胡余富

(天臺縣三合鎮(zhèn)水利站,浙江天臺 317206)

應(yīng)用PE管處理山塘壩內(nèi)涵管的實(shí)踐與體會

胡余富

(天臺縣三合鎮(zhèn)水利站,浙江天臺 317206)

壩內(nèi)涵管是“大壩心臟病”,應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管是一種山塘綜合治理的新方法,簡單、安全、實(shí)用,并取得了成功,應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管工程實(shí)例,工作實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)與體會。

壩內(nèi)涵管 山塘 PE管處理

1 三合鎮(zhèn)山塘基本情況

三合鎮(zhèn)位于天臺縣東部,處于里石門水庫灌區(qū)未端,現(xiàn)有小(2)型以上水庫5座,1萬方以上山塘32座,總蓄水量301萬m3,其中山塘庫容80萬m3,山塘占全鎮(zhèn)農(nóng)田灌灌面40%,山塘對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著十分重要的地位。因此,保證山塘安全,對保證農(nóng)業(yè)灌溉和村民生活供水起到十分重要的作用。

我鎮(zhèn)水庫、山塘基本上建于上世紀(jì)五、六十年代,大壩為土壩,輸水建筑物多采用壩內(nèi)涵管形式,涵管分為煉瓦管、砌石方涵、石板三角涵等幾種,受當(dāng)時(shí)財(cái)力、物力及技術(shù)條件的限制,一般是受益村自行組織施工,無規(guī)范的設(shè)計(jì)圖紙,土法上馬,倉促施工,由于原設(shè)計(jì)施工資料嚴(yán)重缺失,且涵管深埋在壩下,涵管病害嚴(yán)重程度難以查明,病害一旦發(fā)展則對大壩威脅極大。山塘經(jīng)過五、六十年的運(yùn)行,老化失修,大多數(shù)涵管存在滲漏甚至破裂等嚴(yán)重的安全隱患,影響大壩的正常運(yùn)行。因此,必須有效治理壩內(nèi)涵管這個(gè)“大壩心臟病”,從而保證山塘安全。

從我鎮(zhèn)幾年來治理山塘壩內(nèi)涵管的工程中發(fā)現(xiàn),壩內(nèi)涵管存在的主要問題有：(1)涵管基礎(chǔ)地質(zhì)條件差,壩身煉瓦管破碎,不均勻沉陷導(dǎo)致涵管損壞;(2)壩體填筑施工質(zhì)量差,壩內(nèi)涵管與大壩防滲體結(jié)合不嚴(yán)密,造成沿涵管外壁的接觸滲漏沖刷或壩體變形導(dǎo)致涵管損壞;(3)涵管砌筑質(zhì)量差引起破裂漏水;(4)進(jìn)水口閘門或防滲結(jié)構(gòu)損壞引起滲漏等。

根據(jù)山塘壩內(nèi)涵管病害的成因,結(jié)合工程實(shí)際,我鎮(zhèn)幾年來主要應(yīng)用PE管進(jìn)行壩內(nèi)涵管處理,取得了成功。本文就應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管工作中的摸索的經(jīng)驗(yàn)和問題作介紹和分析,供同仁參考。

2 應(yīng)用PE管處理壩內(nèi)涵管的優(yōu)缺點(diǎn)分析

處理壩內(nèi)涵管可用PE管、鋼管、鋼筋砼管,相比而言,PE管有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)PE管聯(lián)接可靠,不存在接頭漏水缺陷：PE管材用高密度聚乙烯塑料制成,管道間采用電熱熔方式連接,接頭的強(qiáng)度高于管道本體強(qiáng)度,連接穩(wěn)定可靠;而鋼筋砼管接頭存在接頭漏水隱患。

(2)適應(yīng)高低溫、抗沖擊性、抗應(yīng)力開裂性好、耐化學(xué)腐蝕性好。聚乙烯的低溫脆化溫度極低,可在-60～60℃溫度范圍內(nèi)安全使用。HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切強(qiáng)度和優(yōu)異的抗刮痕能力,耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能也非常突出。PE管道可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。

(3)耐老化,使用壽命長：根據(jù)廠家資料,含有2～2.5%的均勻分布的碳黑的聚乙烯管道能夠在室外露天存放或使用50年,不會因遭受紫外線輻射而損害。PE管外包砼,埋在土壩底下,更是隔絕了空氣,管材老化外界條件消滅,PE管的使用年限則更可成倍增加。

