李家河水庫引水隧洞與放水塔連接施工方案探討

何建棟

(陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800)

1 概況

西安市李家河水庫引水工程位于西安市藍(lán)田縣玉川鄉(xiāng)李家河村灞河支流輞峪河上，是解決西安市東部用水緊張的骨干供水工程之一。工程由水庫樞紐和輸水工程兩大部分組成。水庫樞紐主要由擋水建筑物、泄水與引水建筑物及電站等組成。水庫正常蓄水位880.0m，其總庫容5500萬m3，總供水量為6187萬m3。

李家河水庫引水洞放水塔緊靠引水洞進(jìn)口，坐落于引水洞進(jìn)口的山體上，由塔基礎(chǔ)、塔身、閘房三部分組成。放水塔整體高度為64m，其中塔基2m，塔身52m，閘房10m，施工內(nèi)容包括基礎(chǔ)石方開挖，模板安裝、鋼筋制安、砼澆筑、金屬結(jié)構(gòu)件制安、電器設(shè)備安裝等。放水塔工作橋長40m，寬4m，分為兩跨，每跨長20m。工作橋的上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制鋼筋砼粱，橋墩最高為22m。

2 李家河水庫放水塔施工難點及存在問題

（1）施工過程在露天進(jìn)行，受自然條件的影響很大，需要采取適合夏季、冬季以及雨季等各氣候條件的施工措施。由于放水塔工程施工周期較長，跨越夏秋冬季，氣溫差異較大，且正處汛期，在水庫內(nèi)修建水工建筑物需要采取施工導(dǎo)流、基坑排水和安全度汛等措施。

（2）地質(zhì)問題復(fù)雜。工程區(qū)位于一級構(gòu)造單元中朝準(zhǔn)地臺(I）和秦嶺褶皺系（II）的相鄰接觸地段。地勢南高北低，波形起伏，相對高差200m～600m，屬侵蝕剝蝕構(gòu)造的中山和低山地形。地下多為花崗巖和堅硬的變質(zhì)巖區(qū)，兩岸谷坡陡峻，巖體基本裸露。施工過程中，經(jīng)常會遇到復(fù)雜的地質(zhì)，如軟弱地基、滲漏、滑坡、破碎帶及斷層等，因此要進(jìn)行地基處理。

（3）放水塔施工運輸量大、分布面廣、施工場地狹窄、施工強度高，干擾性大，增加了施工組織的困難性。

（4）引水隧洞與放水塔之間具有差異沉降。由于兩個工程分處不同的地質(zhì)環(huán)境上，加之施工工藝的差別，如何保證兩個工程順利銜接、輸水貫通是工程建設(shè)的重點所在。

3 放水塔施工程序

3.1 施工程序

作為該項工程的重點，放水塔工程項目主要包括：放水塔的基礎(chǔ)開挖、塔基固結(jié)灌漿、開挖邊坡、塔身施工、進(jìn)口閘房，包括錨桿和噴射混凝土以及施工臨時排水、施工期邊坡安全檢測和環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容。

李家河水庫放水塔施工程序是：放水塔施工由下而上，塔基開挖→塔基固結(jié)灌漿→塔基錨桿→開挖邊坡錨桿、噴射混凝土→塔身→閘房施工→設(shè)備安裝。

3.2 施工方法

3.2.1 土方開挖

由于地質(zhì)情況復(fù)雜，在邊坡開挖前，要作好開挖線以外的場地清理和危巖處理、邊坡削坡和加固，并完成相應(yīng)開挖高程的地表排水、截水溝的設(shè)置。開挖邊坡的支護(hù)在分層開挖過程中逐層進(jìn)行，上層的支護(hù)使下層的開挖能安全順利的進(jìn)行。施工期間，定期對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行安全監(jiān)測，對有可能失穩(wěn)的地段及時報告業(yè)主并采取措施保證邊坡的穩(wěn)定。土方開挖采用日立360型反鏟挖掘機清理，ZL50型柳工裝載機運輸；石方開挖采用YT-28、YT-24型手持式風(fēng)鉆鉆爆，孔徑42mm；炸藥使用乳化炸藥或2#巖石炸藥；采用TK961型噴射機，濕噴法施工；混凝土工程采用HB90型混凝土泵入倉澆筑；閘室設(shè)備安裝待工作橋架設(shè)完成后進(jìn)行安裝。

