大理白族自治州水利水电勘测设计研究院
摘要：水利工程在保障经济发展和维护民生方面具有重要的作用。在我国的水利工程中，小二型水库占据着很大的比重，因此，对小二型水库进行除险加固的重要性不言而喻。随着技术发展，在小二型水库除险加固中虹吸管的应用范围日益扩展，其作用也越来越大。本文结合具体的工程案例，对虹吸管在小二型水库除险加固中的应用进行了探讨。
关键词：小二型水库；虹吸管；除险加固
我国很多小二型水库都修建于20世纪50年代或者60年代，至今已有五、六十年，很多水库的坝内涵管都出现了安全隐患，因此，对其进行除险加固迫在眉睫。小二型水库坝内涵管除险加固中，虹吸管因为其简单实用、价格低廉、施工简便、管理方便等优点倍受青睐。本文结合凤凰山水库利用虹吸管进行除险加固的案例，对虹吸管的应用进行了探讨，以期为虹吸管在水库除险加固中的应用提供一定的借鉴。
一、工程概况
凤凰山水库修建于1966年12月，竣工于1973年10月，距今42年。目前，凤凰山水库的总库容为17.8万立方米，坝高为21m，灌溉面积为2800亩。凤凰山水库属小二型水库，永久性水工建筑，工程等级为Ⅴ等，主要建筑物和次要建筑物的等级均为5级，洪水设计标准为20年一遇，洪水校核标准为200年一遇。目前，凤凰山水库输水涵洞的主要病险表现在两个方面，分别是：第一，凤凰山水库输水涵洞的进口位置有两道锅盖闸，经过现场检查发现，其中的四根启闭钢绳出现严重的锈蚀现象，启闭困难，安全性能比较差；第二，输水涵洞使用浆砌石进行衬砌，涵洞洞身段的渗漏现象非常严重，对水库的蓄水功能产生了严重的不良影响。根据实际情况，在输水涵洞的除险加固工程中，在大坝的左岸坡修建虹吸式输水管来承担输（供）水任务，同时封堵输水涵洞，以此完成对输水涵洞的加固。
二、虹吸管工程设计
（一）凤凰山水库的现状分析
凤凰山水库由三部分组成，分别是：大坝、溢洪道、输水涵洞。（1）大坝：均质土坝，坝高为21m，坝顶高程为2078.86～2079.694m，坝顶长度约为65m，坝顶宽度为4.7～5.7m。（2）溢洪道：位于右岸，为开敞式溢洪道，总长度为150m，控制段使用两孔的方式进行布置，每个孔的净宽是1.5m。（3）输水涵洞：位于左坝段，属于坝下涵洞，长度约为88.3m，进、出口段的净高度是0.9米，净宽度是0.8米，使用砌石衬砌。涵洞进口设有两道锅盖闸，使用四根钢绳进行启闭。
（二）虹吸管工程设计
虹吸管工程设计在大坝的左岸坡，平面轴线进行折线形布置，从河流的上游到河流的下游一共设置两个转弯，角度分为为155°和165°。虹吸管的进口布置在大坝轴线上游的左岸坡，与原有输水涵洞的进口相邻；出口布置在坝轴下游的左岸坡，与原有输水涵洞的出口相邻。虹吸管的长度为101米；进、出口位置和转弯位置使用钢管进行连接，其余位置使用PE管同时外包C15混凝土进行保护，其中PE管和钢管的内径是400毫米，钢管的管壁厚8毫米，PE管的管壁厚为12.3mm，并且钢管使用的管材是Q235-C级钢。
三、设备选型
根据相关设计规定，结合实际的工程状况，选择SK-3型水环式真空泵作为虹吸发动装置[1]，在其中配置5.5kW的电机；选择SZ45T-10型的法兰暗杆楔式闸阀（DN400）作为阀门设备[2]。通过计算，这两种设备类型均能满足使用要求。
四、虹吸管工程施工
（一）进口段施工
虹吸管的进口段为平距里程G0+000.00～G0+004.10节段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进口段布置形式为井式进水口，其中井的深度为3.1m，井内壁的宽度和长度均为1.4m，井壁的厚度是400mm，井底的高程为2067.5m，使用C20钢筋混凝土进行浇筑。
虹吸管工程的进口段设计两个进水口，一个是侧向进水口，另一个是井顶进水口。其中侧向进水口位于进口段的上游端，其构件是直立拦污栅和叠梁门槽，属于活动进水口。该进水口的底板高程以现阶段的淤积高程为依据设计为2068.5m，以后会随着淤泥的增加逐渐增高。
