小（2）型水库除险加固中涵管开挖重建的质量控制浅析

张学成

【摘 要】涵管开挖重建，俗称“朝天口”工程，作为穿坝建筑物，工程质量将直接关系大坝的安全，本文根据小（2）型水库除险加固工程管理实践，从设计和施工环节对涵管开挖重建的质量控制要点进行了剖析。 【期刊名称】《低碳世界》 【年(卷),期】2015(000)009 【总页数】2页(P82-83)

【关键词】小(2)型水库;涵管开挖重建;质量控制 【作 者】张学成

【作者单位】浏阳市南康水库管理所，湖南浏阳410300 【正文语种】中 文 【中图分类】TV697.3

浏阳市有小 （2）型水库145座，大部份建设于20世纪50～70年代，大多数水库采取坝下涵管放水。由于受当时经济技术条件的制约和影响，往往在缺乏规范的设计图纸和专业施工队伍的情况下，工程仓促上马，造成工程施工质量差，致使大多数涵管存在渗漏或其他问题，影响大坝的安全运行，有的水库曾因涵管问题多次出险。随着国家财政对水利工程的投入增加，将分年对这些病险水库进行除险加固，而对于病险水库的坝下涵管改造是除险加固的重点。涵管改造，在条件允许的情况下，能够开挖隧洞，然后对原涵管进行封堵，是最好最安全的方式。但由于地质等

因素的影响不能开挖隧洞，且坝高低于15m的水库，我们采取了涵管开挖重建箱涵或承插管的方式进行坝下涵管改造，这不失为较为彻底的处理方案，既解决了涵管的问题也不必对老涵进行封堵。在已经完成或正在实施除险加固的111座小（2）型水库中，有23座水库进行了涵管开挖重建箱涵或钢筋混凝土承插管。涵管开挖重建，我们俗称“朝天口”，作为穿坝建筑物，工程质量将直接关系大坝的安全，那么在工程设计、施工中怎么样来进行质量控制呢？笔者根据多年的小（2）型水库除险加固的工程管理实践，从设计和施工环节对涵管开挖重建的质量控制要点进行剖析。

1.1 开挖坡比的确定

朝天口开挖的设计坡比一直是一个难题，如果坡比太陡，坝体可能由于不均匀沉降产生横向裂缝，而横向裂缝是土坝最致命的缺陷，规范规定，先填筑坝段的横向坝坡土料不宜陡于1：3，条文说明解释土质边坡的接坡坡度主要是根据不均匀变形要求规定的，1：3是根据一般经验提出的设计，如按此规定确定开挖断面，则有的坝体将被挖去一半以上，实际工程受各方面条件制约往往难以实现，根据实践经验建议坝体开挖回填坡度应不陡于1：1.5，为了防止不均匀沉降产生横向裂缝，建议回填时对坝坡接坡边开挖边回填压实，这有利于新老坝体的搭接。靠山体侧由于开挖困难，一般开挖到原状山坡。为防止接触面渗漏，在山体对应于涵洞截水环位置，每隔5～10m开挖伸入山体的结合槽，深度不小于1m，开口宽度不小于3m，以达到机械压实要求，一般开挖2～3条结合槽。 1.2 基座护管及截水环

管顶上覆土厚度10m以下时，一般采用钢筋混凝土承插管，超过10m时建议采用箱涵。采用钢筋混凝土承插管时，基座应先进行浇筑，这样利用管子的安装，安装管子后再进行护管，一般都是180°护管。截水环能有效地延长了渗径，对防止沿涵管壁接触渗漏效果显著，但截水环不能设置过多过大，一般根据坝型和上堵下

排的原则确定截水环的位置，沿涵洞洞身在大坝心墙或坝轴线上游侧设置3道截水环，截水环与洞身无缝连接，对于粘土心墙坝或斜墙坝一般设置在涵洞与防渗体相交处，对于均质坝一般设在上游坝坡1/3处和坝轴线部位，截水环不能设置在箱涵伸缩缝或钢筋混凝土承插管接头上。为了有利于土方回填压实，箱涵、钢筋混凝土承插管基座护管的断面都建议设计成梯形：①利于压实；②有沉陷时越压越紧。 1.3 涵体防渗、反滤的设计

涵体防渗，除截水环外，应按照有关坝下涵设计标准，在涵体外壁沿涵管纵向方向周围填筑一层防渗材料作为涵衣，材料可选粘土、三合泥等，确保填筑土与涵身紧密结合，防止接触渗漏而产生管涌。同时根据“上堵下排”原则，应在箱体进口设置一道混凝土防渗墙，并在出口设置排水反滤体。 1.4 相关设计指标

涵管开挖重建箱涵或钢筋混凝土承插管，箱涵对基础承载力要求更高，必须尽量达到岩基，对达不到岩基的情况提出相应的承载力指标要求，钢筋混凝土承插管相对来说对基础承载力要求可以低点，一般应要求基础承载力不低于120kPa；必须重视坝体开挖后的回填要求，对回填土料的质量以及施工质量等都要提出明确的指标要求，回填土料必须采用黏土，建议黏粒含量30%左右，要求回填土料压实度按不小于95%控制，渗透系数不大于1×10-5cm/s。 2.1 坝体开挖

