陈家湾水库坝下输水涵洞封堵方案设计

刘科良

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

陈家湾水库位于黄河流域三川河水系的南川河中游，是一座以防洪灌溉为主、兼顾养鱼发电的水库。坝址位于中阳县宁乡镇陈家湾村，总库容1012万m3，属中型水库，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物大坝、泄洪供水发电隧洞、溢洪道级别为3级，次要建筑物坝后式水电站级别为4级。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪供水发电隧洞、坝后水电站、坝下原输水洞等建筑物组成。

大坝为碾压均质土坝，现状坝顶高程1048.5 m，防浪墙顶高程1049.7 m，最大坝高36.5 m，坝顶长220 m，坝顶宽8 m。大坝上游坝坡采用干砌块石护坡，下游坝坡为草皮护坡。

坝下原输水涵洞位于大坝右岸岸边，为钢筋混凝土涵洞，内径1 m，结构形式为外方内圆。洞进口为竖井式，无闸门控制，洞身坡度1/180，坡度较缓。竖井平面尺寸上口为4 m×5 m，深7 m，竖井四壁为水泥砂浆浆砌石，砌石墙顶宽0.8 m，竖井砌石墙顶部于1973年进口改造时在墙顶现浇50 cm后混凝土固定大型工字钢若干根，形成拦污栅骨架，工字钢外围焊接直径20 mm的钢筋，间距20 cm，形成拦污栅，拦污栅上游过水面淤泥顶面接近竖井浆砌石墙顶高程，其他三面库底淤泥地面高程高出浆砌石竖井顶部约4 m左右。涵洞全长180 m，设计流量2 m3/s。

2 存在问题

2013年省水利厅组织专家对陈家湾水库进行了蓄水安全专项检查。检查时发现输水涵洞管径太小，上游无闸门控制，无法进行内部检查，输水洞的渗水、裂缝、冲蚀及接触渗透破坏等问题无法判断，存在安全隐患；原输水涵洞的出口控制阀长期处于半开启状态，振动、渗漏现象严重。

由于除险加固批复的供水发电支洞取代了坝下原输水涵洞，并解决了发电和下游供水的问题，为消除安全隐患，提高大坝的渗透稳定性，确保大坝安全运行，建议将坝下输水涵洞进行全断面封堵。

3 封堵方案

3.1 一期封堵设计

采用水下不洒混凝土工程施工的方法，先将进水口竖井用混凝土封堵后，再利用预埋的灌浆管对混凝土于竖井四周和井底的连接面进行封堵灌浆。

工作桥：首先派潜水员下水，找到输水涵洞进水口，从大坝坡脚开始至进口拦污栅前搭设工作桥，用脚手架钢管和卡扣件搭设，上铺脚手板，两侧设栏杆，桥宽3 m，桥两侧设斜撑杆工作桥主要是便于施工人员通行、运送材料及安放混凝土输送泵泵管等，工作桥和工作平台高出水面0.5~1 m左右。

工作平台：利用钢管和脚手板在拦污栅上方搭设直径7.2 m的扩大平台作为工作平台。

输水涵洞洞口封堵：用长杆等器械探测进水口的各部尺寸，准确掌握进口竖井底高程，以及直径1 m的输水涵洞进口和竖井连接处的位置，浇筑混凝土前根据洞口位置，从上部用铅丝和绳索等将钢板或砂袋、石子袋沿洞口位置吊下去，将洞口基本封堵，减少混凝土流入洞内。

浇筑混凝土：在搭设的工作平台上，对准竖井中心下一根混凝土导管，导管直径20~25 cm，用法兰盘连接，中间夹橡胶垫片，导管由1 m和2~3 m两种管组成，考虑到起吊设备小、便于拆管，上部安装8节1 m长管，下部安装2~3 m长管。导管上端与喇叭口存料斗连接，导管上方设三角架配倒链式1 t卷扬机起吊导管；导管下端距竖井井底高控制在20~30 cm之间。混凝土运至坝顶，经混凝土泵管将混凝土输入至喇叭口存料斗，进入混凝土导管后入仓。导管在混凝土进管前，为避免混凝土与水直接接触，防止水泥浆与砂石分离，在导管内设隔水球，隔水球用铅丝吊牢，混凝土入管前可先将此球置于管内水面以上，在管内先填50 cm高1∶2水泥砂浆，然后逐渐灌入混凝土，随着混凝土灌入量的增加，导管内牵引隔水球的铅丝逐渐放长，当铅丝长度达到接近管长时，剪断铅丝，继续灌入导管内混凝土，直至浇筑完成。在浇筑过程中，随着入仓混凝土量的增大，导管下端混凝土埋深不断加大，在保证混凝土下端埋入混凝土高度不小于1.5 m的情况下，利用三脚架卷扬机逐渐拔管、卸管。

混凝土浇筑的高度至浆砌石竖井为止，但可根据洞内渗漏水情况进行调整，在进口竖井混凝土水下施工时，禁止开启下游闸门，以保证在上游混凝土浇筑过程中竖井内为静水状态。

3.2 二期封堵设计

在竖井进口浇筑的混凝土达到一定强度，且回填灌浆完成，浆液凝固5~7 d后，将下游闸门逐渐开启，排空洞内蓄水后进行洞身封堵。放空洞身积水后，根据洞进口和洞身渗漏情况进行处理。如果局部渗漏水较大，影响下部洞身封堵时，可采用水玻璃等放水材料进行堵塞，特殊情况下可将PVC管引出洞外，然后用灌浆进行封堵。

洞身封堵：采用分段封堵，分段长度8~15 m，在分段处人工砌筑水泥砂浆砖墙，墙厚不小于50 cm，每段在洞顶提前安装好灌浆管，混凝土填不实处用回填灌浆处理。混凝土用泵送混凝土入仓，由于输水涵洞断面太小，混凝土管可不进行拆卸。

灌浆工作：每浇筑完一段混凝土后，将分段隔墙砌筑到顶，开始回填灌浆，水灰比分为1∶1，1∶0.8，1∶0.6，1∶0.5 四级，灌浆完成后，进行下一段施工。

4 结语

施工时，根据工程实际情况及要求考虑了诸多因素，并进行了合理安排和布局，使陈家湾水库坝下涵洞封堵工作得以顺利实施。目前，水库输水涵洞封堵工作已经完工，运行效果良好。该封堵方案可为类似工程提供参考。