(4)耐磨性好：PE管道與鋼管的耐磨性對比試驗(yàn)表明,PE管道的耐磨性為鋼管的4倍,PE管道具有更長的使用壽命和更好的經(jīng)濟(jì)性;和鋼管比較,施工工藝簡單,有一定的柔韌性,更主要的是不用作防腐處理,將節(jié)省大量的工序。

(5)可撓性好：PE管道的柔性使得它可以輕微彎曲從而改變管道走向,避免了鋼管和鋼筋砼管不可彎曲的缺點(diǎn)。

(6)水流阻力?。篜E管道具有光滑的內(nèi)表面,其曼寧系數(shù)為0.009。光滑的表現(xiàn)和非粘附特性,保證PE管道具有較鋼管、鋼筋砼管更高的輸水能力和更低的管路的壓力損失、輸水能耗。

(7)搬運(yùn)方便：PE管道比混凝土管、鍍鋅管和鋼管更輕,它容易搬運(yùn)和安裝,更低的人力和設(shè)備需求,工程的安裝費(fèi)用大大降低。

3 應(yīng)用PE管處理山塘壩內(nèi)涵管的工程實(shí)踐

3.1 直線涵管,采用內(nèi)插PE管處理下井山塘壩內(nèi)涵管工程實(shí)例

下井山塘位于天臺縣三合鎮(zhèn)合酋村,是一座以灌溉為主的山(1)型山塘,山塘集雨面積0.252km2,總庫容9.56萬m3。經(jīng)檢查,放水涵管漏水,原涵管為鋼筋砼管呈直線,分析認(rèn)為原管接頭未處理好漏水可能性大,因此,采用開挖涵管進(jìn)口段新接PE管處包砼并增設(shè)截水環(huán)后重新回填黏土夯實(shí)防滲與原涵管內(nèi)插PE管封堵灌漿方法進(jìn)行處理。

首先開挖原壩內(nèi)涵管進(jìn)口段,開挖到管頂以上土厚約3米位置,在原壩內(nèi)涵管內(nèi)插一根DN200PE管(公稱壓力1.0Mpa),里壩原涵管進(jìn)口段開挖部分PE管外包20厘米厚C20砼,加做2道C20砼截水環(huán)。里壩開挖面處用1道C20砼截水環(huán)封堵,外壩出口端用砼封堵,預(yù)留灌漿管與通氣管,在原涵管與PE管壁間的空隙先灌水泥砂漿而后再進(jìn)行多次充填水泥灌漿,以避免漿液干縮形成微隙。最后涵管的進(jìn)口段重新回填黏土分層夯實(shí)。

3.2 裘鳳徐山塘原涵管破損嚴(yán)重且涵管軸線彎曲,采用挖除壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼涵管工程實(shí)例

裘鳳徐山塘位于天臺縣三合鎮(zhèn)上山村裘鳳徐自然村上,是一座以供水、灌溉為主的山(1)型屋頂山塘,山塘集雨面積0.45km2,總庫容8.74萬m3。經(jīng)調(diào)查,外壩坡腳滲漏,涵洞出口為砌石方涵,方涵軸線彎曲不直,曾發(fā)生中段方涵堵塞并漏水造成外壩坡滑坡。處理方案選擇上我們進(jìn)行了比較,由于原方涵堵塞破損且軸線彎曲不直,無法用內(nèi)插PE管的辦法來處理,因此,選擇挖除原壩內(nèi)方涵新建PE管外包砼的方案進(jìn)行處理。

先進(jìn)行涵管部位壩體土方開挖,挖至砌石放水方涵,揭除方涵蓋板,發(fā)現(xiàn)砌石放水方涵前半部依左壩腳隨山坡巖體內(nèi)隨彎挖槽,槽頂蓋石板,后半部為砌石方涵,經(jīng)測量方涵部位最大壩高9.1m。原方涵前半部巖基管槽用手風(fēng)鉆修整突彎部位至微彎曲,挖除后半部干砌石方涵,砌筑C15砼灌砌石管槽,將DN300PE管(公稱壓力1.0Mpa)埋入涵管槽中,PE管外四周外包厚度不小于30厘米的C20砼澆筑振搗密實(shí),從大壩心墻中心位置涵管處開始向前每隔4米設(shè)1道截水環(huán)共設(shè)5道截水環(huán),新建涵管頂上進(jìn)口到大壩外壩頂線部位回填黏土分層夯實(shí),外坡部分回填原壩體同類土。

