禹門口一級(jí)站擴(kuò)建泵站廠房圍堰水下混凝土施工方案

劉 潔

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 禹門口一級(jí)站泵站擴(kuò)建工程概況

山西省禹門口黃河提水工程是大（1）型水利工程，其中禹門口一級(jí)站擴(kuò)建泵站處于黃河?xùn)|岸，西南部位于黃河岸邊，緊靠原一級(jí)泵站上游側(cè)，主要任務(wù)是解決運(yùn)城市北趙灌區(qū)、西范灌區(qū)和西范東擴(kuò)灌區(qū)的水源問題，同時(shí)和禹門口一級(jí)站統(tǒng)一調(diào)配水量兼顧向禹門口東擴(kuò)和汾南灌區(qū)的補(bǔ)水。一級(jí)站擴(kuò)建泵站主要建筑物包括進(jìn)水閘、主廠房、副廠房、出水池等。

由于一級(jí)站擴(kuò)建泵站廠房西南部緊臨黃河主槽，泵站廠房施工期需做圍堰擋水圍護(hù)。平面位置見圖1。

圖1 圍堰平面位置圖

2 泵站施工導(dǎo)流方式及圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)，圍堰采用5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)流采用全斷面汛期圍堰，黃河原河道泄流。

圍堰軸線距泵站基坑開挖邊線6m，采用矩形C20素混凝土形式，堰頂高程為385.68m，頂寬3.2m，堰基巖面高低起伏不平，堰高為3.5～5.1m，圍堰總長36.43m。堰基采用錨筋與基巖結(jié)合，錨筋直徑Φ25，長1.5m，深入基巖1m，臨水面一側(cè)錨筋與圍堰頂齊平，錨筋呈梅花型布置，間排距1m。如圖2。

圖2 圍堰結(jié)構(gòu)示意圖

3 施工方案

如圖2所示，混凝土圍堰一部分處于非汛期水位之下，故圍堰需進(jìn)行水下部分混凝土施工。為此需要先修筑水下臨時(shí)砂袋圍堰，然后再施工混凝土圍堰。

3.1 水下臨時(shí)砂袋圍堰施工

為了提高修筑混凝土圍堰過程中水下施工水質(zhì)的清晰度和避免施工過程中黃河水流對(duì)潛水施工安全的影響，施工前期在混凝土圍堰迎水側(cè)3m之外，設(shè)立臨時(shí)砂袋圍堰，經(jīng)技術(shù)人員測算并設(shè)計(jì)，臨時(shí)砂袋圍堰為梯形結(jié)構(gòu)，底寬3m，頂寬1m，高度為3.2m，砂袋堆積體迎水面和背水面坡度比均為1：0.33。長50 m。如圖2所示。

3.1.1 臨時(shí)圍堰定位

（1）按圖2所示，臨時(shí)圍堰背水側(cè)基線在泵站基坑開挖邊線向河槽方向10.6m處。經(jīng)地質(zhì)勘測此處河床存有2m以上厚度淤積硬泥，故在此處采用打鋼管樁進(jìn)行定位。

（2）依照陸上使用儀測量人員的引導(dǎo)，將船只拋錨在定位樁附近，船上人員將長3.5m的Φ50鋼管（利用腳手架管）放入水下，潛水員將水下鋼管端定好位，并經(jīng)測量人員確認(rèn)位置準(zhǔn)確后，船上人員采用錘擊的方法配合將鋼管打入河床硬泥面，打入深度為1.0 m。

（3）基樁間隔2m設(shè)置一個(gè)，需設(shè)置26個(gè)基點(diǎn)位置。

（4）定位樁鋼管全部安裝完畢，潛水員在水下采用2.5m長的腳手架管將相鄰兩根定位樁鋼管以卡扣方式橫向連接固定，以防止基點(diǎn)位置受水流影響而發(fā)生傾斜變化。如圖3。

