虹吸管在小型水庫(kù)泄水涵管改造中的應(yīng)用

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簡(jiǎn)介： 采用虹吸管這種新型技術(shù)取代小型水庫(kù)中的壩下涵管，可以徹底消除土壩放水涵管的隱患，節(jié)約工期約兩個(gè)月，按虹吸管道長(zhǎng)度 70~100m 計(jì)算造價(jià)約 10 萬(wàn) ~15 萬(wàn)元，比大開(kāi)挖壩體重新埋設(shè)涵管節(jié)約投資 10 萬(wàn)元，效益十分明顯。
關(guān)鍵字：虹吸管 小型水庫(kù) 泄水涵管 改造應(yīng)用

　　壩下涵管更新改造方案選擇

　　常規(guī)對(duì)壩下涵管的處理是對(duì)壩體進(jìn)行大開(kāi)挖，按開(kāi)挖壩高 15m ，開(kāi)挖邊坡 1 ： 1 ，壩頂寬 5m 計(jì)算，需要開(kāi)挖壩體 1 萬(wàn) m 3 左右。加上回填土方 1 萬(wàn) m 3 ，這兩項(xiàng)投資約 25 萬(wàn)元，而且開(kāi)挖回填工期長(zhǎng)，新回填土方與老壩體土方存在沉降差，容易出現(xiàn)土方結(jié)合不好，壩體出現(xiàn)不均勻沉降，產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象，若采取開(kāi)挖隧洞，由于該區(qū)南片屬半山區(qū)半丘陵地帶，大部分水庫(kù)周邊山體的巖質(zhì)情況不好，沒(méi)有開(kāi)鑿隧洞的條件，而且造價(jià)更高。

　　在第一批 7 座水庫(kù)中安裝了 DN300mm 的虹吸管，使用情況良好，管材采用鍍鋅焊接鋼管，經(jīng)充水后，打開(kāi)閥門(mén)，出水水流飽滿(mǎn)、平順、管身無(wú)振動(dòng)，經(jīng)局會(huì)同有關(guān)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)審后，認(rèn)為基本能取代壩下涵管，并在今后的水庫(kù)除險(xiǎn)加固中全面推廣，迄今為止，我區(qū)共安裝虹吸管（取代壩下涵管） 60 余臺(tái)套，運(yùn)行情況良好。

　　進(jìn)水口與管頂?shù)陌惭b高度 h s 需要考慮真空度余量，一般控制在 8m 以下的安裝高度，下游出水口低于進(jìn)水口 2m 以上。

　　經(jīng)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，出水效果良好。管道在運(yùn)行中難免有空氣跑入管道，我們?cè)诠艿雷罡唿c(diǎn)設(shè)了一個(gè)液氣交換箱，該液氣交換箱的功能是把跑入管道中的空氣與箱中的水體進(jìn)行交換，一箱 200L 的水一般可維持 30~40d 正常使用，箱中水位降至 1/3 左右，可由人工添加箱中水量，保證虹吸管的正常運(yùn)行。

　　在我區(qū)小型水庫(kù)中一般采用 DN300 的虹吸管，管材采用 A3 鋼板焊接，鍍鋅處理，穿壩部分則采用熱軌無(wú)縫鋼管，管道所有部件采用焊接，對(duì)原有壩下涵管挖除頭部，在管道中用壓力泵灌滿(mǎn)砂漿，徹底封堵截消除隱患。

　　施工和質(zhì)量控制

　　虹吸管的施工必須嚴(yán)格把關(guān)，重點(diǎn)是做到整個(gè)管道的嚴(yán)密性良好，各種閥門(mén)無(wú)漏氣，保持管道的真空度。

　　因?yàn)楣艿篱y門(mén)件、液氣交換箱都為現(xiàn)場(chǎng)焊接，管道按設(shè)計(jì)就位后，對(duì)鋼管的下半圈的焊接要求立焊，需分多次均勻的焊接，或者采用一些新型的焊接技術(shù)，如 CO 2 氣體保護(hù)半自動(dòng)焊等工藝。

　　對(duì)閥門(mén)的焊接，特別要注意的是電焊產(chǎn)生的高溫對(duì)閥門(mén)內(nèi)的密封圈產(chǎn)生破壞，一般采用水對(duì)閥門(mén)進(jìn)行冷卻，使高溫不能傳導(dǎo)到密封圈。

