土坝坝内涵洞封堵加固方案设计与探讨

张旭辉

（广东省水利水电科学研究院

摘

黄春华袁明道

广州510635）

广东省大坝安全技术管理中心

要：探讨土坝坝内涵洞的封堵加固方法，对各种设计方案结合工程实际情况进行综合对比，应用自密实混凝土技术，并

采用多种手段并用，着重封堵的可行性、有效性和可靠性，取得了良好效果。

关键词：土坝；涵洞；封堵；设计

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔＰｌｕｇｇｉｎｇａｎｄＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｓｏｆａＣｕｌｖｅｒｔｉｎＥａｒｔｈＤａｍＺｈａｎｇＸｕｈｕｉ

ＨｕａｎｇＣｈｕｎｈｕａ

ＹｕａｎＭｉｎｇｄａｏ

（ＧｕａｎｇｄｏｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒ；

ＧｕａｎｇｄｏｎｇＤａｍＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒＧｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６３５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｘｐｌｏｒｅｓｐｌｕｇｇｉｎｇａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｓｏｆａｃｕｌｖｅｒｔｉｎｅａｒｔｈｄａｍ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｇｒａｍ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｙｉｎｇｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｕｓｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｍｅａｎｓ，ｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｌｕｇｇｉｎｇ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｐｌｕｇｇｉｎｇａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅａｒｔｈｄａｍ；ｃｕｌｖｅｒｔ；ｐｌｕｇｇｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎ

经了解，漏水的旧涵管为钢管，前接水库旧输水

1概况

珠三角某水库是一宗以防洪、供水为一体的Ⅲ

涵洞内（输水涵洞为水库左侧旧溢洪道改建），输水涵洞已于大坝培厚加高时封堵，涵管以前主要是为旧水厂供水，上世纪80年代已报废。因旧输水涵洞和旧涵管改造时间已超过20年，旧涵洞和涵管的相关工程资料全无。经当年施工人员回忆，旧涵洞总长约30m，断面为正方形，宽、高约1.5m，为现浇钢筋混凝土结构。

等中型水利工程，建于1955年，大坝为均质土坝，最大坝高20.5m，坝顶高程19.50m（相对高程，以水库涵管进口底高程为0m，下同），坝顶宽6.5m，坝长

150m。工程主要水工建筑物级别为3级，次要建筑物为4级。2

土坝渗漏水及坝内涵洞情况

3漏水原因分析

大坝坝后漏水情况发现后，水库涵管放水降低

2012年1月水库管理人员日常巡视检查发现

大坝坝后左侧防汛路旁山坡存在漏水情况，大坝坝后发现漏水前阶段，水库一直处于12m以上的较高水位运行，是近几年水库较高蓄水位。现坝后防汛路旁漏水位置表面原来一直小范围有湿润，但没有明显流动水，直到前阶段水库高水位运行后突然发现漏水量增大，挖开漏水点后，发现为一报废旧涵管出水。漏水情况发生后，技术人员到现场查勘调查，并使用管道内窥仪等设备进行探查，但受管内淤积泥土阻挡无法深入。

库水位，据观测，水库水位为12.33m时，旧涵管出水量约为16m3h（4.44Ls），经水库放水降至11.83m时，旧涵管出水量约为11m3h（3.06Ls），涵管出水量随库水位下降明显减小。

通过现场情况及调查分析，大坝20多年前加固时，旧涵洞洞内空腔未封堵，在持续的渗流水头作用下，特别是在近期的高水头作用下，坝体内渗透水从洞内侧墙及顶板的施工伸缩缝、侧墙与底板之间施工缝和侧墙、顶板混凝土蜂窝等渗入涵洞，由旧涵管流出，同时带走周边坝体填土而出现了渗流破坏，其

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2012年8月第8期张旭辉等：土坝坝内涵洞封堵加固方案设计与探讨AUG2012No．8周边回填土出现接触冲刷，旧涵管出现了淤积，说明旧涵洞周边回填土体因渗流破坏而被带出，旧涵洞周边已出现集中渗漏通道。

形状复杂、薄壁和密集配筋的结构；⑤改善工作环境和安全性；⑥提高施工速度，缩短工期，降低工程整体造价等。

本工程采用C20自密实混凝土，配制原材料选择如下：①采用P.O.42.5R级水泥，标准稠度用水量低；②掺合物采用优质Ⅱ级粉煤灰；③外加剂选用萘系高效减水剂、增稠剂、膨胀剂；④粗骨料选用级配良好，粒径5～16mm，含泥量少于0.5%的碎石；⑤细骨料细度模数2.6，砂中所含粒径小于0.125mm的细粉不低于10％。

选择合理的原材料，选择适当的用水量与外加剂掺量，使高流动性和高抗离析性达到最佳的平衡状态，并使混凝土具有低水化热、良好的力学性能、抗裂性能和耐久性能，C20自密实混凝土配合比见表1。

表1

4涵洞封堵方案比选

土坝坝内旧涵洞封堵加固措施初拟3种方案：［方案1］开挖土坝后拆除旧涵洞回填粘土压实。

该大开挖方案总体处理效果较好，但旧涵洞埋深较深，开挖需将大坝左侧坝体大部挖开，工程量大，开挖及回填碾压需大型机械进场施工，特别是临近汛期，挖开大坝对汛期防洪安全十分不利，新旧坝体接触部位处理不好也易渗水。

