论水库除险加固工程中大坝导流涵管封堵防渗处理措施
摘要：随着水利工程建设的迅速发展，我国不少水库的输水涵管存在年久老化、渗漏严重等问题。由于其材料多为素混凝土、浆砌石和浆砌砖结构的无压涵管，重建放水设施,封堵旧涵管,消除“穿坝涵管”这一安全隐患成了人们的共识。以下文章对水库除险加固大坝导流涵管封堵处理技术进行详细的论述。
关键词：水库大坝,除险加固,导流涵管,封堵防渗
1 工程概况
某水库总库容1152万 m3，大坝为均质土坝，现状坝轴线长114m，坝顶宽5m，坝下涵管位于大坝左侧底部，进口底高程为175.0m，出口底高程174.4m，全长139.3m。涵管原设计为钢筋混凝土结构，内径1m，现为管内套钢管加固，内径0.85m，钢管壁厚8mm。管后设有一总蝴蝶阀，设计流量为2.4 m3/s。涵管基础为砂岩夹薄层泥炭质页岩，涵管沉陷变形严重，存在的主要问题有：坝下涵管设计强度不足，基座设置不合理。涵管环向裂缝、蜂窝、漏水点遍及全管。内衬钢管锈蚀严重，锈蚀深度1～2mm;管内裂缝处渗漏水现象明显，渗水处可见铁锈斑，渗漏严重。导流涵管管外坝体形成渗漏通道。
本次除险加固设计拟在坝轴线处开槽浇筑0.60m厚的混凝土防渗心墙;彻底封堵原坝下涵管。坝下涵管封堵结合大坝混凝土防渗心墙同时施工，见图1。施工导流采用非汛期降低水库水位至死水位，不再采用其他施工导流措施。
2 封堵方案选择
2.1全断面封堵
从进口段、出口段同时用混凝土封堵全断面，并回填灌浆密实。该方案优点在于施工工艺简单，施工工期较短。缺点在于导流涵洞较长，工程量较大;封堵断面小，不利于人员及机械进出，混凝土浇筑质量难以保证;导流涵管管壁及管外坝体渗漏无法封堵，封堵效果不理想。
2.2 防渗墙封堵
利用液压挖槽机强力破碎导流涵管，开挖深度超过导流涵管底高程2m，建造地下连续防渗墙封堵。该方案优点在于全机械化操作，人为因素的影响较少。缺点在于导流涵管有钢管内衬，液压挖槽机破碎效果及对液压机钻头的损害难以估计;断开涵管后，涵管内两端无法封堵，浇筑混凝土易发生管内自由流动，但又无法全断面封堵密实的局面，浇筑方量较大。
2.3 倒挂井封堵
自大坝顶部人工开挖倒挂井，至导流涵管位置后采用风镐破碎导流涵管，继续下挖至超过导流涵管底高程1m。导流涵管内以倒挂井圆心为中心，上下游各3m处人工砌筑挡墙，挡墙到达一定强度后回填混凝土，并预埋灌浆管。倒挂井内回填粘土，并回填灌浆密实。该方案优点在于工作点明确，封堵效果有保证。缺点在于施工工期较长，施工工艺较复杂，机械化操作无法进行，主要施工过程通过人工完成，有一定的施工危险性，需注意加强施工安全措施。
3 封堵方案设计及施工要点
3.1 钻孔位置的确定
由于水库原始图纸资料缺失，导流涵管的具体位置在图纸上无法准确确定。施工过程中采用测量全站仪，经测量核对，原坝下涵管位于砼防渗墙轴线桩号约0+045.4 处。
3.2 封堵具备条件
1、原坝下涵管一旦封堵完成，库区水位必然上涨，所以封堵前大坝迎水面位于设计正常水位以下的部位必须完工。
2、原坝下涵管封堵后，水库暂无泄水通道，汛期来临时，在对原坝下涵管封堵前新建输水隧洞必须具备通水条件。
3、原坝下涵管封堵施工有一定的风险性，封堵工作应有序、快速完成，封堵前应提前准备好必要的材料及设备，做好倒挂竖井内的通风及抽排水工作。
3.3 封堵方案