圖3 臨時(shí)圍堰鋼管樁示意圖

3.1.2 修筑臨時(shí)砂袋圍堰

（1）潛水員在水下使用吸砂泵對(duì)臨時(shí)圍堰底部河床淤積的松軟泥沙進(jìn)行清理，清理寬度為從定位樁向迎水側(cè)3.5m、向背水側(cè)0.5m，直到露出硬泥面為止。硬泥面基本為水平面。

（2）砂袋袋子使用普通編制袋，每袋裝砂量約為35kg。在岸上將砂裝袋后用塔吊吊放到水下。

（3）潛水員以定位鋼管樁之間橫向連接鋼管作為基準(zhǔn)線，在鋼管基準(zhǔn)線迎水側(cè)進(jìn)行水下砂袋碼堆。碼堆時(shí)采用分層碼堆法：先在河床底板上碼堆寬度為3m的一層砂袋，然后由塔吊吊300 kg重底面為平面的壓板（長1.5m×寬1.5m）進(jìn)行壓平，然后進(jìn)行上一層砂袋碼堆，以防止臨時(shí)圍堰因碼堆不密實(shí)而發(fā)生垮塌。

（4）碼堆砂袋質(zhì)量要求：a潛水員水下碼堆砂袋時(shí)要求砂袋之間緊密，不得留有空隙。b碼堆每一層砂袋后，檢查砂袋的碼堆情況，對(duì)于碼堆不整齊或是砂袋之間留有空隙的，進(jìn)行重新整理，直到符合要求為止。c對(duì)于碼堆的每一層砂袋均進(jìn)行重錘的壓平，保證臨時(shí)砂袋圍堰的整體穩(wěn)定性。

3.2 混凝土圍堰施工

3.2.1 混凝土圍堰基底清理

潛水員水下使用吸砂泵將河床底部沉積泥沙吸排出臨時(shí)圍堰外，直至露出河床基巖。從鋼管定位樁向基坑方向3m處為清理基準(zhǔn)線，堰基清理寬度為3.5m。

3.2.2 堰基錨桿支護(hù)

（1）鉆設(shè)堰基錨孔。潛水員使用水下風(fēng)動(dòng)潛孔鉆鉆孔，鉆孔直徑為Φ32，孔深為1m。錨孔呈梅花型布置，錨孔間排距1m。經(jīng)布設(shè)共需鉆孔150個(gè)。

（2）錨桿錨固。錨固前潛水員用高壓水清除孔內(nèi)的巖屑和沉渣，使孔壁無塵土附著。潛水員使用水下專用環(huán)氧錨固劑對(duì)錨孔進(jìn)行錨固作業(yè)。在陸上拌制好水下專用錨固劑后裝入密封料斗，吊入水下后，潛水員打開料斗倉門，將水下專用錨固劑填入錨孔內(nèi)，錨固劑的填入量為錨孔體積的1/2，然后插入錨筋并轉(zhuǎn)動(dòng)幾次，使錨固劑充分與錨桿和孔壁粘緊，增加錨固力。要求錨固2d后每根錨桿抗拉拔力不小于20 kN。錨桿采用Φ25HRB335螺紋鋼，迎水側(cè)錨桿長度與堰頂齊平，其余錨桿長度為1.5m。

3.2.3 水下混凝土模板安裝

沿混凝土圍堰迎水面和背水面底部邊線，分別打入一排Φ25錨桿作為基樁，將模板焊接到其上固定。具體程序如下：

（1）鉆模板基樁孔。潛水員使用水下風(fēng)動(dòng)潛孔鉆進(jìn)行鉆孔作業(yè)（鉆孔為迎水面和背水面各1排），鉆孔深入基巖1m，鉆孔直徑為Φ32，孔距為2m，經(jīng)布設(shè)需鉆孔38個(gè)。

（2）埋設(shè)模板基樁?；鶚恫捎忙?5HRB335螺紋鋼，長度為3m（頂端露出水面0.5m以上）。錨固前潛水員用高壓水清除孔內(nèi)的巖屑和沉渣，使孔壁無塵土附著。潛水員將陸上拌制好的水下專用錨固劑填入基樁孔內(nèi)，錨固劑的填入量為錨孔體積的1/2，然后由塔吊配合將Φ25螺紋鋼吊裝插入基樁孔中，固化時(shí)間為2～4h。