井顶进水口的位置是井顶，高程为2070.6m，设有拦污栅。井内安装进水钢管，型号为DN400，钢管的进口端向下悬空，钢管的内部安装有莲蓬滤水网，钢管的另一端在井壁上固定，中间使用90°的弯管进行连接。
（二）管身段施工
虹吸管的管身段是平距里程G0+004.10～G0+092.40节段，从上游到下游设置两个平面弯管，角度分别为155°和165°；在轴线剖面上设置弯管4个，其角度分别为：164.05460°2个、153.43495°2个。管身段施工使用的材料是PE管，外包使用的材料是C15混凝土，回填使用黏土，同时使用C15混凝土设置刺墙，其余部位使用渣料进行回填处理；管身段的转弯位置使用钢制弯管进行连接，管轴安装高程为2075.5m。
（三）出口段施工
虹吸管工程的出口段为平距里程G0+092.40～G0+099.00节段，出口段使用的管材是DN400钢管，同时设置S45T-10闸阀。
闸阀室的面积是12.25平方米，室内配备一台水环式真空泵，型号为SK-3；配置一台电机，型号为5.5kW。其中真空泵的进气口设置在平距里程G0+071.40的弯管顶部，真空泵的出气口设置在闸阀室的外面，进气口、出气口和真空泵通过DN70钢管进行连接。闸阀室的外部设置消力井，井深为2.3m，内壁的宽和长均为1.5m，井壁的厚度为30cm，井顶和井底的高程分别为2065.8m和2063.5m。下游井壁设计出水口，底板的高程为2064.8m，井内安装出水钢管，型号为DN400，角度为90°，出口端向下悬空。钢管的另一端在井壁上固定。消力井使用C20钢筋混凝土进行浇筑，井顶使用C20钢筋混凝土进行封盖，并且在井壁2064.1m的高程处设置供水管供人饮用水，供水管的管径为DN200，与供水池相接，长度为21.5m。
（四）出口明渠段施工
虹吸管的出口明渠段为平距里程G0+099.00～G0+119.00节段，明渠的净宽度和净高度都是1.0m，衬砌厚度是0.15m，使用C20钢筋混凝土进行衬砌，底坡的斜度为1/100。
五、输水涵洞封堵施工
输水涵洞的封堵可以通过三个步骤来实现，第一，从进口出和出口处将灌浆管送入洞内，使用水泥浆对洞身封堵，灌浆的顺序是从洞身断面的最小段向两头延伸；第二，在虹吸管的进出处和出口处分别设置一个长度为2米的现浇混凝土堵头，浇筑使用的混凝土为C15；第三，在灌浆结束之后，在坝坡上面沿着轴线方向进行钻孔，同时对洞身灌浆。对输水涵洞进行封堵的灌浆浆液要添加混泥土缓凝剂，防止浆液过早凝固影响灌浆效果[3]。
结语：
凤凰山水库属于小二型水库，年久失修，输水涵洞部位的安全隐患严重，本工程使用虹吸管技术对其进行加固除险，取得了很好的应用效果。虹吸管在小二型水库加固除险中应用，首先要根据工程实际设计施工方案，其次要选择好使用的设备类型，再次，根据施工方案按四个阶段进行施工，分别是：进口段施工、管身段施工、出口段施工和出口明渠段施工；最后，对原先的输水涵洞进行封堵。
参考文献：
[1]黄健，刘恒.虹吸管在金东区小型水库除险加固中的应用[J].浙江水利科技，2010，（5）：73-75.
[2]张健，单志高，夏江，等.浅谈虹吸管在小型水库除险加固中的设计与应用[J].中国科技信息，2013，（10）：87.
[3]詹红荣.虹吸管在常山县山塘水库除险加固中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（14）：6811-6812.
论文作者:徐仁海
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：虹吸管论文; 涵洞论文; 水库论文; 凤凰山论文; 高程论文; 钢管论文; 小二论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;