坝下涵管封堵结合大坝混凝土防渗心墙同时施工，在混凝土心墙上游侧由坝顶人工开挖倒挂井至涵管顶，倒挂井直径1.80m，C15混凝土井壁厚度20cm，井深约28.0m;到达预定高程后，采用人工凿除管壁混凝土，并切割钢筋、内衬钢管，继续开挖至基岩，并深入基岩1.0m;然后在井内靠近帷幕灌浆线上预埋2根灌浆管，回填浇筑C15混凝土，并在混凝土防渗墙位置，涵管中线上下游各回填C15混凝土长3.0m，以堵塞库水渗漏，确保封堵质量。涵管封堵完成后采用粘土回填倒挂井并灌浆密实。
3.4 施工流程
(1)涵管顶部防渗墙浇筑。首先施工原坝下涵管两边的防渗墙至设计底高程，再利用液压抓斗机的移动便利性对原坝下涵管顶部位进行施工，经清孔验收合格后进行水下混凝土浇筑(见图2)。
(2)倒挂井开挖。待原坝下涵管封堵条件成熟后，沿坝下涵管轴线紧靠防渗墙上游面进行倒挂竖井开挖。倒挂竖井开挖直径约1.8m，开挖深度至原坝下涵管顶部。倒挂竖井施工采用人工开挖，由上而下进行施工，施工时要做到边开挖边浇筑C20 砼支护，以防止坍塌。在进行倒挂竖井施工时，配备一台3m3的空压机、一台鼓风机及一台潜水泵，保持竖井内的通风，对涵管内渗水及时抽排。倒挂井开挖工期较长，现场进度用了两个星期的时间。
(3)管壁凿除及钢筋切割。开挖至预定高程后，开始对防渗墙位置处的原涵管管壁砼凿除及钢筋切割工作。管壁砼凿除采用风镐配合人工进行施工，凿除倒挂井筒段涵管。钢筋采用氧气割枪进行割断。对涵管周边防渗墙砼采用风镐进行凿毛，并清除碎渣，用清水清洗干净直至满足砼浇筑;对涵管底部岩体部分采用风镐进行凿除至设计高程。
(4)混凝土浇筑。在涵管内防渗墙轴线上下游约 3.0m 的位置各立一道完整模板，在混凝土浇至原坝下涵管顶部时，在距防渗墙上下游60cm处立一道高出原涵管顶1.2m 的模板。用JZ-350 型搅拌机进行混凝土拌制，人工吊运混凝土至浇筑点进行浇筑，见图3。
(5)粘土回填及回填灌浆。倒挂竖井内连接段防渗墙施工结束 3 天后，清除积水杂物，再采用粘土分层回填夯实至原坝顶高程，在施工完成后，于老涵管封堵处增设一灌浆孔进行补充灌浆。
导流涵管封堵处理总工期约20天，其中主要工期是人工开挖倒挂井，约14天时间。
3.5 施工安全措施
由于倒挂井开挖深度大，井内场地狭窄，回转余地小，施工安全隐患大，为此，施工期间，加强施工安全防护措施尤其重要。现场配置安全监察员，对安全进行检查、巡视，发现安全隐患及时整改，整改达到要求再行施工;在井口周围设置围栏，以保证人员的安全及防止杂物滑入井内;控制施工进度，在衬砌混凝土达到一定强度后方能进行下步开挖作业;井内布置矿灯及通风设备，施工人员配置专业的防护装置，如高强度安全帽、防护服等;经常检查井内吊装设备的完好性，以备在突发情况时能及时撤离，雨天停止井壁的开挖作业，以确保人员安全。
倒挂井内水下施工用电时，务必随时防漏电，设置必要的防漏电装置;施工人员进出倒挂井时，应备保险绳，以增加意外情况发生时有安全保证;施工期间，在桩井周围设置施工隔离带，凡与施工无关人员严禁进入施工区，并设置施工区危险标志;设置桩井盖或栏杆，当无人施工时，及时盖上井盖，确保人员安全。
参考文献
[1]罗颖，周金春. 对黄草坪水库灌浆封堵方案选择的论证[J]. 中国西部科技 , 2008.
[2]吴树鸿.坝下输水涵管的封堵技术[J] .中国农村水利水电，2009.
[3]傅忠友.乐清市钟前水库大坝导流涵管封堵处理[J] .浙江水利科技，2009.
[4]倪志祥.水库穿坝涵管封堵浅议[J] .广西水利水电，2008.