华固浅谈某水库放水涵洞钢套管破坏原因分析及加固处理

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华固浅谈某水库放水涵洞钢套管破坏原因分析及

作者: admin 时间:2019-07-16 来源:未知
摘要:随着当前我国城市化进程的快速推进,新型农业以及新农村建设的目标也取得了喜人的成绩,加强农业水利工程建设的工作一定程度上可以很快的推进国内农业的发展。随着农田水利工...

    随着当前我国城市化进程的快速推进,新型农业以及新农村建设的目标也取得了喜人的成绩,加强农业水利工程建设的工作一定程度上可以很快的推进国内农业的发展。随着农田水利工程建设的不断加快,工程建设施工中以及建设竣工使用后,往往在质量检查和性能监测方面存在着一些复杂的问题,严重影响了农业水利工程的应用,阻碍了农业快速发展的步伐。本文就某水利水库工程中放水涵洞钢套管破坏的原因进行详细的分析并提供相应的加固处理解决办法。 


   1 某水库放水涵洞钢套管破坏原因分析 
  某水库的建筑正常蓄水位设计为181.5m,死水位156.0m,设计洪水位 183.56m,校核洪水位184.54m。水库总库容326.3万m3,兴利库容255.6万m3,死库容18m3 是一座集农田灌溉、供水等综合效益于一体的小型水库。施工设计时放水涵洞采用钢套管施工技术,但在使用中通过仔细的观测发现钢套管发生变形破坏,钢套管与原涵洞之间的充填有空隙,为此,在涵洞进水口快速开关闸门,产生负压的作用下就会发生严重的变形损害,具体的分析原因如下: 
  1.1 涵洞进出水口出现负压作用因素带来的影响 
  经关闭阀门仔细观察后认为涵洞附近的负压作用是导致钢套管变形损害的主要因素。因为在钢套管内部本身存在水流压力的情况下,进行闸门的快速关闭操作瞬间,会导致管内的水流在高流速的惯性作用下继续向出口方向流动,但是进水口部分没有水流进行补充,涵洞内的通气孔设计都比较小,此时钢套管内部的通气量就不会及时补充管内水流减少,从而使管内部形成真空环境,产生真空负压。实际观测中可以发现这种负压的强度是从进口段逐渐减弱的,因此进口端钢套管变形损害较重。 
  1.2 施工中钢套管的固定不达标带来的钢套管破坏 
  一般情况下,套管外壁四周都会设计有效的固结结构,对套管形成嵌固,是管壁外侧的意外变形得到有效控制和约束,而在实际的观测中发现,套管外侧两侧以及顶部空间未被灌浆充分填实,存在孔隙;涵洞钢套管外侧注浆不密实的原因也可能来自于该小型水库未采取涵洞止水环设计,灌注过程中的浆液被漏水冲刷带走造成的,另外就是施工过程的监测工作和施工操作出现了问题。这种问题的产生通常是由于套管外侧缺乏有效的嵌固作用,在长期负压作用力影响下,就会发生变形损坏。 
  1.3 钢套管自身质量和性能方面的原因导致的损坏 
  钢套管的质量和性能问题一般都是套管的刚度不足从而造成使用过程中的变形损坏问题,也是放水涵洞钢套管破坏的重要因素之一。经检测测量得出该水库的放水涵洞钢套管厚度只有5.5mm,长度设计为182m,其间无任何其他加强措施,经仔细分析可知钢套管自身强度较差,在长期使用中随着锈蚀、腐败的影响情况会更糟,最终导致套管难以承受负压的影响,形成变形损坏。 
  2 针对上述某水库涵洞钢套管破坏的加固处理方案设计 
  2.1 加固处理方案预设计 
  根据以上水库放水涵洞钢套管破坏的原因,拟定相应的放水涵洞加固处理方案,设计思路以涵洞外围的加固处理(涵衣等);涵洞内部套管加固处理;涵洞内部喷锚衬砌处理。涵洞内部套管加固处理为主,具体的设计处理方案如下: 
  方案一: 涵洞外围加固处理。在涵洞两侧及顶部进行充填灌浆处理。放水涵洞总长度182m,在涵洞整体两侧进行全面的充填灌浆防渗处理,浆液采用水泥粘土浆为宜;充填灌浆的高程一般要求为原涵洞高程以下2m为最佳,顶部灌浆则要高于原涵洞高程2米为宜。 