（3）水下安裝模板。鋼模板采用1m×2m鋼板，厚度為3mm。陸上將2根長度為2.2m的30 mm×30 mm的角鋼采用間斷焊接方式與鋼板焊接（見圖4）。根據(jù)焊接位置不同有兩種模板，一種為兩根角鋼分別焊接在模板外邊線向內(nèi)20 cm處，另一種為兩根角鋼分別焊接在模板外邊線向內(nèi)25cm處。

圖4 模板加工示意圖

水面配合人員將鋼模板吊放到水下，由潛水員調(diào)整位置到兩根基樁之間需要安裝處，潛水員采用水下濕式焊接法，將露出模板兩端的角鋼焊接到螺紋鋼基樁上，焊接采用雙面焊。安裝下一張鋼模板時(shí)，采用另一種模板，將相鄰兩張鋼模板邊線緊密結(jié)合，不留縫隙。外露角鋼頭焊接在相鄰模板上。安裝時(shí)，從基巖底部在水下最深處開始安裝，然后逐層往上安裝。

因基巖面不平整，底層模板底部與基巖之間存在大塊異形空隙，待整塊模板安裝完成后，潛水員水下檢查測量與基巖接合處需安裝異形鋼模板的尺寸，陸上人員根據(jù)潛水員所報(bào)尺寸，現(xiàn)場加工成異形模板，再由潛水員焊接到所缺空位處。

（4）模板與基巖縫隙填塞。潛水員在水下測量出每塊底層鋼模板下緣與基巖之間的縫隙，報(bào)給水面人員，水面人員按照要求尺寸制作鋼板后送遞給潛水員，潛水員采用焊接法將鋼板焊上。對(duì)于小于2cm的縫隙，采用砂袋填堵法填塞，以防漏漿。

3.2.4 水下混凝土澆筑

（1）原材料檢測。根據(jù)水下混凝土施工特殊性，需拌制水下不分散混凝土進(jìn)行澆筑。配制水下混凝土所用的水泥、砂、卵石等原材料質(zhì)量必須符合規(guī)范要求，經(jīng)自檢與抽檢合格后使用。

（2）現(xiàn)場計(jì)算配合比?；炷涟韬颓坝袑?shí)驗(yàn)人員現(xiàn)場檢測砂、卵石的含水量，計(jì)算出施工配合比，混凝土拌和時(shí)按照施工配合比拌制混凝土。

（3）倉面檢查。水下澆筑底層混凝土前，潛水員對(duì)所需澆筑倉面進(jìn)行檢查清理，保證澆筑面無沙粒等雜物，同時(shí)檢查鋼模板與基巖面之間是否有未填堵縫隙，保證澆筑過程中不漏漿。

（4）水下混凝土澆筑。將陸上拌和好的混凝土通過吊斗吊放入鋼模板內(nèi)，由潛水員在水下配合打開料斗倉門進(jìn)行澆筑，料斗倉底部與下面基巖面之間距離不大于50 cm。水下混凝土澆筑要符合《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）和《水下不分散混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T5117-2000）的要求。

水下不分散混凝土制備流程見圖5。

圖5 水下不分散混凝土制備流程

3.3 水下圍堰鋼模板拆除

待水下混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值100%后拆除模板。潛水員采用水下電氧切割法將基樁從基巖處切割開，并將鋼模板分片切割開，并水洗電氧切割打吊點(diǎn)孔，再由塔吊配合吊出水面擺放。

4 施工特點(diǎn)小結(jié)

本工程圍堰涉及水下混凝土施工，根據(jù)地形和地質(zhì)情況采用適合的施工方案。其施工特點(diǎn)有：（1）設(shè)立臨時(shí)砂袋，創(chuàng)造良好水下環(huán)境。（2）陸上測量定位，潛水員水下配合施工。（3）基巖中打入鋼筋作為模板支撐體。（4）混凝土采用水下不分散性混凝土。（5）特制密封料斗進(jìn)行水下澆筑。