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(gè)月,按虹吸管道長度 70~100m 計(jì)算造價(jià)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(jì)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(xiàng)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(jià)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(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,我們在管道最高點(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(diǎn)是做到整個(gè)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?yàn)楣艿篱y門件、液氣交換箱都為現(xiàn)場焊接,管道按設(shè)計(jì)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(hù)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(gè)管道安裝完成后,必須進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)和強(qiáng)度檢測合格后,才能覆蓋,強(qiáng)度檢測按相關(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)注意的問題:
1 )虹吸管應(yīng)用的條件m.jiayou0513.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。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(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(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 m 3 到幾百萬 m 3 的大、小水庫。
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 焊接鋼管或者無縫鋼管。對管道做鍍鋅處理,保證管道的長期運(yùn)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(duì)伍,監(jiān)理全程旁站監(jiān)督,并做強(qiáng)度檢測和嚴(yán)密性試驗(yàn)。
對于虹吸管安裝后,更應(yīng)注意日常的運(yùn)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(hù),避免日曬雨淋,有助于延長閥門的使用年限。應(yīng)該落實(shí)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(shí),須及時(shí)補(bǔ)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(gè)月,按虹吸管道長度 70~100m 計(jì)算造價(jià)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(shí)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(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 余座水庫的加固保安工程中進(jìn)行了安裝使用,累計(jì)節(jié)約國家投資約 600 萬元,效益十分顯著。