陳家灣水庫壩下輸水涵洞封堵方案設計

劉科良

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

陳家灣水庫位于黃河流域三川河水系的南川河中游，是一座以防洪灌溉為主、兼顧養(yǎng)魚發(fā)電的水庫。壩址位于中陽縣寧鄉(xiāng)鎮(zhèn)陳家灣村，總庫容1012萬m3，屬中型水庫，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物大壩、泄洪供水發(fā)電隧洞、溢洪道級別為3級，次要建筑物壩后式水電站級別為4級。

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪供水發(fā)電隧洞、壩后水電站、壩下原輸水洞等建筑物組成。

大壩為碾壓均質土壩，現狀壩頂高程1048.5 m，防浪墻頂高程1049.7 m，最大壩高36.5 m，壩頂長220 m，壩頂寬8 m。大壩上游壩坡采用干砌塊石護坡，下游壩坡為草皮護坡。

壩下原輸水涵洞位于大壩右岸岸邊，為鋼筋混凝土涵洞，內徑1 m，結構形式為外方內圓。洞進口為豎井式，無閘門控制，洞身坡度1/180，坡度較緩。豎井平面尺寸上口為4 m×5 m，深7 m，豎井四壁為水泥砂漿漿砌石，砌石墻頂寬0.8 m，豎井砌石墻頂部于1973年進口改造時在墻頂現澆50 cm后混凝土固定大型工字鋼若干根，形成攔污柵骨架，工字鋼外圍焊接直徑20 mm的鋼筋，間距20 cm，形成攔污柵，攔污柵上游過水面淤泥頂面接近豎井漿砌石墻頂高程，其他三面庫底淤泥地面高程高出漿砌石豎井頂部約4 m左右。涵洞全長180 m，設計流量2 m3/s。

2 存在問題

2013年省水利廳組織專家對陳家灣水庫進行了蓄水安全專項檢查。檢查時發(fā)現輸水涵洞管徑太小，上游無閘門控制，無法進行內部檢查，輸水洞的滲水、裂縫、沖蝕及接觸滲透破壞等問題無法判斷，存在安全隱患；原輸水涵洞的出口控制閥長期處于半開啟狀態(tài)，振動、滲漏現象嚴重。

由于除險加固批復的供水發(fā)電支洞取代了壩下原輸水涵洞，并解決了發(fā)電和下游供水的問題，為消除安全隱患，提高大壩的滲透穩(wěn)定性，確保大壩安全運行，建議將壩下輸水涵洞進行全斷面封堵。

3 封堵方案

3.1 一期封堵設計

采用水下不灑混凝土工程施工的方法，先將進水口豎井用混凝土封堵后，再利用預埋的灌漿管對混凝土于豎井四周和井底的連接面進行封堵灌漿。

工作橋：首先派潛水員下水，找到輸水涵洞進水口，從大壩坡腳開始至進口攔污柵前搭設工作橋，用腳手架鋼管和卡扣件搭設，上鋪腳手板，兩側設欄桿，橋寬3 m，橋兩側設斜撐桿工作橋主要是便于施工人員通行、運送材料及安放混凝土輸送泵泵管等，工作橋和工作平臺高出水面0.5~1 m左右。

工作平臺：利用鋼管和腳手板在攔污柵上方搭設直徑7.2 m的擴大平臺作為工作平臺。

輸水涵洞洞口封堵：用長桿等器械探測進水口的各部尺寸，準確掌握進口豎井底高程，以及直徑1 m的輸水涵洞進口和豎井連接處的位置，澆筑混凝土前根據洞口位置，從上部用鉛絲和繩索等將鋼板或砂袋、石子袋沿洞口位置吊下去，將洞口基本封堵，減少混凝土流入洞內。

澆筑混凝土：在搭設的工作平臺上，對準豎井中心下一根混凝土導管，導管直徑20~25 cm，用法蘭盤連接，中間夾橡膠墊片，導管由1 m和2~3 m兩種管組成，考慮到起吊設備小、便于拆管，上部安裝8節(jié)1 m長管，下部安裝2~3 m長管。導管上端與喇叭口存料斗連接，導管上方設三角架配倒鏈式1 t卷揚機起吊導管；導管下端距豎井井底高控制在20~30 cm之間?；炷吝\至壩頂，經混凝土泵管將混凝土輸入至喇叭口存料斗，進入混凝土導管后入倉。導管在混凝土進管前，為避免混凝土與水直接接觸，防止水泥漿與砂石分離，在導管內設隔水球，隔水球用鉛絲吊牢，混凝土入管前可先將此球置于管內水面以上，在管內先填50 cm高1∶2水泥砂漿，然后逐漸灌入混凝土，隨著混凝土灌入量的增加，導管內牽引隔水球的鉛絲逐漸放長，當鉛絲長度達到接近管長時，剪斷鉛絲，繼續(xù)灌入導管內混凝土，直至澆筑完成。在澆筑過程中，隨著入倉混凝土量的增大，導管下端混凝土埋深不斷加大，在保證混凝土下端埋入混凝土高度不小于1.5 m的情況下，利用三腳架卷揚機逐漸拔管、卸管。

混凝土澆筑的高度至漿砌石豎井為止，但可根據洞內滲漏水情況進行調整，在進口豎井混凝土水下施工時，禁止開啟下游閘門，以保證在上游混凝土澆筑過程中豎井內為靜水狀態(tài)。

3.2 二期封堵設計

在豎井進口澆筑的混凝土達到一定強度，且回填灌漿完成，漿液凝固5~7 d后，將下游閘門逐漸開啟，排空洞內蓄水后進行洞身封堵。放空洞身積水后，根據洞進口和洞身滲漏情況進行處理。如果局部滲漏水較大，影響下部洞身封堵時，可采用水玻璃等放水材料進行堵塞，特殊情況下可將PVC管引出洞外，然后用灌漿進行封堵。

洞身封堵：采用分段封堵，分段長度8~15 m，在分段處人工砌筑水泥砂漿磚墻，墻厚不小于50 cm，每段在洞頂提前安裝好灌漿管，混凝土填不實處用回填灌漿處理?；炷劣帽盟突炷寥雮}，由于輸水涵洞斷面太小，混凝土管可不進行拆卸。

灌漿工作：每澆筑完一段混凝土后，將分段隔墻砌筑到頂，開始回填灌漿，水灰比分為1∶1，1∶0.8，1∶0.6，1∶0.5 四級，灌漿完成后，進行下一段施工。

4 結語

施工時，根據工程實際情況及要求考慮了諸多因素，并進行了合理安排和布局，使陳家灣水庫壩下涵洞封堵工作得以順利實施。目前，水庫輸水涵洞封堵工作已經完工，運行效果良好。該封堵方案可為類似工程提供參考。