某山塘涵管封堵变形后处理方案的探讨

某山塘治理工程新装放水涵管与原涵管之间空间封堵工作,于2010年10月18日开始施工,10月19日下午5日结束。10月26日进行涵管试放水,发现涵管出流量减少,农灌用水高峰时会影响到下游农田灌溉用水需。事故发生后,对处理方案研究探讨。

一受堵范围与变形程度

用直径20厘米园球接长棒进行查勘,当园球穿进下游涵管9米处时被卡住,说明变形范围从下游9米处开始,PE管的变形量在100mm以上。目前水库水位高,上游无法进行测勘,上游方向的受堵范围及变形量无法探测。

二受堵危害

放水PE管道,四周受超压灌浆压力作用,导致断面挤压不规则变形,PE管水流断面积减少,造成放水涵管放水流量不足,经估算出流量约减少30%左右,下游灌溉农田灌溉面积约1400亩,当遇水库低水位用水高峰时,影响到农作物灌溉供水量不足。

三处理方案提出与比较

增加安装灌溉虹吸管方案
在溢洪道右侧或原放水涵管位置,增设灌溉放水虹吸管一条,管径¢200-300mm,工作压力1.25Mpa,材料聚苯乙烯(PE)管,并装放水闸阀与灌水排气附件,虹吸舵顶安装在水库设计正常水位99.0m左右(设计放水管进口高程90.75m,出口高程90.0m)。本方案优点不受山塘水位影响,施工设计面较少,施工时间较短,缺点是新涵管报废,追加投资8万。
大坝放水涵管处全断面开挖方案
本山塘为均质土坝,最大坝高19米,放水涵管布置位置坝高12.6米,放水涵管长度62米,采用开挖重新安装方案,主有以下困难;
(1)、目前水库水位高,土方开挖工程量大,开挖高度达12.6米,高水位开挖不安全。刚处理过的好大坝护坡、启闭机房需拆除从新建造,经济损失惨重。开挖部位旁边无堆土空间,开挖土方只有运堆至下游坝脚空地,回填二次搬运费用增加。
(2)、大坝开挖后,原防渗墙破坏,需外运粘土回填压实,当地粘土供应困难,外运距20公里以上,采集粘土料成本高。
(3)、为确保施工安全,开挖方案施工需排水降低水库水位,再增加虹吸管吸水降低水位,或安装抽水机排水,费用增加多。
本方案优点彻底解决发生的问题,但涉及面大,施工时间长,费用12万元以上。
3、顶管钻孔方案
在变形的涵管内进行顶管施工,介质是11水泥砂浆,硬度较高,顶管设备适宜土质顶进施工,在固结水泥砂浆上顶进施工,对原涵洞周围介质震动较大,影响大坝稳定。采用该方案必须制作专用钻头,降低顶进速度,严格控制顶进轴线精度。顶进施工放水涵管总长74米,采用¢110-280钻头顶进施工,总费用10万元,费用高。

四最终方案采用与结果

在综合对三方案的比较,三方案处理都存在时间长、费用高,后采用地质钻机横向钻孔原理,对钻头进行改进,根据新涵管轴线从下游横钻,到9~11米位置沙浆液流出后贯通扩孔,处理费用5万,放水试验成功。对待施工中出现的问题,我们科学分析,以查勘情况为依据,综合各方意见决定处理方案。