【浅谈江山市三十称山塘除险加固工程PE管在输水涵管改造中的应用】山塘除险加固预算

　　摘 要：在江山市三十称山塘除险加固工程中，针对工程现状，采用PE管内衬原输水涵管的方法，既快又省的解决了输水涵管改造工程，并收到了不错的效果。本文主要分析了采用内衬PE管进行输水涵管加固的施工技术及要求。
　　关键词：PE管；输水涵管；改造；应用
　　1、概况
　　三十称山塘位于江山市双塔街道赵家村，距市区约6公里。该山塘兴建于1964年8月，为粘土心墙土坝，最大坝高12.5m，坝顶宽22m，坝底宽76m，水库总库容8万m3，坝址以上集雨面积0.2km2，根据相邻双塔雨量站1952～2001年50年实测资料统计，多年平均降水量约1906.7mm；降雨主要为春雨、梅雨和台风雨，设计灌溉面积220亩。输水设备型式为分级卧管，输水涵管为素砼管，因年久失修，渗漏较为严重。三十称山塘作为赵家村主要灌溉水源，已无法满足当前群众正常灌溉要求，严重影响当地农业生产，群众要求整改的呼声十分强烈，所以急需对该山塘进行除险加固，满足下游群众用水需求。
　　2、输水涵管改造方案
　　三十称山塘坝顶宽为22m，坝底宽为76m，坝高为12.5m。鉴于较高较厚的坝体，若采用传统方法，对坝体开挖然后再进行涵管更换的话，将会产生大量的土方开挖及回填压实工作量，不仅会导致工程费用、工期的大量增加，土方的堆运也是一大难题。为解决这些问题，经过市水利局与设计单位多次现场探勘、咨询、论证，确定采用具有柔韧，可挠特性的高密度聚乙烯管材（PE管材）作内衬管套入原涵管内并灌浆的加固方案。这一方案的优点是不进行涵管更换，减少了大量的土方开挖，而且PE管安装速度快，能有效节省工期。
　　3、PE管材作内衬管的主要优点
　　目前，我国用于加固水库输水涵管内衬管的主要有钢管、钢筋砼管和预应力砼管等管材，它们仅适应于直线涵管，后两种管材只能用于洞径较大的涵管。PE管作为输水涵管加固内衬管突出优点是：①连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本体强度。②抗冲击性好：聚乙烯的低温脆化温度极低，可在-60-60℃温度范围内安全使用。因材料抗冲击性好，不会发生管子脆裂。③耐化学腐蚀性好：PE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚乙烯是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象；此外它能与水泥砂浆或砼牢固粘接，有助于封堵灌浆的效果。④耐老化，使用寿命长：聚乙烯管道能够有效存放或使用50年，不易损坏。⑤耐磨性好：PE管道与钢管的耐磨性对比试验表明，PE管道的耐磨性为钢管的4倍。在作为输水涵管时，水中泥沙含量较高，同钢管相比，PE管道具有更好的耐磨性。⑥可挠性好： PE管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物。在作为输水涵管时，在涵洞或管道内衬可以沿着涵管走向牵引拉进，通过大角度的弯头或15o以内的折角 。⑦水流阻力小：PE管道具有光滑的内表面，其曼宁系数为0.009。光滑的表现和非粘附特性保证PE管道具有较传统管材更高的输送能力（仅为钢管的70%左右、砼管的55%左右，当管径、压力等条件相同时，其过流能力比钢管大30%左右、比砼管大50%左右），同时也降低了管路的压力损失和输水能耗。⑧搬运方便：PE管道比混凝土管道、镀锌管和钢管更轻，它容易搬运和安装，更低的人力和设备需求，意味着工程的安装费用的大大降低。
　　4、内衬PE管施工
　　三十称山塘原输水涵管内径为250mm，因此本工程采用PE80级SDR21给水管材，规格为De200×9.6mm，每根长6m，承压0.8Mpa。PE管管件及接口所有安装均采用现场热熔焊接，将PE管用热熔对接焊机设在涵管出口端，在涵管进口端设一台手拉葫芦（5t），将钢丝绳从涵管进口端引至出口端，在第一根PE管的前端装上木制圆锥管头，以保护PE管头部，然后用钢丝绳将圆锥管头与涵管进口的手拉葫芦相连。将2根PE管管头固定在焊机架上，加热板加热到设定温度，然后将加热板放在对好的两管中间，PE管加热一定时间后，抽掉加热板，将焊接的PE管两端在一定压力下迅速对接在一起，直到接口冷却后形成高强度的接口后，由下游向上游牵引拉进涵洞内。这样逐根焊接，直到贯穿原输水涵管。
　　5、灌浆
　　PE管衬装就位后，用砼封堵PE管与原涵管进出水口，并预留灌浆孔，然后采用孔口封闭式灌浆法，对PE管与原涵管间缝隙用水泥砂浆进行回填灌浆，充填PE管与原涵洞之间的空隙。灌浆后需对灌浆的密实程度进行检查，如发现有较大脱空部位，需进行补灌，以确保PE管与原涵管的整体性。
　　6、经济技术效益
　　（1）工期短、造价低。该工程若采用破坝重建底涵方案，土方开挖、回填总工程量达8353 m3，工期需要2个月以上才能完成，且工程质量难以保障，而采用PE管内衬灌浆，总工期为25d（其中PE管衬装仅2d），工期缩短一半，由于不需要破坝，工程量减少95%以上，工程缩短一半，由于不需要破坝，工程量减少95%以上。
　　（2）工程质量得到保障。该水库由于底涵衬管后，进行回填灌浆，不仅填充了PE管与原涵洞之间的空隙，稳固了PE管，而且灌入涵洞的水泥砂浆渗入原素砼涵管砌缝和周边缝隙内，加固了原素砼涵管。
　　7、结语
　　三十称山塘于2010年3月完成整体除险加固后即投入使用，已经历3个汛期的考验，到目前运行稳定。由于涵管采用PE管内衬，虽然管径较原涵管有所缩小，但由于PE管曼宁系数低，因此输水能力没有因管径变小见降低。通过在三十称山塘原涵管中衬PE管施工中的成功运用，认为只要满足原涵管不要出现严重断层错位，便于进行衬管施工的前提条件，PE管完全可以在小型水库除险加固工程输水涵管的改造中推广应用。