虹吸管在小型水庫泄水涵管改造中的應(yīng)用

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簡介： 采用虹吸管這種新型技術(shù)取代小型水庫中的壩下涵管，可以徹底消除土壩放水涵管的隱患，節(jié)約工期約兩個月，按虹吸管道長度 70~100m 計算造價約 10 萬 ~15 萬元，比大開挖壩體重新埋設(shè)涵管節(jié)約投資 10 萬元，效益十分明顯。
關(guān)鍵字：虹吸管 小型水庫 泄水涵管 改造應(yīng)用

　　壩下涵管更新改造方案選擇

　　常規(guī)對壩下涵管的處理是對壩體進(jìn)行大開挖，按開挖壩高 15m ，開挖邊坡 1 ： 1 ，壩頂寬 5m 計算，需要開挖壩體 1 萬 m 3 左右。加上回填土方 1 萬 m 3 ，這兩項投資約 25 萬元，而且開挖回填工期長，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，大部分水庫周邊山體的巖質(zhì)情況不好，沒有開鑿隧洞的條件，而且造價更高。

　　在第一批 7 座水庫中安裝了 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，打開閥門，出水水流飽滿、平順、管身無振動，經(jīng)局會同有關(guān)部門現(xiàn)場會審后，認(rèn)為基本能取代壩下涵管，并在今后的水庫除險加固中全面推廣，迄今為止，我區(qū)共安裝虹吸管（取代壩下涵管） 60 余臺套，運行情況良好。

　　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)實際運行檢驗，出水效果良好。管道在運行中難免有空氣跑入管道，我們在管道最高點設(shè)了一個液氣交換箱，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行。

　　在我區(qū)小型水庫中一般采用 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縫鋼管，管道所有部件采用焊接，對原有壩下涵管挖除頭部，在管道中用壓力泵灌滿砂漿，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)，重點是做到整個管道的嚴(yán)密性良好，各種閥門無漏氣，保持管道的真空度。

　　因為管道閥門件、液氣交換箱都為現(xiàn)場焊接，管道按設(shè)計就位后，對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 氣體保護半自動焊等工藝。

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

　　整個管道安裝完成后，必須進(jìn)行嚴(yán)密性試驗和強度檢測合格后，才能覆蓋，強度檢測按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)密性試驗采用 5kg 壓力。

　　虹吸管應(yīng)用的條件和運行中應(yīng)注意的問題：

　　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。在我區(qū)水庫壩下涵管改造中，也有在壩高 15m 的水庫中應(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題，避免在管道周邊形成滲流通道。

　　針對每座水庫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，實際運行情況良好，池水流量能達(dá)到 0.1~6.68m 3 /s ，可以適用于十萬 m 3 到幾百萬 m 3 的大、小水庫。

　　2 ）應(yīng)注意的事項和運行管理

　　虹吸管管材的選擇上，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的 A3 焊接鋼管或者無縫鋼管。對管道做鍍鋅處理，保證管道的長期運行抗腐蝕。對管道的焊接質(zhì)量要求很高，故必須選擇專業(yè)的焊接隊伍，監(jiān)理全程旁站監(jiān)督，并做強度檢測和嚴(yán)密性試驗。

　　對于虹吸管安裝后，更應(yīng)注意日常的運行管理。虹吸管對于原壩底泄水涵（管）來說是件新事物，它的啟閉是利用閥門控制，對閥門應(yīng)該注意保養(yǎng)維護，避免日曬雨淋，有助于延長閥門的使用年限。應(yīng)該落實專人管理和操作，對管理人員進(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，須及時補充水量，防止管道中真空條件破壞。

　　結(jié)語

　　采用虹吸管這種新型技術(shù)取代小型水庫中的壩下涵管，可以徹底消除土壩放水涵管的隱患，節(jié)約工期約兩個月，按虹吸管道長度 70~100m 計算造價約 10 萬 ~15 萬元，比大開挖壩體重新埋設(shè)涵管節(jié)約投資 10 萬元，效益十分明顯。

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

虹吸管在水庫加固保安中的推廣使用，已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗，在設(shè)計、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 余座水庫的加固保安工程中進(jìn)行了安裝使用，累計節(jié)約國家投資約 600 萬元，效益十分顯著。