長(zhǎng)河壩泄洪洞灌漿施工技術(shù)探討

伍賢倫

(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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長(zhǎng)河壩泄洪洞灌漿施工技術(shù)探討

伍賢倫

(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

長(zhǎng)河壩水電站泄洪洞具有大斷面、大坡度的特征，需要在工期緊、強(qiáng)度高的情況下快速、高效、經(jīng)濟(jì)地完成各項(xiàng)施工任務(wù)。為此在灌漿施工中，采取了一系列施工技術(shù)措施解決了施工中的難題，滿足了工期和質(zhì)量要求。

長(zhǎng)河壩水電站 泄洪洞 灌漿施工

1 工程概況

長(zhǎng)河壩水電站泄水系統(tǒng)由三條泄洪洞和一條放空洞組成，均布置在右岸山體內(nèi)，從左至右依次為1#洞、2#洞、3#洞和放空洞。三條泄洪洞平行布置，過水?dāng)嗝嫘褪骄鶠槌情T洞型。混凝土襯砌按照先邊墻和頂拱，然后底板的順序施工。

泄洪洞進(jìn)口巖體呈弱風(fēng)化，強(qiáng)卸荷水平深度20m～35m，弱卸荷水平深度64m～78.5m，以里為微新巖體。泄洪洞閘室基礎(chǔ)大部分置于弱風(fēng)化、弱卸荷及微風(fēng)化～新鮮花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖體上，少量置于強(qiáng)卸荷巖體上，基礎(chǔ)局部卸荷裂隙發(fā)育，影響地基穩(wěn)定。洞身段巖性為堅(jiān)硬的石英閃長(zhǎng)巖，微風(fēng)化～新鮮，隨機(jī)發(fā)育輝長(zhǎng)巖脈、石英脈、輝綠巖等，裂隙較發(fā)育。出口基礎(chǔ)巖性為花崗巖，大部分置于微風(fēng)化～新鮮巖體上，局部為弱卸荷、弱風(fēng)化巖體，但其穿插輝綠巖，巖體相對(duì)較破碎。

1#泄洪洞長(zhǎng)度為1362.00m，隧洞斷面尺寸為14.0m×(16.0～19.0)m(寬×高)，進(jìn)出口高程差為140.00m，隧洞坡比i=0.10279。2#和3#泄洪洞斷面尺寸均為14.0m×(15.0～18.0)m(寬×高)，進(jìn)出口高程差均為162.50m，隧洞坡比分別為i=0.10848、i=0.10552。

泄洪洞施工工程量為固結(jié)灌漿15萬(wàn)m，回填灌漿9萬(wàn)m2，排水孔4萬(wàn)m。本工程灌漿施工具以下特點(diǎn)：(1)預(yù)埋管數(shù)量大(約3萬(wàn)根)；(2)臨建布置困難；(3)相互干擾嚴(yán)重；(3)工程量大、工期緊、強(qiáng)度高；(4)對(duì)洞室底板混凝土施工影響大。

本工程灌漿施工有以下難點(diǎn)：(1)泄洪洞施工山坡陡峭，施工通道布置困難，進(jìn)出口邊坡開挖無法形成有效的施工平臺(tái)，主要臨建(集中制漿站)布置與原設(shè)計(jì)變化較大，現(xiàn)場(chǎng)布置困難；(2)受施工場(chǎng)地及條件限制，施工難度較大，對(duì)工程正常施工造成極大制約，導(dǎo)致后期施工壓力較大，要求混凝土襯砌和灌漿施工需同步快速、高效的作業(yè)，且需要科學(xué)組織、精心施工盡最大可能減少干擾，方可滿足總工期需求；(3)需充分考慮混凝土襯砌臺(tái)車的施工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合大斷面、大坡度、大跨度的鉆灌臺(tái)車，以滿足洞室灌漿及排水孔施工需要。

