趙家窯水庫(kù)壩下涵管封堵技術(shù)研究

孟希平

（大同市冊(cè)田水庫(kù)管理局，山西 大同 037000）

趙家窯水庫(kù)壩下涵管封堵技術(shù)研究

孟希平

（大同市冊(cè)田水庫(kù)管理局，山西 大同 037000）

根據(jù)趙家窯水庫(kù)壩下涵管質(zhì)量差，具有多處裂縫滲水，存在安全隱患的客觀實(shí)際，提出了自密實(shí)混凝土封堵處理方案。介紹了該方案的施工技術(shù)要點(diǎn)及施工過程中的質(zhì)量控制措施，施工完成后，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可為類似工程提供參考。

涵管封堵；大壩；自密實(shí)混凝土；趙家窯水庫(kù)

1 概況

1.1 工程情況

趙家窯水庫(kù)是大同市最大的地表水飲用水源地，壩址位于大同市御河支流的淤泥河上，距市區(qū)20km。水庫(kù)建于1960年，1979—1983年進(jìn)行了改造，改造后均質(zhì)土壩高度由原來的23m增加到33m，并增建了泄洪洞和溢洪道2座泄洪設(shè)施。2009—2011年對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核總庫(kù)容由以前的8563萬m3增加到9830萬m3。在壩體下游坡培厚的同時(shí)，對(duì)壩下存在安全隱患的涵管進(jìn)行了封堵處理。同時(shí)繞左壩肩山體新建了一條長(zhǎng)236m的小型隧洞，取代原壩下涵管，作為水庫(kù)向城市及工農(nóng)業(yè)用水的輸水建筑物。

此次除險(xiǎn)加固需封堵的壩下涵管位于壩體左岸樁號(hào)0+085處，全長(zhǎng)110.86m。在距涵管進(jìn)口豎井67.86m處，有一座直徑1.0m的鑄鐵閘閥，將涵管分為有壓和無壓兩段，其中有壓段結(jié)構(gòu)為圓形鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑1.0m，外徑1.6m，壁厚0.3m。

1.2 封堵緣由

2007年，省水利廳有關(guān)部門組織專家對(duì)設(shè)計(jì)部門編制的《趙家窯水庫(kù)大壩安全鑒定論證報(bào)告》進(jìn)行了評(píng)審，2008年國(guó)家水利部大壩安全管理中心對(duì)《趙家窯水庫(kù)大壩安全鑒定報(bào)告書》進(jìn)行了核查，核定水庫(kù)大壩為三類壩。認(rèn)為水庫(kù)壩下涵管建在壩內(nèi)填土軟基上，進(jìn)口無控制措施，不符合抗震要求，在地震烈度為7度的情況下，涵管有可能斷裂破壞，危及壩體安全，同時(shí)認(rèn)為，混凝土涵管質(zhì)量差，剝蝕露筋，有多處裂縫滲水，存在安全隱患，易發(fā)生較大安全事故，同意對(duì)此隱患進(jìn)行除險(xiǎn)處理。后經(jīng)設(shè)計(jì)論證對(duì)涵管有壓段進(jìn)行徹底灌填封堵。

2 壩下涵管封堵技術(shù)措施

2.1 工程特點(diǎn)

水庫(kù)壩下涵管需封堵的長(zhǎng)度達(dá)67.86m，管內(nèi)徑1.0m，用普通混凝土進(jìn)行封堵，工作面狹窄，人員無法在管內(nèi)操作，混凝土的灌筑密實(shí)質(zhì)量無法保證，而且在洞內(nèi)運(yùn)輸混凝土難度較大。針對(duì)工程的施工特殊性，由建設(shè)項(xiàng)目部牽頭，邀請(qǐng)多方專家召開專門的論證會(huì)議，對(duì)封堵措施進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的論證，最終一致同意采用在大壩上游坡馬道鉆孔到達(dá)涵管內(nèi)部，然后通過鉆孔用自密實(shí)混凝土進(jìn)行灌填的涵管封堵處理方案。

2.2 自密實(shí)混凝土技術(shù)特點(diǎn)

本封堵工程采用的自密實(shí)混凝土，屬于高流態(tài)混凝土，可連續(xù)澆筑，與普通混凝土的最大區(qū)別是，不需在洞內(nèi)振搗，完全靠混凝土本身的自重作用流平、填實(shí)洞內(nèi)的空間，而且其勻質(zhì)性、密實(shí)性、強(qiáng)度等級(jí)完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。且在施工過程中不發(fā)生拌和物離析、沁水等現(xiàn)象，混凝土硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性。

在本次涵管灌填封堵工程施工中，首先考慮混凝土的流動(dòng)性，通過使用有效外加劑，保證拌和物能流動(dòng)較長(zhǎng)的距離，減少壩體中鉆孔的數(shù)量，對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求放在其次。

2.3 自密實(shí)混凝土的技術(shù)要求

通過設(shè)計(jì)論證，對(duì)自密實(shí)混凝土的性能指標(biāo)提出的要求見表1。

表1 自密實(shí)混凝土性能指標(biāo)

