浅析PE管在坝体涵管中的应用

彭群平

(江西省新余市分宜县水土保持执法监督站，新余 336600)

1 国内研究现状

现状国内坝体涵管加固方式有坝体开挖修复或新建涵管, 原涵管内衬PE管充填灌浆和顶管法重建涵管等几种方案，各方案适用条件和优劣见表1。

表1 各方案适用条件及优劣势

2 研究区概况

分宜县属低山丘陵区，水库、山塘在地势高的山坳处筑坝蓄水，小(2)型以上水库108座，其中中型水库3座，小(1)型水库13座，小(2)型水库92座。规划内1-10万m3山塘722座。坝体高10m以下662座，10m-15m127座，15m-30m39座，30m以上2座。具体数据详见表2。该县水库、山塘涵管出口与农田大多有10多米高差，加上坝内蓄水水头，大多有20多米高差，利用自然水头建设喷灌、滴灌等高效节水灌溉工程具有得天独厚的优势。

表2 分宜县水库、山塘坝高统计表

续表2 分宜县水库、山塘坝高统计表

该县水库山塘大多修建于20世纪60-70年代，以均质土坝为主，属边勘察、边设计、边施工的典型“三边”工程，限于当时施工机械种类和数量少、材料奇缺的条件，涵管断面尺寸只有0.2-0.3m，筑坝土料均在坝址附近选取，人力肩挑手提运输材料，人工打夯压实土料，施工质量没有达到设计要求。加上管理不善和维修不及时等原因，运行一段时间后，坝体和涵管渗水或漏水普遍，防汛压力很大，灌溉效益逐渐衰减，群众要求除险加固的呼声很高。

3 存在的问题

1)坝体渗漏水较为普遍。限于当时施工条件和水平，坝基清基不彻底，导致坝体外脚出现散浸或漏水；土料质量不合格，碾压不实，导致坝体渗漏或漏水，处理不及时的，甚至出现塌洞或管涌。

2)涵管堵塞、漏水占比很大。限于修建时材料紧张，材料多为条石、黏土砖和素混凝土砌筑，仅考虑灌溉需求，未考虑运行管理需要，管径定为0.2-0.3m，涵管发生堵塞、坍塌、变形、断裂和空蚀，不能放水和管壁漏水现象普遍。据统计，水库山塘大坝涵管存在堵塞的占47%，完全失去或影响输水能力；坝下涵管有渗漏的占27%。

3)溢洪道泄洪能力不足。溢洪道断面过窄，泄流能力不足，未衬护，存在坍塌、滑坡等安全隐患。

文章仅对涵管改造方案进行论述。

4 PE管应用的优势

4.1 设计方案及施工要点

由前文可知涵管堵塞占比47%，出险机率非常高，为减少沉降裂缝、施工裂缝和空蚀等出险机率，增大混凝土强度至C25，增加应力钢筋，每9m设置1条沉降缝，设铜片止水和沥青杉板填缝，涵管内壁增设PE管内衬，施工图如图1-图4所示。

图1 涵管横剖面图

图2 涵管止水布置图

图3 涵管配筋图

图4 沉降缝详图

工程施工流程：浇筑C15混凝土垫层→布设PE管→架立钢筋→设置止水铜片和沥青杉板→支护模板→浇筑C25混凝土→养护

主要施工要点：①选用PE100级0.6MPa以上PE管，采用热熔连接，全管连接完成后做闭水试验，确保气密性。②严格按设计配合比拌制混凝土，入仓振捣密实，养护到位。③选用达标的止水铜片，接口焊接符合规范要求，安装位置准确，沥青杉板质量符合设计要求，安装位置准确，振捣密实。④涵管顶高程0.8m以下对称回填土，小型机械打夯或压实，压实度达到设计要求。

4.2 技术对比

PE管作涵管内衬，比PVC-U或其它材料作内衬费用要高一些，但性价比更高。主要优势如下：

1)安装快捷，成型好。PE管密度0.94T/m3，比钢材和混凝土轻便很多，易于搬运，管长可根据施工、运输条件确定。PE管采用熔融对接方式，接口圆形形态保持好，周边浇筑混凝土后，不变形。

2)排水顺畅，费用省。PE管安装好后，即可承担施工临时排水任务，保证施工区域干地施工。水库死库容较大，涵管进水口高程较高，可延长PE管至围堰底高程附近，在出口位置将PE管延长至高程低于围堰底高程2m以上的位置，由于PE管及接口具有良好密封性能，利用虹吸现象排水，节省排水电费。

3)伸缩自如，无分缝。PE管属柔性管材，断裂伸长率达500%以上，在低坝中应用，涵管均不超100m，无需设置分缝或伸缩节，整体性好，这样与止水铜片形成双层止水，大大降低了渗漏水机率，提高了涵管使用年限。

4)内壁光滑，输水多。PE管内壁平滑，摩阻系数约0.008，约为钢管的70%、混凝土管的55%。当管径、压力等条件相同时，其过流能力比钢管大30%左右、比混凝土管大50%左右[3]。

5)材料永固，寿命长。PE管材是由乙烯合成的高分子材料，内壁光滑，不结垢，可耐多种化学介质侵蚀，无需防腐保护。它刚性、韧性兼具，承压能力强，耐冲击强度高，埋地使用寿命达50a。

6)灵活多变，解难题。当前，国家大力推行农业节水灌溉，管道输水和高效节水工程，只需将涵管PE管与节水工程的PE管对接，即可输水，施工方便简单，同时又利用了水库、山塘的蓄水水头，在下游农田实现自流喷灌、滴灌，低成本实现了以前用水泵加压水流才能实现的喷灌、滴灌效果。

有些水库、山塘为灌溉高程不同田块，设置了高程不同的两套涵管，低涵管灌溉低田块，高涵管灌溉高田块。用PE管可优化这种设计，保留低涵管，在涵管内衬PE管出口处设一个三通，一根PE管引至高渠道首端，另一根PE管引至低渠道首端，两根PE管进口各设一个闸阀，控制闸阀开度即可灵活分配水量。这样高涵管就无需改造，即减少了改造费用，又降低了涵管出险机率，增强了涵管输水可靠性。

5 结 论

自本世纪大规模启动水库、山塘除险加固以来，该县已实施200多座水库、山塘除险加固工程，至今已运行十多年，目前未发现PE管内衬损坏，涵管渗漏水现象，加固效果非常理想。在操场乡牛泥塘村大坑里山塘实施的双涵管改单涵管，PE管分别输水至高低渠道工程中，至今已运行5a多，操作简便，输水分水效果很好，经回访，村民非常认同。在钤山镇金鸡铺村实施利用山塘自然水头的喷灌工程中，为种植大户节省了许多电费，降低了成本，增强了产品竞争力。

PE管作内衬浇筑钢筋混凝土进行涵管改造，技术简单，可靠性好，形式灵活多样，改造费用适中，在15m以下坝体中得到大量应用。实践证明，大大降低了坝体涵管渗漏水的机率，提高了涵管输水可靠性，在低坝水库、山塘除险加固中值得推广。