涔天河水库灌区西河渡槽病险成因及加固处理对策

蒋　雁　付跃明

（永州市水利水电勘测设计院　永州市　425000）



涔天河水库灌区西河渡槽病险成因及加固处理对策

蒋雁付跃明

（永州市水利水电勘测设计院永州市425000）

【摘要】针对永州市涔天河水库灌区西河渡槽目前存在的病险情况，具体分析了出现病险问题的原因，并提出具体加固处理意见，应急处理方案实施后，取得了较好的成效。

【关键词】西河渡槽病险成因分析加固措施涔天河水库灌区

1　工程概况

涔天河水库位于湘江上游的永州市江华瑶族自治县东田乡境内，始建于1966年，1970年9月建成蓄水，为湖南省20世纪60年代所建的3个大型水库之一。该水库是一座以灌溉为主，兼顾发电、过木航运、防洪等综合效益的大型水利水电工程，其控制流域面积2 423km2，多年平均径流量26亿m3，总库容1.05亿m3，设计灌溉面积1.13万hm2（17万亩），实际灌溉面积0.57万hm2（8.5万亩），发电装机容量2.25万kW。

西河渡槽是涔天河水库灌区内最大的一处渠系建筑物，于1970年11月正式建成，至今已运行超过45年；西河渡槽为“U型”薄壳、排架支座式渡槽，全长948m，共有72个排架支座，最大高度26m，一般高度（21～23）m，原设计流量5.1m3/s，控制灌溉面积0.76 万hm2（11.41万亩）。

2　存在的主要问题

涔天河水库灌区西河渡槽虽已运行40多年，但至今没有进行过大修，受当时技术条件限制，该工程的设计、施工均存在较大缺陷，整个建筑物已严重老化，由于近几年极端天气频现，该渡槽的病险状况愈发严重，2014年2月出现了渡槽排架支座开裂和槽身位移量突增等异常变化情况，局部结构也存在可能失稳塌落的危险。经现场勘查，西河渡槽存在多处安全隐患，主要表现为：

（1）排架支座柱顶部混凝土开裂。如40#、50#、54#、64#排架支座柱顶部混凝土开裂情况较严重；

（2）槽身错位。如位于1#、2#、40#、50#、52#、53#、54#、64#排架支座柱顶部上槽身间接触部发生错位；

（3）槽身露筋。如2#槽端头混凝土剥落、钢筋外露锈蚀严重；

（4）槽身混凝土老化、开裂引起渡槽漏水；

（5）止水橡皮老化开裂引起渡槽漏水；

（6）进口渐变段侧墙开裂、基础漏水严重。

从上述西河渡槽存在的病险问题来看，对该渡槽的加固维修迫在眉睫。

3　病险成因分析

根据西河渡槽的运行历史、周边环境的实际情况，以及排架支座开裂和槽身形变的具体状况分析，导致西河渡槽排架支座开裂和槽身发生位移突变的主要原因为：

（1）施工误差的影响。由于该渡槽建设处于20世纪大跃进时期，为群众运动兴建，存在施工技术落后、施工条件简陋，施工精度不高，排架柱施工放样时误差太大等问题，如槽身吊装没按设计要求准确安放到排架支座中心线位置，偏差较大，导致排架支座受力不匀。放样误差的问题在吊装槽身时就已发现，虽然施工方对误差较大的排架支座及时在已完工的排架支座（柱体）侧进行了加宽处理，后期浇筑混凝土并与已完工排架支座（柱体）之间采用锚筋进行了联接，但经多年运行，加之日晒雨淋，渡槽槽身混凝土热胀冷缩，后加宽部分混凝土与原支座（柱体）之间自顶部裂开、钢筋外露，裂缝最大宽度为5 cm左右，导致槽身与排架支座顶部错位失稳。其它未加宽支座因槽身混凝土热胀冷缩的原因也或多或少存在错位的情况，问题比较突出的主要是1#、2#、53#排架柱。

（2）自然因素的影响。渡槽本身走向和周边环境的差异，使得排架支座、槽身东南向与西北向所受自然因素的影响不同，在同荷载情况下，渡槽略偏向东南方向。冬春冷暖变化快、温差大，并持续低温（2014年2月6～23日中有7天在0℃以下），导致渡槽排架支座开裂和槽身变形量在2月份出现明显增大症状，而2月底至3月中旬在气温比较均衡的情况下，所观测的槽身没出现位移加剧现象。

