壩下涵管是小型水庫樞紐工程的三大建筑物之一，埋于壩體內(nèi)，處于隱蔽部位，其出險具有隱蔽性、突發(fā)性，且搶險難度大，對大壩安全構成極大威脅。 近年來， 我市小型水庫由壩下涵管引起的險情時有發(fā)生，且有逐年增多的趨勢。
1壩下涵管出險原因
結(jié)合多年防汛檢查和涵管出險情況分析，涵管險情產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面。
1.1 管理不善，老化失修
現(xiàn)有涵管絕大部分建于二十世紀六七十年代，運行時間長。在大氣和水流沖刷的長期作用下，管身砼存在蜂窩麻面，剝蝕露筋，砼強度降低；鋼閘門和啟閉設施氧化銹蝕；或調(diào)度運行操作不規(guī)范造成管內(nèi)不良的明滿交替流態(tài)，使管壁受破壞等現(xiàn)象。 而這些問題又不能及時檢查發(fā)現(xiàn)和保養(yǎng)維修，致使工程帶病帶險運行。
1.2 設計施工不合規(guī)范
小型水庫工程興建受當時建設環(huán)境條件的影響，加之受建筑材料、施工設備和施工工藝的限制，致使涵管設計施工沒有嚴格按規(guī)范要求進行，給大壩安全留下隱患。
一是涵管的結(jié)構形式多樣化，并且不能滿足設計要求。
有直接在市場上購買預制管，強度達不到要求，有的采用石灰砂漿砌磚的涵管，甚至有少部分采用木（竹）管。
二是涵管進口四周沒有設置截水設施，庫水沿涵管外壁滲流，久而久之，形成涵管四周空洞，造成壩體跌窩。
三是管身沒有設置伸縮縫和沉降縫，或接頭未處理好，產(chǎn)生擠壓而破裂，放水時內(nèi)水外滲，關閘時，壩體水倒?jié)B入涵管，長期運行，形成空洞，當空洞擴大至一定程度，導致壩體塌陷。
四是有的水庫擴建大壩加高，對老壩體中的涵管不進行加固處理，僅向外接長。 由于大壩加高后土壓力和水壓力增加，造成涵管破裂。
1.3 加固處理尚不徹底
近年來，除了列入國家規(guī)劃中的小（一）型以上水庫以外，每年從各級財政和其他部門的有關渠道都會安排一定的資金用于�。ǘ┬退畮斓某U加固，其中就有壩下涵管的加固內(nèi)容。 但由于加固資金有限，不少工程為節(jié)省工程量，減少投資，對涵管基礎處理不徹底，甚至基礎為軟土地基也不處理，運行多年后，地基產(chǎn)生不均勻深陷，造成涵管斷裂。
特別是由于設計考慮不周到，施工質(zhì)量沒能控制，反而造成新的險情。如我區(qū)某水庫為小型水庫，集雨面積3．8 km2，總庫容160 萬 m3。2009年里該水庫大壩壩下放水涵管斷裂漏水，壩頂上游側(cè)發(fā)生大跌窩，涵管出口夾帶泥土流出，經(jīng)全力搶險才得以保住大壩安全。據(jù)了解，2010年投入十幾萬元，僅對斜管和消力箱進行了翻修，由于資金限制沒有對涵管加固。 斷裂的位置恰恰是在新老平管連接處附近。 經(jīng)原因分析，由于設計不周密，施工質(zhì)量沒控制，造成新的隱患點。 例如，新老砼接縫沒處理好、拆除前部砼時振動引起老涵管的破壞，基礎沒處理好等。
2防范措施
2.1 結(jié)合工程實際，合理選擇加固方案
目前，我市壩下涵管加固改建的措施主要有封堵原壩下涵管新建隧洞、破壩拆除老涵管原址重建、對老涵管補強灌漿內(nèi)襯鋼管加固等。 封堵原壩下涵管新建放水隧洞，可以有效使涵管避開大壩，但隧洞開挖斷面尺寸一般都要在 1．2 m×1．8m 以上，工程量大，投資多；破壩拆除老涵管原址重建，施工相對簡單，但需對壩體進行大開挖，更要注意新老壩體接合處及新涵管與壩體的截滲處理；對老涵管補強灌漿、內(nèi)襯鋼管加固，投資相對較少，但施工難度較大，施工質(zhì)量不易檢測，鋼管防銹工作量大，難度大。
對壩下涵管加固，國內(nèi)還有一些較先進的方法。 例如：虹吸式輸水涵管，工程建設期短，工程造價較低。 但由于受虹吸管真空度的限制，而且大管徑大流量虹吸管制造真空難度大，一般只適用于壩高 12 m 以下，放水流量小于0．5 m3/s 的水庫 ；小管徑頂管法 ，適用高壩小型水庫，施工期短，工程質(zhì)量較好，對壩體不產(chǎn)生干擾，可降低工程費用，但只適用管徑小于 500 mm 的涵管，并且要特別注意頂管與大壩截滲問題。
