赵家窑水库坝下涵管封堵技术研究

孟希平

（大同市册田水库管理局，山西 大同 037000）

赵家窑水库坝下涵管封堵技术研究

孟希平

（大同市册田水库管理局，山西 大同 037000）

根据赵家窑水库坝下涵管质量差，具有多处裂缝渗水，存在安全隐患的客观实际，提出了自密实混凝土封堵处理方案。介绍了该方案的施工技术要点及施工过程中的质量控制措施，施工完成后，经检测各项指标均达到设计要求，可为类似工程提供参考。

涵管封堵；大坝；自密实混凝土；赵家窑水库

1 概况

1.1 工程情况

赵家窑水库是大同市最大的地表水饮用水源地，坝址位于大同市御河支流的淤泥河上，距市区20km。水库建于1960年，1979—1983年进行了改造，改造后均质土坝高度由原来的23m增加到33m，并增建了泄洪洞和溢洪道2座泄洪设施。2009—2011年对水库进行了除险加固，经设计复核总库容由以前的8563万m3增加到9830万m3。在坝体下游坡培厚的同时，对坝下存在安全隐患的涵管进行了封堵处理。同时绕左坝肩山体新建了一条长236m的小型隧洞，取代原坝下涵管，作为水库向城市及工农业用水的输水建筑物。

此次除险加固需封堵的坝下涵管位于坝体左岸桩号0+085处，全长110.86m。在距涵管进口竖井67.86m处，有一座直径1.0m的铸铁闸阀，将涵管分为有压和无压两段，其中有压段结构为圆形钢筋混凝土现浇结构，内径1.0m，外径1.6m，壁厚0.3m。

1.2 封堵缘由

2007年，省水利厅有关部门组织专家对设计部门编制的《赵家窑水库大坝安全鉴定论证报告》进行了评审，2008年国家水利部大坝安全管理中心对《赵家窑水库大坝安全鉴定报告书》进行了核查，核定水库大坝为三类坝。认为水库坝下涵管建在坝内填土软基上，进口无控制措施，不符合抗震要求，在地震烈度为7度的情况下，涵管有可能断裂破坏，危及坝体安全，同时认为，混凝土涵管质量差，剥蚀露筋，有多处裂缝渗水，存在安全隐患，易发生较大安全事故，同意对此隐患进行除险处理。后经设计论证对涵管有压段进行彻底灌填封堵。

2 坝下涵管封堵技术措施

2.1 工程特点

水库坝下涵管需封堵的长度达67.86m，管内径1.0m，用普通混凝土进行封堵，工作面狭窄，人员无法在管内操作，混凝土的灌筑密实质量无法保证，而且在洞内运输混凝土难度较大。针对工程的施工特殊性，由建设项目部牵头，邀请多方专家召开专门的论证会议，对封堵措施进行了严谨细致的论证，最终一致同意采用在大坝上游坡马道钻孔到达涵管内部，然后通过钻孔用自密实混凝土进行灌填的涵管封堵处理方案。

2.2 自密实混凝土技术特点

本封堵工程采用的自密实混凝土，属于高流态混凝土，可连续浇筑，与普通混凝土的最大区别是，不需在洞内振捣，完全靠混凝土本身的自重作用流平、填实洞内的空间，而且其匀质性、密实性、强度等级完全能够满足设计要求。且在施工过程中不发生拌和物离析、沁水等现象，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。

在本次涵管灌填封堵工程施工中，首先考虑混凝土的流动性，通过使用有效外加剂，保证拌和物能流动较长的距离，减少坝体中钻孔的数量，对混凝土强度等级的要求放在其次。

2.3 自密实混凝土的技术要求

通过设计论证，对自密实混凝土的性能指标提出的要求见表1。

表1 自密实混凝土性能指标

2.4 自密实混凝土配合比设计

本工程自密实混凝土的配合比设计由北京华实水木科技有限公司负责完成。原材料的样品提取全部来自商品混凝土公司搅拌现场的储备料。所用的水泥、粉煤灰、粗细骨料的各项检验指标均符合有关规范要求。采用北京华实水木科技有限公司生产的专用外加剂，其性能指标均满足《混凝土外加剂应用技术规范》要求。