（3）工程老化的影响。施工中渡槽底部与排架顶部的接触垫层采用的是油毛毡或混用钢板与油毛毡，已运行约45年，油毛毡、钢板、排架支座、槽身等均老化严重、锈蚀变形，在温度发生变化、渡槽受热胀冷缩的影响时，渡槽底部与排架顶部的摩擦力加大，导致加宽排架支墩开裂和几段槽身发生位移。

（4）人类活动的影响。在渡槽排架下和排架基础附近，当地村民陆续新建了近20栋住房，新建了2个化粪池（深度在3m以上），打了2口深水井，这些人类活动影响了地基的承载能力和稳定性。

4　加固处理措施

通过对西河渡槽存在的上述问题及其成因的认真分析，认为渡槽存在运行安全隐患，必须进行除险加固处理。为了确保西河渡槽能安全运行和发挥最大效益，其加固处理方案应从当前应急和长期处理两个方案考虑。

为了确保渡槽当年能通水灌溉，受永州市涔天河水利水电管理局的委托，针对渡槽运行现状，我们提出了应急处理措施。对发生开裂（1#、2#、7#、40#、52#、53#、54#、64#）的排架进行加固处理、对已失效的止水橡胶进行更换、对槽身和进出水口的漏水问题根据不同类型分别处理。据估算西河渡槽应急处理共需资金为70余万元，其具体加固方案如下。

4.1渡槽排架支座加固处理

针对渡槽排架支座（柱体）错位失稳的问题，本次设计根据实际情况主要采用两种措施进行加固：

（1）对已采用混凝土加宽的支座开裂的柱体采用钢箍进行紧固固接，柱体之间裂缝采用环氧砂浆进行填充。施工措施详如图1。

图1　排架柱顶部钢箍固接施工图

（2）对未加宽支座因槽身混凝土热胀冷缩而错位的1#、2#、40#、50#、53#排架支座（柱体），主要采取对排架支座（柱体）外包钢筋混凝土的措施进行加固。施工措施详见图2。

4.2渡槽槽身裂缝修补

槽身裂缝主要采用环氧砂浆进行修补。环氧砂浆施工时先用尖凿将修补面打毛，清水洗净，充分湿润，待混凝土表面干燥后，先涂一层环氧浆液，然后浇捣环氧砂浆。环氧材料不宜一次性拌制过多，应随拌随用，浆液在20min内用完，砂浆在40min内用完。环氧砂浆的温度保持在35℃左右，施工后6h进行养护，养护温度应在25℃左右，养护时间不少于3d。

图2　排架柱顶端外包混凝土施工图

环氧砂浆修补施工具体技术要求详见图3。

图3　环氧砂浆施工图

4.3渡槽伸缩缝止水修补

针对伸缩缝止水橡皮老化开裂漏水的问题，主要采取更换止水橡皮的措施进行处理。施工措施及要求详见图4。

图4　渡槽接缝止水施工示意图

5　结　语

涔天河水库灌区西河渡槽上述应急处理设计方案出台后，得到了永州市水利局有关领导和专家的认可。2014年6月永州市涔天河水利水电管理局根据提出的加固设计方案，共投入60多万元完成了对西河渡槽的加固处理，从目前观测的情况来看，渡槽加固处理的效果显著，工程运行良好。但考虑到西河渡槽等涔天河灌区渠系建筑物已运行了45年多，接近混凝土结构的报废年限，建议由永州市涔天河水利水电管理局委托有水利工程安全检测资质的单位对西河渡槽及灌区其它渠系建筑物进行一次全面检测，然后由具有水利水电勘测设计资质的设计单位根据其检测结果，并结合涔天河水库扩建后整个新灌区的项目建设情况，具体提出涔天河水库原老灌区工程渠系建筑物的长期处理或新的建设方案，以确保灌区工程的正常运行和农业灌溉的需要。

作者简介：蒋雁（1986-），男，大学本科，工程师，从事水电设计工作。

收稿日期：（2016-03-24）