設計人員應綜合考慮工程的資金、工期、地質(zhì)條件、施工環(huán)境等多方面因素，合理選擇壩下涵管的除險加固方案，為全面消除壩下涵管隱患提供設計保證。
2.2 做好涵管的細部構造設計，嚴格控制施工質(zhì)量
筆者近年來參與了本區(qū)中小型水庫除險加固工程的質(zhì)量與安全監(jiān)督工作，感受到不少設計人員對涵管細部構造的設計不夠重視，甚至忽視一些重要部位的設計。一方面由于涵管管線較長，其鋪設的地基常通過巖石、風化巖石、砂卵石、自然土、回填土、硬土、軟土等交替地段。另一方面由于涵管原有地基資料的缺乏，前期地質(zhì)勘探工作深度不夠。設計人員不做深入細致的工作，往往只是按常規(guī)設計，對地基處理和涵管沉陷縫等細部構造的設計考慮不周全，從而造成涵管裂逢，斷裂漏水，甚至產(chǎn)生接觸滲漏引發(fā)重大險情。
老涵管的封堵主要處理方法有進口段開挖回填法、人工豎井開挖回填法、套井機械造孔回填法。無論采用哪種方法，設計人員均要重視涵管與壩體防滲的連接處理。 還有諸如涵管進口四周止水環(huán)、分縫止水等等設計的不當，均會給涵管的安全運行帶來隱憂。
當前許多施工隊伍技術力量薄弱，缺乏社會責任感，安全意識淡薄。 在壩下涵管施工中，經(jīng)常出現(xiàn)基礎處理不徹底，止水環(huán)、分縫止水未裝好等質(zhì)量問題，而壩下涵管系隱蔽工程，問題不易暴露，一旦發(fā)現(xiàn)不僅處理難度大，投資多，且直接威脅大壩的安全。
因此，不斷提高工程設計人員的業(yè)務水平和對涵管設計的重視程度，加強工程施工的現(xiàn)場監(jiān)理和質(zhì)量監(jiān)督，控制施工質(zhì)量，是消除壩下放水涵管險情隱患的重要措施。
2.3 完善制度，認真做好涵管的日常巡查
絕大部分小型水庫和部分小型水庫還沒有進行除險加固，而這些水庫的壩下涵管普遍存在安全隱患，這就要求水庫管理者（安全報汛員）不僅要有高度的責任心，而且要有一定的專業(yè)知識。 對可以進人的涵管，每年汛前和汛后都要進去詳細查看，對內(nèi)部狀況進行描述和記錄；對管徑小、不能進人的涵管，則要通過涵管內(nèi)滲漏水、涵管以上壩坡等情況仔細檢查。 水庫技術負責人根據(jù)反映的情況，有針對性采取工程和非工程措施，將涵管隱患消除在萌芽狀態(tài)。
1壩下涵管出險原因
結(jié)合多年防汛檢查和涵管出險情況分析，涵管險情產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面。
1.1 管理不善，老化失修
現(xiàn)有涵管絕大部分建于二十世紀六七十年代，運行時間長。在大氣和水流沖刷的長期作用下，管身砼存在蜂窩麻面，剝蝕露筋，砼強度降低；鋼閘門和啟閉設施氧化銹蝕；或調(diào)度運行操作不規(guī)范造成管內(nèi)不良的明滿交替流態(tài)，使管壁受破壞等現(xiàn)象。 而這些問題又不能及時檢查發(fā)現(xiàn)和保養(yǎng)維修，致使工程帶病帶險運行。
1.2 設計施工不合規(guī)范
小型水庫工程興建受當時建設環(huán)境條件的影響，加之受建筑材料、施工設備和施工工藝的限制，致使涵管設計施工沒有嚴格按規(guī)范要求進行，給大壩安全留下隱患。
一是涵管的結(jié)構形式多樣化，并且不能滿足設計要求。
有直接在市場上購買預制管，強度達不到要求，有的采用石灰砂漿砌磚的涵管，甚至有少部分采用木（竹）管。
二是涵管進口四周沒有設置截水設施，庫水沿涵管外壁滲流，久而久之，形成涵管四周空洞，造成壩體跌窩。
三是管身沒有設置伸縮縫和沉降縫，或接頭未處理好，產(chǎn)生擠壓而破裂，放水時內(nèi)水外滲，關閘時，壩體水倒?jié)B入涵管，長期運行，形成空洞，當空洞擴大至一定程度，導致壩體塌陷。
四是有的水庫擴建大壩加高，對老壩體中的涵管不進行加固處理，僅向外接長。 由于大壩加高后土壓力和水壓力增加，造成涵管破裂。
1.3 加固處理尚不徹底
近年來，除了列入國家規(guī)劃中的小（一）型以上水庫以外，每年從各級財政和其他部門的有關渠道都會安排一定的資金用于�。ǘ┬退畮斓某U加固，其中就有壩下涵管的加固內(nèi)容。 但由于加固資金有限，不少工程為節(jié)省工程量，減少投資，對涵管基礎處理不徹底，甚至基礎為軟土地基也不處理，運行多年后，地基產(chǎn)生不均勻深陷，造成涵管斷裂。