4 總結(jié)與體會

4.1 因地制宜,不同的壩內(nèi)涵管選取不同處理方案

(1)直線涵管,首先選用內(nèi)插PE管處理壩內(nèi)涵管方案。內(nèi)插PE管處理壩內(nèi)涵管方案具有不破壞原有壩體,風(fēng)險(xiǎn)小,施工期短,PE管不會出現(xiàn)節(jié)頭漏水,不會新增安全隱患,技術(shù)簡單,工程開挖量小,節(jié)省工程投資等諸多優(yōu)點(diǎn)。筆者認(rèn)為壩內(nèi)涵管處理應(yīng)優(yōu)先考慮這一方案。

(2)原涵管破損嚴(yán)重或涵管軸線彎曲,選用挖除壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼涵管方案。

原涵管破損嚴(yán)重,需要挖除重埋新涵管;原壩內(nèi)涵管軸線彎曲,無法用內(nèi)插PE管的辦法來處理,PE管線可以彎曲布置,PE管外包砼后抗?jié)B漏抗老化起到了雙保險(xiǎn),選擇挖除原壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼的方案進(jìn)行處理,這也是壩內(nèi)涵管徹底的處理方案。但須注意新建涵管部位土壩回填施工質(zhì)量要求較高,壩高較高時(shí),要高度重視開挖后壩體的回填部分與原壩體之間的不均勻沉降問題,另外,涵管處在壩底,導(dǎo)流增加費(fèi)用。筆者認(rèn)為挖除原壩內(nèi)涵管新建PE管外包砼的方案適合于壩高不高、工程量較小的情況,涵管斷面壩高超過10m時(shí)應(yīng)慎用這一方案,若選用須經(jīng)過比較再決定采用。

4.2 壩內(nèi)涵管處理施工期宜選在冬春季節(jié),至少提前3個(gè)月放空山塘,使壩內(nèi)土體水充分析出,在回填土?xí)r填土與原土的含水率相近

4.3 PE管選用應(yīng)注意的問題

市場上PE管魚目混珠,有些不法廠商專門生產(chǎn)回料管低價(jià)促銷,回料管嚴(yán)重縮短使用壽命,必須嚴(yán)格把關(guān)杜絕使用回料管。因山塘土壩壩高較低,壩內(nèi)涵管從壓力上選用最低等級均可滿足要求,從使用壽命角度考慮,宜選用1MPa壓力的PE管,由于壁厚的增加,使用年限更久。

4.4 涵管部位的開挖邊坡比的取值。

原涵管部位的壩體開挖的邊坡比從接坡壩體回填土的不均勻變形要求角度考慮,開挖坡比要放緩1：1.5以上,若如此則被挖壩體占壩長比例很高,且施工時(shí)間也延長,這樣因投資大而挖舊涵管建涵管方案就不可行。為節(jié)約投資縮短工期,涵管部位壩體開挖邊坡一般都相對陡,5米壩高開挖坡比可取1：0.75;10米以內(nèi)分二級馬道,上級開挖坡比1：0.75,下級開挖坡比1：0.75或1：1,視壩體土干濕而定。

4.5 涵管部位壩體回填土要求

涵管部位壩體回填土的好壞關(guān)系到與原壩體間接合部的不均勻沉降問題,若回填壩體不好可能造成不均勻沉降而產(chǎn)生大壩橫向裂縫,橫向裂縫是土壩最致命的病害。因此對回填土料的質(zhì)量以及施工質(zhì)量等都要提出明確的指標(biāo)要求,回填土料必須采用黏土,回填土料黏粒含量在30%左右,回填土壓實(shí)度按不小于95%,滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s控制。回填土夯實(shí)是關(guān)健,截水環(huán)和管外包砼1米范圍內(nèi)回填土料須采用人工夯實(shí),管頂1米以上部位回填土料采用機(jī)械連環(huán)套打夯實(shí)。

4.6 新建涵管砼截水環(huán)的設(shè)置

截水環(huán)能有效延長滲徑,有效防止接觸滲漏,因此新建涵管設(shè)置砼截水環(huán)是必要的,涵管應(yīng)埋入基巖,開挖邊坡與涵管之間狹窄的空隙須用混凝土回填,砼截水環(huán)周邊的回填土都要人工夯實(shí)。截水環(huán)設(shè)置不必過密、外徑過大,一般截水環(huán)間距以3～5米為宜。

胡余富(1960.11—),男,助工,中專,從事水利工程建設(shè)、管理工作。