2 主要臨建布置

根據(jù)泄洪洞進(jìn)出口的開挖情況揭示，因山勢(shì)較陡，無完整有效的施工平臺(tái)，灌漿臨建系統(tǒng)布置困難。由于設(shè)計(jì)調(diào)整開挖方案，原設(shè)計(jì)在進(jìn)口邊坡高程1697m平臺(tái)和出口高程1510m平臺(tái)分別布置的600t和800t立式集中環(huán)保制漿站方案無法實(shí)施。如果在洞室內(nèi)布置臨時(shí)制漿系統(tǒng)將與混凝土襯砌產(chǎn)生極大干擾，搭拆頻繁且只能使用袋裝水泥，成本高及其不經(jīng)濟(jì)。

為解決該問題并結(jié)合本工程實(shí)際情況，充分利用泄洪洞與補(bǔ)氣洞之間的豎井通道，引進(jìn)江西大地巖土工程有限公司生產(chǎn)的“XG-HZJ-60型臥式水泥儲(chǔ)灰罐制漿站”兩套，分別搭設(shè)在1#和2#補(bǔ)氣平硐(平洞斷面尺寸寬×高=9m×7m)中，通過泄洪洞豎井將0.5∶1原漿分別供送至1#、2#、3#泄洪洞的各灌漿點(diǎn)。制漿站主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 XG-HZJ-60型臥式水泥儲(chǔ)灰罐主要技術(shù)參數(shù)

該系統(tǒng)主要適合于廊道、地下洞室安裝使用，解決水泥卸車、碼放、保管、搬運(yùn)、拆包等工作環(huán)節(jié)的困難。該制漿系統(tǒng)與立式儲(chǔ)灰罐集中制漿系統(tǒng)和搭設(shè)臨時(shí)制漿灰臺(tái)相比較，其施工工效可提高30%以上，生產(chǎn)成本可降低25%左右，具有設(shè)計(jì)合理、安全環(huán)保、節(jié)能降耗、操作簡(jiǎn)單、計(jì)量準(zhǔn)確、拆裝方便、降低成本、提高功效等特點(diǎn)。在灌漿量大、施工強(qiáng)度高，并充分考慮地質(zhì)條件和灌漿工程的特殊性及不確定性，I序孔灌漿突發(fā)單日注入量可達(dá)到400t。因此，制漿配漿系統(tǒng)的運(yùn)輸保障難度較大，四臺(tái)制漿機(jī)基本可滿足各灌漿作業(yè)面的水泥漿液需求。

同時(shí)，施工用風(fēng)的兩個(gè)氣壓站也建于兩個(gè)制漿站附近，每個(gè)氣壓站布置兩臺(tái)20m3的電動(dòng)空壓機(jī)，主風(fēng)管通過豎井到達(dá)各工作面，并在制漿站附近安裝一臺(tái)630kVA的變壓器即可滿足需求。施工用水可直接布置系統(tǒng)水即可，其布置簡(jiǎn)便、快捷。

3 施工進(jìn)度及強(qiáng)度分析

根據(jù)總工期安排，施工工期極其緊張且工序之間搭接緊密，要求在邊墻、頂拱混凝土襯砌完成后兩個(gè)月就需進(jìn)行底板混凝土澆筑，因此灌漿及排水孔施工時(shí)間極為緊張。而且灌漿臺(tái)車軌道需利用澆筑臺(tái)車的軌道基礎(chǔ)，為此灌漿施工只能跟進(jìn)施工，每條泄洪洞上下游各一個(gè)澆筑工作面，三條泄洪洞需布置六個(gè)工作面(六部鉆灌臺(tái)車)進(jìn)行邊墻、頂拱的灌漿及排水孔施工。同時(shí)，設(shè)計(jì)優(yōu)化將底板有蓋重固結(jié)灌漿變更為無蓋重固結(jié)灌漿，并通過現(xiàn)場(chǎng)無蓋重固結(jié)灌漿試驗(yàn)，取得了較好的效果。