按照有关规程或规范，试验室共进行净浆试验23组，砂浆试验20组，混凝土试验9组，得到两组专用自密实混凝土理论配合比指标见表2。

表2 自密实混凝土配合比表

2.5 现场灌填设备布置

2.5.1 灌填孔布置

依据设计，沿涵管轴线方向和上游坝坡马道正交叉，共布置2个灌填孔，采用回旋钻机成孔后，孔内下设直径100mm钢质套管。一方面对孔壁起支护作用，另一方面保证混凝土拌和物流动顺畅。1号孔距进口竖井的水平距离为15.5m，2号孔距涵管进口竖井的水平距离为30.5m，孔深分别为10.2m，14.4m。

2.5.2 灌浆管布置

为保证灌堤质量，从涵管下游出口处，在洞内顶部布置3条聚氯乙烯塑料管，即其中一条管径50mm为进浆管、排浆管、排气管，在进浆管上均匀布置5个灌浆盒，作为最后的补充灌浆手段，保证涵管内混凝土的填充度达到100%。

2.5.3 溜管布置

从坝顶防浪墙开始，沿坝下涵管轴线方向，在上游斜坡上平行布置两道直径150mm的PVC管，作为自密实混凝土的溜槽，其中一条通向1号孔，另一条通向2号孔，PVC管的首端和末端均放置木质漏斗，保证混凝土拌和物自混凝土搅拌运输车出料后，能连续顺畅地流入2个灌填孔内。

2.5.4 监测设备布置

为监测封堵过程中自密实混凝土在坝下灌管内的流动进度及充填高度，在洞内均匀布置4组红外线成像监视器及8组填充高度传感器，以实时监测洞内混凝土的灌填效果，保证灌填质量。

2.6 施工过程控制

自密度混凝土因其自身的特点及应用特性，在原材料质量得到保证的情况下，其施工过程中的搅拌、运输、自流灌填及实时监测等工序就尤为重要。混凝土的生产方和施工方密切配合，各负其责，严把每一道施工工序，特别是关键工序，从而确保混凝土灌填施工质量。

在商品混凝土公司搅拌现场，由外加剂提供方的技术人员进行现场加填外加剂协调控制，从投料顺序、搅拌时间及现场出料检验等过程进行监督控制。在运输环节，由施工方同公路及交管部门协调运距15km的运输路线交通畅通，尽量减小混凝土坍落度损失，确保混凝土拌和物到达施工现场坍落度及扩展度所要求的范围内，以保证生产、运输及灌填过程的有序及连续性。在灌填现场由施工方密切注视溜管木质支架在混凝土自流时的稳定性，及时处理异常情况。

3 施工灌填效果

该工程由于准备工作充分，各方人员密切配合，整个混凝土灌填过程基本保证了施工的连续、顺畅、稳定。混凝土灌填从上午8时开始至下午2时结束，持续灌填施工6h，完成了近50m3自密实混凝土的灌填任务。通过设计方技术人员和监理人员在施工现场对混凝土的坍落度、扩展度、流动时间、填充度指标的检验检测，均满足设计要求。同时利用洞内预先布置的红外线摄像头及高度传感器的实时监测，达到了预期效果。后在下游侧已达到硬化龄期的混凝土进行钻孔取样，其抗拉、拉压、抗渗等各项数据均能达到设计要求，是水库坝下涵管除险封堵技术的一次成功范例。

TV697.3

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1004-7042（2011）09-0029-02

孟希平（1968-），男，2005年毕业于华北水利水电学院水利工程管理专业，工程师。

2011-07-13；

2011-08-21