特別是由于設計考慮不周到，施工質(zhì)量沒能控制，反而造成新的險情。如我區(qū)某水庫為小型水庫，集雨面積3．8 km2，總庫容160 萬 m3。2009年里該水庫大壩壩下放水涵管斷裂漏水，壩頂上游側(cè)發(fā)生大跌窩，涵管出口夾帶泥土流出，經(jīng)全力搶險才得以保住大壩安全。據(jù)了解，2010年投入十幾萬元，僅對斜管和消力箱進行了翻修，由于資金限制沒有對涵管加固。 斷裂的位置恰恰是在新老平管連接處附近。 經(jīng)原因分析，由于設計不周密，施工質(zhì)量沒控制，造成新的隱患點。 例如，新老砼接縫沒處理好、拆除前部砼時振動引起老涵管的破壞，基礎沒處理好等。
2防范措施
2.1 結(jié)合工程實際，合理選擇加固方案
目前，我市壩下涵管加固改建的措施主要有封堵原壩下涵管新建隧洞、破壩拆除老涵管原址重建、對老涵管補強灌漿內(nèi)襯鋼管加固等。 封堵原壩下涵管新建放水隧洞，可以有效使涵管避開大壩，但隧洞開挖斷面尺寸一般都要在 1．2 m×1．8m 以上，工程量大，投資多；破壩拆除老涵管原址重建，施工相對簡單，但需對壩體進行大開挖，更要注意新老壩體接合處及新涵管與壩體的截滲處理；對老涵管補強灌漿、內(nèi)襯鋼管加固，投資相對較少，但施工難度較大，施工質(zhì)量不易檢測，鋼管防銹工作量大，難度大。
對壩下涵管加固，國內(nèi)還有一些較先進的方法。 例如：虹吸式輸水涵管，工程建設期短，工程造價較低。 但由于受虹吸管真空度的限制，而且大管徑大流量虹吸管制造真空難度大，一般只適用于壩高 12 m 以下，放水流量小于0．5 m3/s 的水庫 ；小管徑頂管法 ，適用高壩小型水庫，施工期短，工程質(zhì)量較好，對壩體不產(chǎn)生干擾，可降低工程費用，但只適用管徑小于 500 mm 的涵管，并且要特別注意頂管與大壩截滲問題。
設計人員應綜合考慮工程的資金、工期、地質(zhì)條件、施工環(huán)境等多方面因素，合理選擇壩下涵管的除險加固方案，為全面消除壩下涵管隱患提供設計保證。
2.2 做好涵管的細部構造設計，嚴格控制施工質(zhì)量
筆者近年來參與了本區(qū)中小型水庫除險加固工程的質(zhì)量與安全監(jiān)督工作，感受到不少設計人員對涵管細部構造的設計不夠重視，甚至忽視一些重要部位的設計。一方面由于涵管管線較長，其鋪設的地基常通過巖石、風化巖石、砂卵石、自然土、回填土、硬土、軟土等交替地段。另一方面由于涵管原有地基資料的缺乏，前期地質(zhì)勘探工作深度不夠。設計人員不做深入細致的工作，往往只是按常規(guī)設計，對地基處理和涵管沉陷縫等細部構造的設計考慮不周全，從而造成涵管裂逢，斷裂漏水，甚至產(chǎn)生接觸滲漏引發(fā)重大險情。
老涵管的封堵主要處理方法有進口段開挖回填法、人工豎井開挖回填法、套井機械造孔回填法。無論采用哪種方法，設計人員均要重視涵管與壩體防滲的連接處理。 還有諸如涵管進口四周止水環(huán)、分縫止水等等設計的不當，均會給涵管的安全運行帶來隱憂。
當前許多施工隊伍技術力量薄弱，缺乏社會責任感，安全意識淡薄。 在壩下涵管施工中，經(jīng)常出現(xiàn)基礎處理不徹底，止水環(huán)、分縫止水未裝好等質(zhì)量問題，而壩下涵管系隱蔽工程，問題不易暴露，一旦發(fā)現(xiàn)不僅處理難度大，投資多，且直接威脅大壩的安全。
因此，不斷提高工程設計人員的業(yè)務水平和對涵管設計的重視程度，加強工程施工的現(xiàn)場監(jiān)理和質(zhì)量監(jiān)督，控制施工質(zhì)量，是消除壩下放水涵管險情隱患的重要措施。
2.3 完善制度，認真做好涵管的日常巡查
絕大部分小型水庫和部分小型水庫還沒有進行除險加固，而這些水庫的壩下涵管普遍存在安全隱患，這就要求水庫管理者（安全報汛員）不僅要有高度的責任心，而且要有一定的專業(yè)知識。 對可以進人的涵管，每年汛前和汛后都要進去詳細查看，對內(nèi)部狀況進行描述和記錄；對管徑小、不能進人的涵管，則要通過涵管內(nèi)滲漏水、涵管以上壩坡等情況仔細檢查。 水庫技術負責人根據(jù)反映的情況，有針對性采取工程和非工程措施，將涵管隱患消除在萌芽狀態(tài)。