3.2.2 塔身施工

塔身施工主要控制其塔身的垂直度，每上升一個循環(huán)，測量人員校核一次，并在塔地板上安裝激光垂準(zhǔn)儀，垂直度應(yīng)滿足施工規(guī)范要求。塔身模板采用定型組合鋼模板，為防止混凝土澆筑時出現(xiàn)露漿現(xiàn)象，在模板拼裝時采用模板縫隙夾海綿條。使用φ16對拉螺桿配備蝴碟卡，對內(nèi)側(cè)異型地方使用2cm厚多層板配備8cm×10cm足尺方木，內(nèi)搭設(shè)滿堂鋼管架進(jìn)行加固；外交通架采用三排架管搭設(shè)，距離為1.2m×1.2m×3排，并每隔5m高增設(shè)外挑架一層，伸出滿堂架3m。周圍綁扎安全網(wǎng)。塔身鋼筋在綜合加工場加工完成，用5T自卸汽車運送至施工現(xiàn)場，再用塔吊垂直運送到施工部位進(jìn)行安裝。

3.2.3 混凝土施工

砼澆筑采用HB90型混凝土泵利用接力賽的辦法由拌合料場直接輸送到澆筑倉面。φ75型軟軸插入式振搗棒振搗。每個循環(huán)混凝土再終凝前進(jìn)行施工縫接茬鑿毛處理并用水沖洗干凈。下次澆筑前先灑水濕潤，再鋪設(shè)2cm～3cm厚的高標(biāo)號砂漿，然后澆筑混凝土。

塔內(nèi)二期混凝土澆筑采用人工入倉，模板使用多層木模板，滿堂架進(jìn)行加固。預(yù)埋試件位置準(zhǔn)確，誤差應(yīng)在技術(shù)條款規(guī)定范圍之內(nèi)。

4 放水塔與涵洞的連接施工

（1）根據(jù)各季節(jié)的溫度差異，采取不同措施，保證施工對溫度的需求。在夏季施工中，可以用冰柜自制冰塊，在混凝土拌合水中加冰降低水溫，在骨料堆放場地和澆筑倉面搭設(shè)防曬網(wǎng)以降低混凝土入倉溫度；在冬季施工中，可用6kW的加熱管對拌合水進(jìn)行加熱，使拌合水溫保持在40℃～50℃之間，保證混凝土機口溫度穩(wěn)定在6℃，倉面溫度穩(wěn)定在5℃，并采取在拌合料中添加抗凍劑等措施提高混凝土抗凍能力。針對冬季大風(fēng)造成放水塔混凝土保溫困難情況，可采用搭設(shè)暖棚，安裝碘鎢燈照射、電爐等措施，保證混凝土養(yǎng)護(hù)對外界氣溫條件的要求，確保放水塔澆筑順利進(jìn)行。

（2）模板施工。放水塔塔身模板采用定型組合鋼模板，為防止混凝土澆筑時出現(xiàn)露漿現(xiàn)象，在模板拼裝時采用模板縫隙夾海綿條。使用φ16對拉螺桿配備蝴碟卡，對內(nèi)側(cè)異型地方使用2cm厚多層板配備8cm×10cm足尺方木，內(nèi)搭設(shè)滿堂鋼管架進(jìn)行加固；外交通架采用三排架管搭設(shè)，距離為1.2m×1.2m×3排，并每隔5m高增設(shè)外挑架一層，伸出滿堂架3m。周圍綁扎安全網(wǎng)。模板安裝前，首先測量放線，關(guān)鍵部位可多設(shè)控制點，依據(jù)測量成果和施工規(guī)范進(jìn)行安裝。由吊車、木模工配合拆裝，經(jīng)復(fù)測合格后加固穩(wěn)定。每次安裝模板前，將模板表面粘結(jié)的雜物清理干凈并刷涂脫模劑。

（3）混凝土澆筑。放水塔混凝土采用：底板→左、右邊墻→頂部排架順序?；炷猎诎韬驼景柚艸B90混凝土泵泵送入倉。二期混凝土采用人工入倉?；炷琳駬v采用插入式硬軸振搗器輔以人工進(jìn)行振搗；板、梁、柱等倉面較小的倉號，則采用軟軸振搗器輔以人工進(jìn)行振搗。振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡并開始泛漿為準(zhǔn)。振搗器距模板的距離不小于振搗器有效半徑的1/2，不得觸動鋼筋及預(yù)埋件。