三條泄洪洞灌漿施工工期不足10個(gè)月，固結(jié)灌漿平均月強(qiáng)度達(dá)到1.5萬(wàn)m，高峰達(dá)2萬(wàn)m，同時(shí)還需進(jìn)行相應(yīng)部位的回填灌漿、排水孔施工。

4 預(yù)埋管施工

泄洪洞固結(jié)灌漿、回填灌漿及排水孔施工，其預(yù)埋管數(shù)量較大，根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，預(yù)埋管施工成功率較低，對(duì)混凝土破壞較嚴(yán)重，且后期修補(bǔ)量較大。

為解決預(yù)埋管成功率不高、后期尋找困難的問題，經(jīng)過多方努力并在現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，提出在混凝土澆筑的邊墻臺(tái)車、頂拱臺(tái)車上，根據(jù)灌漿或排水孔的設(shè)計(jì)孔位布置方式，焊接2cm長(zhǎng)的φ16mm圓鋼作為孔位標(biāo)志。預(yù)埋管(φ50mm或φ80mm鑄鐵管)套住圓鋼頭緊貼臺(tái)車模板，后部將預(yù)埋管與襯砌鋼筋用點(diǎn)焊或鐵絲綁扎的方式固定。因澆筑臺(tái)車脫模油缸行程為10cm，焊接的圓鋼頭對(duì)脫模及臺(tái)車行走不產(chǎn)生任何影響，且臺(tái)車脫模后將在混凝土表面留下小孔，為預(yù)埋管的找尋提供極好的參照。

泄洪洞頂拱澆筑臺(tái)車為9.1m長(zhǎng)，預(yù)埋管的數(shù)量多達(dá)52個(gè)(固結(jié)灌漿24個(gè)、回填灌漿13個(gè)、排水孔15個(gè))，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)脫模后留下52個(gè)顯著的小孔，其中明顯看到預(yù)埋管36個(gè)，用榔頭輕輕敲擊小孔后發(fā)現(xiàn)了12個(gè)預(yù)埋孔，另外4個(gè)在小孔附近找到。通過后期對(duì)預(yù)埋管施工情況統(tǒng)計(jì)，其成功率高達(dá)99%以上，極大地減少了報(bào)廢孔的頻率，同時(shí)降低了封孔及混凝土的修補(bǔ)工程量，將質(zhì)量隱患降至最低。

5 灌漿臺(tái)車的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

泄洪洞采用“先邊墻、后頂拱及灌漿、再底板”的施工方案，邊墻及頂拱分別采用邊墻、頂拱鋼模臺(tái)車進(jìn)行混凝土澆筑，標(biāo)準(zhǔn)分段長(zhǎng)度9.0m/段，局部進(jìn)行調(diào)整。其中，邊墻混凝土采用臺(tái)車自帶提升系統(tǒng)入倉(cāng)，頂拱混凝土采用泵送入倉(cāng)，鋼模臺(tái)車合理布置工作窗提供混凝土振搗使用，且合理布置附著式振搗器進(jìn)行輔助振搗，襯砌厚度較大洞段施工人員可在倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行振搗。因?yàn)楸竟こ绦购槎礊楦咚偎髁鞯?，邊墻和底板混凝土均為抗沖耐磨混凝土，其混凝土襯砌質(zhì)量要求高，施工工藝復(fù)雜，對(duì)模板技術(shù)要求高；洞室斷面大、坡度大，大斷面臺(tái)車的設(shè)計(jì)、制作、安裝、運(yùn)行難度大；邊墻與頂拱混凝土標(biāo)號(hào)不一，不利于一次性襯砌。為此，采用邊墻、頂拱臺(tái)車對(duì)邊墻和頂拱分別進(jìn)行襯砌，并聯(lián)合專業(yè)臺(tái)車設(shè)計(jì)公司針對(duì)本工程特點(diǎn)進(jìn)行臺(tái)車設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