应先做好坝体开挖处的围堰，并准备好导流管道，坝体开挖成形后，用导流管道将库水导出坝体外，确保水库涨水时水流不直接从挖好的朝天口流刷。

开挖要按设计边坡，确保边坡稳定有利于回填压实，从上至下逐层开挖下去，重点关注靠坝肩山体边坡的开挖，尽量避免开挖边坡与坝肩山体之间夹有原填筑坝体土，开挖时要边开挖边在山体上挖好结合槽。挖出的土不要堆在坝顶与坝坡上，以免增加负荷，引起大坝滑坡。开挖时可以分段开挖，但最好不分段安装与回填，这不利

于控制箱涵或涵管安装及回填质量。要及时关注天气预报，挖好的坡面与可用于回填的土要注意及时覆盖。 2.2 拆险老涵

必须彻底清除原老涵全部构筑物，如有保留部份必须通过现场鉴定验收确定。将涵底、消力井按设计标高挖到基础面，确保建成后涵洞进水口高程不高于原死水位，出口高程能与原渠道顺接。 2.3 新建涵管基础

涵体（管）基础必须满足承载和抗渗稳定要求，同时要求基础纵向承载力的均匀性，基础开挖达到设计要求后要进行承载力试验，达到设计要求的承载力要求，对达不到设计要求的基础，应按设计单位处理意见进行处理。底板以下及洞身靠山体侧基槽开挖尺寸应基本符合截水环尺寸，超挖部分用同标号混凝土回填。 2.4 新建箱涵（管） 2.4.1 钢筋混凝土箱涵

箱涵轴线、纵坡放样要准确，按设计要求分段进行浇筑，混凝土标号要达标，振捣密实，伸缩缝止水要安装正确，截水环与箱体整体浇筑，无缝连接，拆模后外观质量达不到要求，及时进行处理。箱涵与进口消力井之间应设置沉降缝。 2.4.2 钢筋混凝土承插管

承插管安装时，为有利施工和保证涵管施工质量，管座分成二期施工，第一期施工基座，安装承插管后再进行二期护管混凝土的浇筑，截水环与护管整体浇筑。为了检修方便，承插管一般选择φ1000mm钢筋混凝土承插管，要严格产品进场验收，不合格产品不能进入现场，轴线、纵坡放样要准确，安装到位，不露橡皮止水。承插管与消力井连接段为整体浇筑，无缝连接。截水环应超出结构横断面并深入基础以下，基岩两边陡窄的截水环应深入两岸边坡。 2.5 回填

2.5.1 回填前处理

回填是朝天口工程的关键工序之一，回填前必须先进行如下处理的处理： 先是进行清理，将淤泥、杂石清理干净，保证干环境回填，经过参建各方验收确认后才能回填，再是穿涵衣：选用粘土或三合泥等在输水涵洞外壁（沿管涵纵向）周围进行填筑，形成涵衣，确保填土与涵身紧密结合，防止接触渗漏的发生。 2.5.2 土方回填

（1）回填土料必须进行检测，达到设计要求指标，方可用于回填，开挖的坝体土经检测达到设计要求也可用于回填。回填必须控制土料的含水量，合适的含水量除用仪器检测外，简单的检验方法是用手可以摁得紧，丢到地上散得开为宜。 （2）涵体周围土方回填，要选用较好的粘土，在做好涵衣后，即开始回填，每次填土厚度不超过20cm，采限人工夯实或采用蛙式打夯机连环套打，特别要注意边角地方的夯实到位。涵体周围土方回填是确保不形成鳃漏的关键工序，一定要仔细操作，严格把关。

（3）坝体土方回填，回填关键之一是处理好两岸边坡的清理、整坡，确保斜面搭接压实结合，为达到压实度必须使用带振的压路机，分层压实，每层压实厚度不大于30cm。但要注意涵管顶上0.5m以下宜用人工或蛙式夯实机夯实，管顶0.5m以上1m以下可用压路机，但不宜开振动，以免涵管破裂，超过管顶1m后可带振动。压实度是坝体填筑的主要控制指标，压实每层要按规范要求的检测频次进行压实检测。外运土时要注意最好不直接往朝天口槽中缷土，然后用挖掘机或铲车一层层铺土，推平再碾压；直接往槽中缷土时，要注意堆土处每一个碾压层进行清场碾压，以免因堆土处的欠碾压或少碾压形成渗透通道或沉陷隐患。

（4）每层压实后铺土前，要注意用挖掘机将已压实的表面进行抓毛，以利填土结合，压实时应平行坝轴线碾压，不能垂直坝轴线碾压，严禁在两坡岸开挖成阶梯状搭接进行填土，这样不利于压实而容易形成渗水通道。

2.6 进、出口处理

按设计做好箱体（涵管）进口防渗墙浇筑，在出口做好排水反滤体墙，确保沿涵身与坝体接触缝不贯通。

本文对小（2）型水库的涵管开挖重建如何进行质量控制，以确保工程质量，从设计、施工环节进行了较为详细的介绍，是笔者多年工程管理经验，并结合专家前辈的建议进行总结而来，从目前浏阳市已经完成的23座进行了涵管开挖重建处理的水库来看，运行情况良好。希望能给同行们在施工与管理中提供参考。

【相关文献】

［1］毛昶熙，等.堤防工程手册［M］.北京：中国水利水电出版社，2009.

［2］朱晓玲，陈 晧，李玉芬.中小型水库坝下排水涵管除险加固设计要点.人民长江，2011，09：42.

［3］王连山.承插管施工在小型水库除险加固工程中的应用.湖南水利水电，2013，04：6～8. ［4］欧高明.小型水库坝下涵洞病险特点及除险加固技术探讨.湖南水利水电，2013，05：61～63.