洞身段混凝土襯砌擬將斷面分成兩部分。同一澆筑塊，在澆筑時均勻連續(xù)進(jìn)行，加強振搗，拱頂中心線左右兩側(cè)對稱、均勻地澆筑，以免澆筑混凝土?xí)r對鋼拱架產(chǎn)生過高的偏壓力，引起模板的變形，在邊側(cè)混凝土初凝前，頂模就位開始混凝土澆筑。當(dāng)一段混凝土襯砌完，鋼模板脫離混凝土后，及時清掃鋼模，刷脫模劑。在澆筑過程中使?jié)仓姹３忠欢ǖ钠露?，避免倉內(nèi)集水。混凝土澆到超過洞頂拱后，泵管出口深入每段上游側(cè)較高部位，較近部位再埋一根排氣、觀察管。封頂時，確保砼流動性較好，以保證能填滿頂部空腔。

（4）在輸水隧道與放水塔的施工中，除要滿足強度等級、抗?jié)B要求，關(guān)鍵要嚴(yán)格控制混凝土在硬化過程中水化熱引起的內(nèi)外溫差，防止因溫度應(yīng)力而造成混凝土產(chǎn)生裂縫。要優(yōu)選材料，控制混凝土澆筑溫度。盡量縮短混凝土的運輸時間，合理安排澆筑順序，及時卸料。在澆筑前，用水沖洗模板降溫；泵管用麻布包裹，以防日光暴曬升溫。要加強混凝土的養(yǎng)護(hù)及測溫工作，可采用“蓄水法”進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。具體做法是：先在混凝土表面覆蓋雙層麻袋，澆水濕潤。待混凝土初凝后，在基礎(chǔ)周圍砌擋水，蓄水深10cm，養(yǎng)護(hù)28天。為及時掌握混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的變化值，在基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)測溫點20個，深度分別設(shè)在板中及距表面10cm處，分別測量中心最高溫度和表面溫度，測溫管均露出混凝土表面12cm。

5 引水隧洞與放水塔連接處施工的處理方法

（1）在李家河水庫放水塔施工過程中，引水隧洞與放水塔之間具有差異沉降，因此需要設(shè)置施工后澆帶。待放水塔完成后，再將后澆帶處澆筑混凝土，以減小放水塔與引水隧洞的差異沉降。

（2）李家河水庫引水隧洞與放水塔連接處施工的處理中，放水塔采取箱型懸臂的結(jié)構(gòu)體型。由于塔體的受力狀態(tài)較為復(fù)雜，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析時，必須應(yīng)用科學(xué)的力學(xué)計算方法，以便獲取塔體真實的受力狀態(tài)。在放水塔的結(jié)構(gòu)力學(xué)計算中，其結(jié)果為近似的受力特征，只有實現(xiàn)計算結(jié)果更為規(guī)范、合理，才能為引水隧洞的連接處施工創(chuàng)造必要的條件。

（3）在李家河水庫引水隧洞與放水塔連接處施工過程中，必須對于有可能發(fā)生塌方現(xiàn)象的地段進(jìn)行處理，并且加強預(yù)報工作。在進(jìn)行塌方地段的處理前，水庫工程技術(shù)部門應(yīng)詳細(xì)勘察其范圍、形狀、地下水分布情況及塌穴地質(zhì)構(gòu)造等，根據(jù)勘察結(jié)果制定相應(yīng)的處理方案。李家河水庫在放水塔與引水隧洞連接處施工中，主要采取注漿、噴錨支護(hù)、管棚等先進(jìn)的技術(shù)處理措施，并且加強了相關(guān)工藝和技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

6 結(jié)語

科學(xué)的施工方法是保證工程建設(shè)順利進(jìn)行的重要保障。作為李家河水庫建設(shè)的重點工程，放水塔與引水洞的連接成功與否決定著整個工程發(fā)揮成效的大小。通過分析施工中的溫度、地質(zhì)困難，以及巨大的施工量，提出了科學(xué)合理的施工方案，控制好施工溫度，加強模版支護(hù)，對混凝土澆筑中的一些細(xì)節(jié)和需要注意的問題均提出了處理措施。同時，要求加強養(yǎng)護(hù)。對于連接部分易出現(xiàn)的問題也提出了見解和處理方法，以保證工程順利完工。陜西水利