　　整個(gè)管道安裝完成后，必須進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)和強(qiáng)度檢測(cè)合格后，才能覆蓋，強(qiáng)度檢測(cè)按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)密性試驗(yàn)采用 5kg 壓力。

　　虹吸管應(yīng)用的條件和運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題：

　　1 ）虹吸管應(yīng)用的條件www.civilcn.com

　　因受虹吸管真空度的限制，虹吸管的最高點(diǎn)與進(jìn)水口低水位的高差一般 ≤ 8m ，所以較適用于壩高小于 10m 的水庫(kù)。在我區(qū)水庫(kù)壩下涵管改造中，也有在壩高 15m 的水庫(kù)中應(yīng)用。采取的方法是利用頂管技術(shù)在大壩上部頂進(jìn)鋼管，財(cái)與虹吸管的上下游段相焊接，控制虹吸管的吸水高度在 8m 以下。利用頂管這種方法，應(yīng)特別注意做好頂管段與大壩防滲體的連接截滲問(wèn)題，避免在管道周邊形成滲流通道。

　　針對(duì)每座水庫(kù)下游用水量和泄洪的要求，分別采用了 DN200~DN1500mm 不等直徑的虹吸管，實(shí)際運(yùn)行情況良好，池水流量能達(dá)到 0.1~6.68m 3 /s ，可以適用于十萬(wàn) m 3 到幾百萬(wàn) m 3 的大、小水庫(kù)。

　　2 ）應(yīng)注意的事項(xiàng)和運(yùn)行管理

　　虹吸管管材的選擇上，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的 A3 焊接鋼管或者無(wú)縫鋼管。對(duì)管道做鍍鋅處理，保證管道的長(zhǎng)期運(yùn)行抗腐蝕。對(duì)管道的焊接質(zhì)量要求很高，故必須選擇專(zhuān)業(yè)的焊接隊(duì)伍，監(jiān)理全程旁站監(jiān)督，并做強(qiáng)度檢測(cè)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

　　對(duì)于虹吸管安裝后，更應(yīng)注意日常的運(yùn)行管理。虹吸管對(duì)于原壩底泄水涵（管）來(lái)說(shuō)是件新事物，它的啟閉是利用閥門(mén)控制，對(duì)閥門(mén)應(yīng)該注意保養(yǎng)維護(hù)，避免日曬雨淋，有助于延長(zhǎng)閥門(mén)的使用年限。應(yīng)該落實(shí)專(zhuān)人管理和操作，對(duì)管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，使管理員能熟悉和掌握，避免誤操作。一般間隔 15d 左右對(duì)虹吸管檢查一次，觀察液氣交換箱水位管的水位，發(fā)現(xiàn)水位低于 1/2 時(shí)，須及時(shí)補(bǔ)充水量，防止管道中真空條件破壞。

　　結(jié)語(yǔ)

　　采用虹吸管這種新型技術(shù)取代小型水庫(kù)中的壩下涵管，可以徹底消除土壩放水涵管的隱患，節(jié)約工期約兩個(gè)月，按虹吸管道長(zhǎng)度 70~100m 計(jì)算造價(jià)約 10 萬(wàn) ~15 萬(wàn)元，比大開(kāi)挖壩體重新埋設(shè)涵管節(jié)約投資 10 萬(wàn)元，效益十分明顯。

　　虹吸管在防洪時(shí)預(yù)先降低水庫(kù)水位也能起到很大作用。如在大塢水庫(kù)、黃石垅水庫(kù)安裝的 DN300 、 DN600 和 DN1500mm 的虹吸管，在防汛時(shí)上下游水位差 5m 時(shí)，放水流量分別可達(dá)到 0.21m 3 /s 、 0.96m 3 /s 、和 6.68m 3 /s ，在水庫(kù)低水位，上下游水位差達(dá) 1m 時(shí)，流量分別為 0.1m 3 /s 、 0.43m 3 /s 和 2.98m 3 /s 。

虹吸管在水庫(kù)加固保安中的推廣使用，已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)、施工和日常管理上都已經(jīng)趨于規(guī)范和成熟。到目前為止已在 60 余座水庫(kù)的加固保安工程中進(jìn)行了安裝使用，累計(jì)節(jié)約國(guó)家投資約 600 萬(wàn)元，效益十分顯著。