关门山水库输水洞维修加固设计要点浅析

任思飞

(北大荒建设集团有限公司直属三公司，哈尔滨 150000)

1 工程概况

关门山水库位于延寿县城东北34km，延寿县与方正县边界，蚂蚁河的左岸一级支流大柳树河中下游。坝轴线中心点地理坐标为E128°31′35＂，N45°40′20＂。水库流域面积为190km2，占大柳树河流域面积88%。

关门山水库是一座以防洪、除涝、灌溉为主，结合发电、养鱼等综合利用的中型水库。

水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水洞及电站组成。

关门山水库原设计是以防洪、除涝、灌溉为主，兼顾发电、养鱼等综合利用的中型水库。总库容4104×104m3，原设计灌溉面积3000hm2；可保护下游四个村屯，保护人口4800人，保护省级尚志市至方正县公路，保护耕地2000hm2。水库设计进行一级控制泄流，下游除涝按10a一遇洪水控制泄流50m3/s；水库养鱼水面273hm2。

关门山水库正常蓄位为155.90m，相应库容3360×104m3；死水位为147.0m，死库容375×104m3；水库调节库容2985×104m3。按上述规模复核水库可灌溉水田面积2447hm2，灌溉保证率为76%，多年平均灌溉供水量2125×104m3。

2 险情产生原因分析

关门山水库2010年竣工后，经过8年运行，又出现了新的险情，对险情需要进行维修加固工程设计现状输水洞钢板衬砌长度87.3m，断面尺寸1.6 m ×1.4 m，经过8年的运行，现进口钢板右侧多处凹凸，钢板与混凝土灌浆产生脱离造成空腔，经观察有12块板.而且钢板锈蚀严重，焊接处产生多处裂缝，放水时钢板震动后加重损坏，需对钢板进行更换，洞进出口及分叉管处也要加固处理。

由于输水洞洞壁混凝土与衬砌钢板间的混凝土灌浆没达到效果，产生空隙，洞节间原来止水老化脱离，在水压力作用下裂缝渗水，水量累计到钢板与洞壁间的缝隙中.钢板长期没有进行防腐处理，锈蚀严重，强度降低，水压力达到一定强度，使钢板产生变形产生凹凸.钢板接缝间锈蚀严重，产生腐蚀裂缝，最后导致在此处渗水。

目前渗漏水量不大，大坝没有形成渗流通道，没有对土坝造成威胁，但也要及时采取维修措施，确保大坝的安全。

3 输水洞钢板衬砌方案比较

对衬砌进行方案一回填灌浆+钢板衬砌和方案二回填灌浆+钢管衬砌两个方案进行方案比较，分别对投资、衬砌变形大小、施工作业空间等方面进行比较。

方案一：回填灌浆+钢板衬砌

拆除废弃钢板，凿除原回填混凝土，钢板2m一节，尺寸1.4×1.6m，厚度10mm,每节在洞外焊接好成矩形再推至洞内，每节再焊接在一起。

钢板衬砌好后进行回填灌浆，灌浆孔采用梅花形布置，孔距2m，灌浆中心线分别为洞顶、洞底及两侧的中心。

待回填灌浆完全达到强度后，在洞顶形成圆心角82°范围内最后进行接触灌浆处理。

发电洞有两组分叉管组成,洞径1.0m,进行钢管衬砌,并进行回填灌浆.

方案二：回填灌浆+钢管衬砌

拆除废弃钢板，凿除原回填混凝土，钢管2m一节，钢管直径1.5m，厚度10mm,在每节钢管下游侧接缝处及中部各设置一道加劲环，与钢管焊接在一起。加劲环宽度100mm,厚度15mm.

钢管衬砌好后进行回填灌浆，灌浆孔采用梅花形布置，孔距2m，灌浆中心线分别为洞顶、洞底及两侧的中心。

待回填灌浆完全达到强度后，在洞顶形成圆心角82°范围内最后进行接触灌浆处理。

发电洞有两组分叉管组成,洞径1.0m,进行钢管衬砌,并进行回填灌浆。

方案一投资略高于方案二。

方案一钢板衬砌变形大，施工空间适中；

方案二经济适用,钢管衬砌变形小,施工空间适中。

综上所述，方案一投资高、衬砌变形大、施工空间适中，推荐方案二[1]。

4 衬砌设计要点

原输水洞分为灌溉洞和发电洞，灌溉洞长87.3m，断面尺寸为1.6×1.8m，共分8节，发电洞共两组，为圆洞。洞直径为1.2m，以分叉管为分界，长度为15m，22.5m。

灌溉洞进行钢管衬砌，以工作闸门为起点，洞出口为终点，衬砌直径1.5m，钢管采用Q235-C级钢，壁厚10mm.单节钢管长度为1.5m，每节中间部分各设一道加劲环，加劲环宽度100mm，厚度15mm.每段钢管最后焊接在一起，采用单面焊接。

在原混凝土洞节接缝处，拆除原来破损的止水，重新做止水，分封内空隙塞闭孔泡沫板，内设紫铜止水片，宽度30cm，厚度1.5mm.每整节钢管在洞接缝处外侧采用SR防渗盖片做钢管的表层止水，宽度200mm，厚度8mm。钢管内外做防腐处理。

在原混凝土洞节接缝处，拆除原来破损的止水，重新做止水，分封内空隙塞闭孔泡沫板，内设紫铜止水片，宽度30cm，厚度1.5mm.每整节钢管在洞接缝处内侧采用SR防渗盖片(三元乙丙橡胶)做钢管的表层止水，宽度200mm，厚度8mm。钢管内外做防腐处理。

发电洞从分叉管开始至出口进行钢管衬砌，过渡段采用锥形钢管，尺寸从1.5m过渡至1.0m，出口段直径为1.0m钢管，厚度10mm。

全洞钢管衬砌与原混凝土洞壁间都要进行回填灌浆，灌浆共布置4排，共计124个孔。回填灌浆达到一定强度后，在洞顶钢管与外包混凝土间再进行接触灌浆，使钢管与混凝土间不产生脱空.

原混凝土洞壁有裂缝处进行补强。

在洞进口与出口处，用钢板对回填混凝土回填进行封堵，先在洞壁打锚筋，钢板与锚筋焊接固定在洞壁处，再把封堵钢板与衬砌钢管焊接在一起[2]。

5 结 论

关门山水库已于2019年春季前施工完成，经历了一个灌溉周期的运行，目前运行良好。