  方案二: 放水涵洞内部套管加固处理。根据水库的设计要求以及相关实际参数分析认为,可以在原涵洞钢套管的基础上再在涵洞内设置DN800钢管,壁厚设计8mm,安装完成后钢管与原涵洞之间的空隙采用回填水泥砂浆的方式进行灌注即可。 
  方案三: 涵洞内部进行喷锚衬砌施工处理。将涵洞内部清理干净后,对损毁部分采用环氧砂浆进行勾缝处理,再进行喷锚挂网支护施工处理,然后衬砌钢筋混凝土,采用喷射的方式,同锚杆和钢筋网形成复合衬砌。 
  2.2 加固处理方案的选择和适用条件 
  对以上几种方案进行综合方面的分析可知,方案一是对涵洞外侧进行加固的处理方案,通过充填灌浆的操作能够形成“涵衣”起到加固套管的作用,但是,鉴于该水库规模的问题以及灌浆设备的架设安装比较困难,其处理加固措施的效果难以保证;方案二的防渗效果是最好的,钢管安装效率较好控制,质量有保障,相对成本较高;方案三无疑是投资最少,但是模板的设计和拆模工作比较复杂,混凝土的浇筑施工质量比较难控制,加固处理质量无法起到有效的控制和保证。综合考虑,我们在该水库放水涵洞钢套管破坏的加固处理中还是以方案二为最佳设计,虽然成本较高,但是加固效果是毋庸置疑的。 
  2.3 降水导流设置截水环 
  对该水库的设计结构分析认为,需要将水库内部水位进行降低,以进行相应的放水涵洞钢套管加固和处理施工工作,可以采用抽水泵调整施工阶段水位。钢管每节长度至少5m,型号为Q235,厚度为8mm的钢板卷制管,内壁要进行防腐处理。施工中需要拆除原来的砌石进水口以方便安装卷扬式牵引机,方便钢管的牵引施工。钢管接口采用手工电弧焊即可,焊完一节套入一节,待钢管施工完成后,再进行放水涵洞进水口的钢筋混凝土重建施工,并且要在钢管和混凝土进水口的侧墙交界处设计截水环。 
  3 常规的放水涵洞钢套管破坏处理措施 
  3.1 置换破坏钢套管 
  一般损害程度较大的钢套管可以将已经破坏的钢管部分切除,然后再焊接新的钢管,以解决套管损坏的问题。需要注意的是新套管的孔径选择和厚度选择都要根据原套管的相关参数进行灵活运用,并且为了提高套管刚度,需要在焊接套管的两端及中间部分焊接加强肋。 
  3.2 放水涵洞与钢套管之间的灌浆充填 
  这种加固处理的方式一般需要配合置换钢套管处理方式进行,新焊接套管上两侧及顶部需要预留三排灌浆孔,每孔之间的间隔在3~5m,梅花形布置即可,且在每排套管的两侧以及顶部都要设置一定数目的灌浆孔,具体数目根据灌浆量和套管长度决定。为了提高灌浆质量,在排孔之间还要进行止水墙设计,将每排孔分割成独立的灌浆操作单位。焊接钢管和原涵洞壁之间的连接,可采用水泥砂浆填充或预埋骨料同压力灌浆结合的处理方法。灌浆操作要求先灌涵两侧孔,再进行顶孔灌浆。 
  3.3 原放水涵洞钢套管的加固重复利用 
  钢套管的破坏一般都是具有单端性,根据破坏程度的深浅,破坏的长度不一样,剩余的部分为了节省成本和资金,可以采用进一步加固的处理方法,破坏严重的部分经置换后,如果是施工灌浆操作的密实度问题导致的破坏,可以对原涵洞与套管之间进行灌浆充填的加固处理措施,使套管同涵洞壁之间的空隙填筑密实,增加套管变形的约束力,也可以设置相应的加强肋,增加钢套管的刚度。 
  综上所述,本文以某水库放水涵洞钢套管破坏的原因分析开始,详细介绍了涵洞钢套管破坏的原因,并且提供了有效的解决方案,后面对于比较常规的放水涵洞钢套管破坏的加固处理措施也进行了详细的探讨,在一定程度上能够产生良好的作用效果。最终的关键还是在于实际的施工过程中做好施工质量控制工作,这些问题还需要我们在施工技术的质量监控上做到不断的完善和创新工作。
 

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