水建筑物和放水建筑物分开布置较好，以消除放水建筑物对挡水建筑物的影响，减小防汛的压力。鉴于此，对于小（1）型水库，一般都是封堵老涵，另在坝肩山体内开挖隧洞。

3.2 封堵设计

当放水建筑物采用第二种除险加固方案时，必须解决老涵封堵的问题，并确保封堵质量。根据以往实践经验及综合研究，老涵采用灌浆封堵。

老涵灌浆封堵步聚如下：

a.堵口。在涵洞进、出口各浇筑1.0m 厚的C25 混凝土塞，将涵洞进、出口堵牢。在浇筑混凝土塞时，在塞顶部埋设一根长1.0m 直径50～75mm的钢管，此管作为灌浆时排气孔和观察孔。

b.造孔。沿涵洞轴线造孔，坝顶布置1 孔，此孔可作为中心孔。以中心孔为参考，向大坝上、下游各布置2～3孔，总孔数以奇数为宜，孔距可根据涵洞长度定为10～15m。各孔均下入套管护好孔壁，这些孔作灌浆孔、排气孔和检查孔，一般以偶数孔作为检查孔。

c.制浆。采用机械制浆，拌制砂和水泥浆液之比为2∶1的砂浆。为提高流动性，在砂浆中添加外加剂——砂浆王。砂浆王的添加量为1.5kg 砂浆王/包水泥。

3.3 灌浆施工

灌浆施工是利用砂浆泵吸浆跳仓灌浆。先灌注两端孔，利用中间孔和涵洞两端混凝土塞内预埋钢管作为排气孔，当混凝土塞顶部的预埋钢管有浆液溢出时，即可停止灌浆，并待其初凝后再跳仓灌注其他孔，利用相邻孔作为排气孔。当灌入的砂浆量和灌浆压力与前面孔相当时，即可停止灌浆，待其凝固后利用上一步的排气孔作为检查孔。检查孔主要是检查两灌浆孔之间涵洞内浆液接头处密实及灌浆面高度情况，根据灌浆压力和吃浆量确定灌浆的效果，可不进行灌浆。最后利用粘土球封孔，并分层捣实。

对于较长的涵洞，在添加砂浆王之后，浆液输送距离可达30m。一般在灌浆孔距为10～15m的情况下，涵洞内浆液接头处是密实的。

4 效果分析

在跳仓灌浆下，能够利用后期压力使浆液填充前期浆液凝固在顶部所形成的干缩缝，达到了封堵的要求。通过实践检验，目前利用该工艺封堵的老涵有15座，在水库蓄水后均未见涵洞发生渗水现象。实践证明：该封堵工艺简单，易操作，效果好，可以在同类工程中的应用提供借鉴。

5 结 语

老涵封堵的质量直接关系到大坝的安全。因此，其封堵工艺在理论上必须有依据，在实践上必须经得起检验。实践证明、灌浆封堵是一个符合技术要求，经济适用、可行的放水涵的除险加固方法。