［方案2］采用粘土浆或水泥粘土浆充填涵洞内空腔。该方案可在坝面直接钻孔后灌浆施工，方法简便，但处理效果一般，难以完全填充涵洞空腔，未根本解决渗水和接触冲刷问题，易留下安全隐患。

［方案3］采用C20自密实混凝土充填涵

C20自密实混凝土配合比

材料用量（kgm3）砂石水水泥粉煤灰L型仪坍落扩展T500流动时间（s）外加剂（H2H1）度（mm）4.510.926902.5260150870880198洞内空腔。该方案可在坝面直接钻孔灌注，在自密实混凝土充满涵洞的基础上，配合采用涵洞二次灌水泥浆和充填灌浆封堵涵洞周边集中渗漏通道，可有效解决涵洞的接触渗流和接触冲刷问题，且与方案

本工程涵洞封堵方案实施程序如下：

6涵洞封堵加固实施

2同样施工简便，也不存在方案1开挖大坝造成的

防汛安全问题，实施造价不高。

根据大坝地质勘察相关成果，旧涵洞是在水库旧溢洪道改建而成，基础条件较好，为弱风化花岗岩，涵洞充填完成后不会产生较大的沉降和变形。

经综合对比分析，选用方案3的采用自密实混凝土充填涵洞内空腔的涵洞封堵方案。

⑴水库进行控制性放水，令库水位在施工前缓

降至涵洞底板以下高程。

⑵在旧铁涵管出口处用混凝土封堵，并预埋灌

浆管从出口进行充填粘土水泥浆。

⑶平行旧涵洞轴线离左右侧墙0.5m各布置1排灌浆孔，对左右侧墙、底板和顶板进行充填灌浆，

灌浆孔孔距3m，孔深进入旧涵洞底板外侧以下1m，

灌浆孔深8~13m，布置充填灌浆孔14个。

5自密实混凝土技术

自密实混凝土是具有高流动性、不离析、均匀性

⑷沿洞轴线在洞顶每隔5m（水平）钻孔ｆ130，充填自密实混凝土（坍落度15~25cm），并安装好PVC管，共布置6个混凝土充填孔，使用泵车通过

管道向PVC管内灌注自密实混凝土，自坝后背水坡孔向坝前迎水坡孔灌注，直至充满涵洞。

和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。1988年在日本首次提出后发展迅速，国内逐渐应用成熟，被称为“近几十年中混凝土建筑技术最具性的发展”。

自密实混凝土具有许多优点：①保证混凝土良好地密实；②提高生产效率，由于不需要振捣，混凝土浇筑时间可大幅缩短；③改善混凝土的表面质量，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需进行表面修补；

⑸混凝土封堵完成1个月后在洞轴线上布置6个充填素水泥浆的灌浆孔，目的充填混凝土脱空

区。灌浆孔进入洞顶板以下0.3m，灌浆孔深7~12m。

⑹本次充填灌浆洞轴线上的灌浆孔采用素水泥浆，水灰比2∶1~1∶1；涵洞左右两侧灌浆孔采用粘

土水泥浆，水泥占粘土干料的15％，充填灌浆压力

④增加了结构设计的自由度，不需振捣，可浇筑成型

0.25MPa，沿线充填灌浆孔复灌2次，连续2次达到

2012年8月第8期旧铁涵管广东土木与建筑灌混凝土封闭充填粘土水泥浆预埋灌浆管充填水泥粘土浆19.50AUG2012No．8坝顶背水坡旧输水涵洞末端封闭旧输水涵洞内灌混凝土孔坝顶旧输水涵洞充填纯水泥浆孔旧输水涵洞沿线充填灌浆孔迎水坡混凝土封闭水库旧输水涵洞进水口6.701500300300涵洞内灌混凝土孔9.808.0015001000300300涵洞沿线充填灌浆孔图1涵洞封堵施工平剖面布置图

多种手段并用，着重封堵的可行性、有效性和可靠性，可为其他工程涵洞、涵管等建筑物封堵提供参考。

随着一大批水利水电工程除险加固工程的开展实施，大坝坝内废弃的涵洞、涵管等穿坝、穿堤建筑物的处理应引起高度重视，加固工程应特别注意封堵措施的有效性和可靠性，避免埋下安全隐患，确保工程长久安全运行。

参

考

文

献

设计压力后终孔。涵洞封堵施工平剖面如图1所示。

7涵洞封堵效果及试验检查

⑴工程完工1个月后，在旧涵洞两侧钻检查孔进行注水试验，坝体渗透系数k<1×10-4cms。⑵工程完工后3个月内，控制水库在低于涵洞底高程水位运用，3个月后逐渐回蓄正常高水位，水

库在正常高水位运用时，经巡查观测，旧涵管及大坝涵洞附近坝后均不漏水，封堵效果明显。

［1］CECS203∶2006自密实混凝土应用技术规程［S］自密实混凝土设计与施工指南［S］

8结语

本工程土坝坝内涵洞封堵加固设计方案结合工

［2］CCES02-2004

［3］詹国良，彭瑞鸿，邓旭华等.C20低强度自密实混凝土的

试验研究及工程应用［J］.混凝土，2011（9）

程实际情况综合对比，应用自密实混凝土技术，采用

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