2.4 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

本工程自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)由北京華實(shí)水木科技有限公司負(fù)責(zé)完成。原材料的樣品提取全部來自商品混凝土公司攪拌現(xiàn)場(chǎng)的儲(chǔ)備料。所用的水泥、粉煤灰、粗細(xì)骨料的各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)均符合有關(guān)規(guī)范要求。采用北京華實(shí)水木科技有限公司生產(chǎn)的專用外加劑，其性能指標(biāo)均滿足《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》要求。

按照有關(guān)規(guī)程或規(guī)范，試驗(yàn)室共進(jìn)行凈漿試驗(yàn)23組，砂漿試驗(yàn)20組，混凝土試驗(yàn)9組，得到兩組專用自密實(shí)混凝土理論配合比指標(biāo)見表2。

表2 自密實(shí)混凝土配合比表

2.5 現(xiàn)場(chǎng)灌填設(shè)備布置

2.5.1 灌填孔布置

依據(jù)設(shè)計(jì)，沿涵管軸線方向和上游壩坡馬道正交叉，共布置2個(gè)灌填孔，采用回旋鉆機(jī)成孔后，孔內(nèi)下設(shè)直徑100mm鋼質(zhì)套管。一方面對(duì)孔壁起支護(hù)作用，另一方面保證混凝土拌和物流動(dòng)順暢。1號(hào)孔距進(jìn)口豎井的水平距離為15.5m，2號(hào)孔距涵管進(jìn)口豎井的水平距離為30.5m，孔深分別為10.2m，14.4m。

2.5.2 灌漿管布置

為保證灌堤質(zhì)量，從涵管下游出口處，在洞內(nèi)頂部布置3條聚氯乙烯塑料管，即其中一條管徑50mm為進(jìn)漿管、排漿管、排氣管，在進(jìn)漿管上均勻布置5個(gè)灌漿盒，作為最后的補(bǔ)充灌漿手段，保證涵管內(nèi)混凝土的填充度達(dá)到100%。

2.5.3 溜管布置

從壩頂防浪墻開始，沿壩下涵管軸線方向，在上游斜坡上平行布置兩道直徑150mm的PVC管，作為自密實(shí)混凝土的溜槽，其中一條通向1號(hào)孔，另一條通向2號(hào)孔，PVC管的首端和末端均放置木質(zhì)漏斗，保證混凝土拌和物自混凝土攪拌運(yùn)輸車出料后，能連續(xù)順暢地流入2個(gè)灌填孔內(nèi)。

2.5.4 監(jiān)測(cè)設(shè)備布置

為監(jiān)測(cè)封堵過程中自密實(shí)混凝土在壩下灌管內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)度及充填高度，在洞內(nèi)均勻布置4組紅外線成像監(jiān)視器及8組填充高度傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)洞內(nèi)混凝土的灌填效果，保證灌填質(zhì)量。

2.6 施工過程控制

自密度混凝土因其自身的特點(diǎn)及應(yīng)用特性，在原材料質(zhì)量得到保證的情況下，其施工過程中的攪拌、運(yùn)輸、自流灌填及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等工序就尤為重要?；炷恋纳a(chǎn)方和施工方密切配合，各負(fù)其責(zé)，嚴(yán)把每一道施工工序，特別是關(guān)鍵工序，從而確?；炷凉嗵钍┕べ|(zhì)量。

在商品混凝土公司攪拌現(xiàn)場(chǎng)，由外加劑提供方的技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加填外加劑協(xié)調(diào)控制，從投料順序、攪拌時(shí)間及現(xiàn)場(chǎng)出料檢驗(yàn)等過程進(jìn)行監(jiān)督控制。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，由施工方同公路及交管部門協(xié)調(diào)運(yùn)距15km的運(yùn)輸路線交通暢通，盡量減小混凝土坍落度損失，確保混凝土拌和物到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)坍落度及擴(kuò)展度所要求的范圍內(nèi)，以保證生產(chǎn)、運(yùn)輸及灌填過程的有序及連續(xù)性。在灌填現(xiàn)場(chǎng)由施工方密切注視溜管木質(zhì)支架在混凝土自流時(shí)的穩(wěn)定性，及時(shí)處理異常情況。

3 施工灌填效果

該工程由于準(zhǔn)備工作充分，各方人員密切配合，整個(gè)混凝土灌填過程基本保證了施工的連續(xù)、順暢、穩(wěn)定?；炷凉嗵顝纳衔?時(shí)開始至下午2時(shí)結(jié)束，持續(xù)灌填施工6h，完成了近50m3自密實(shí)混凝土的灌填任務(wù)。通過設(shè)計(jì)方技術(shù)人員和監(jiān)理人員在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、流動(dòng)時(shí)間、填充度指標(biāo)的檢驗(yàn)檢測(cè)，均滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)利用洞內(nèi)預(yù)先布置的紅外線攝像頭及高度傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到了預(yù)期效果。后在下游側(cè)已達(dá)到硬化齡期的混凝土進(jìn)行鉆孔取樣，其抗拉、拉壓、抗?jié)B等各項(xiàng)數(shù)據(jù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是水庫(kù)壩下涵管除險(xiǎn)封堵技術(shù)的一次成功范例。

TV697.3

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1004-7042（2011）09-0029-02

孟希平（1968-），男，2005年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利工程管理專業(yè)，工程師。

2011-07-13；

2011-08-21