根據(jù)澆筑臺(tái)車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)并充分利用其軌道支墩基礎(chǔ)，鉆灌臺(tái)車的設(shè)計(jì)需滿足大跨度、大坡度的要求。為此與專業(yè)臺(tái)車生產(chǎn)廠家聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)了雙卷?yè)P(yáng)牽引式(行走速度2m/min)鉆灌臺(tái)車，其跨度(軌間)距9.5m，長(zhǎng)12m，利用螺旋千斤做支撐，卡軌器固定，防滑絲桿支撐，灌漿及排水孔施工的操作平臺(tái)156m2(長(zhǎng)×寬=12m×13m)。

該臺(tái)車的使用，保證了洞內(nèi)鉆灌平臺(tái)的快速移動(dòng)，免除了大量排架的搭設(shè)與撤除。每個(gè)臺(tái)車上布置四臺(tái)鉆孔機(jī)械、四臺(tái)灌漿機(jī)械及配套的儲(chǔ)漿機(jī)、配漿機(jī)和記錄設(shè)備，減少了鉆機(jī)移動(dòng)、管線鋪設(shè)、灌漿站重復(fù)移動(dòng)的輔助時(shí)間，提高了鉆孔功效。同時(shí)，由臥式自動(dòng)集中制漿站進(jìn)行獨(dú)立供漿，滿足了在大跨度、大坡度的洞內(nèi)施工需要，最大限度地減少了施工干擾，提高了灌漿功效。臺(tái)車平臺(tái)兩端設(shè)計(jì)的集水槽，能將鉆孔時(shí)流出的污水集中收集并通過排污管道排至指定地點(diǎn)，確保了現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工和環(huán)保要求。

另外，臺(tái)車在設(shè)計(jì)上充分考慮了洞室內(nèi)的施工環(huán)境，其各個(gè)構(gòu)件均滿足12t吊車的起重能力，也滿足普通運(yùn)輸車輛的裝載能力，主要構(gòu)件全部由高強(qiáng)度螺栓連接，安裝、拆卸方便，臺(tái)車重復(fù)使用率高。同時(shí)，合理、新穎的集成模塊化設(shè)計(jì)，降低了臺(tái)車在安裝、使用、拆卸過程中不安全事故發(fā)生的概率，與傳統(tǒng)施工工藝相比，大大降低了事故隱患。

6 灌漿施工

泄洪洞圍巖以花崗巖為主，局部斷層破碎帶卸荷裂隙較發(fā)育，特別是進(jìn)出口段特別發(fā)育，裂隙連通性較好且充填物較少，局部裂隙張開度較大，固結(jié)灌漿注入量較大。

泄洪洞灌漿施工以常規(guī)的回填灌漿、固結(jié)灌漿為主，而且固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)壓力不大。根據(jù)洞室混凝土襯砌“先邊墻、后頂拱及灌漿、再底板”的施工方案，若全部采用有蓋重固結(jié)灌漿，則灌漿施工需要二次進(jìn)場(chǎng)，先施工洞室邊墻、頂拱部位的回填、固結(jié)灌漿，待底板混凝土澆筑后再進(jìn)行底板固結(jié)灌漿施工。因泄洪洞坡度較大、水流速度快，邊墻及底板混凝土分別采用C40、C50抗沖耐磨混凝土，混凝土襯砌質(zhì)量要求高，不允許破壞，為此經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和借鑒其它工程經(jīng)驗(yàn)，邊墻、頂拱部位采用有蓋重固結(jié)灌漿，底板采用無蓋重固結(jié)灌漿，灌漿施工完成后再進(jìn)行底板混凝土澆筑，這樣保證了底板混凝土不進(jìn)行預(yù)埋管施工，避免了各種施工干擾和機(jī)械碾壓破壞，保證了底板混凝土外觀的質(zhì)量要求。

固結(jié)灌漿鉆孔入巖深度為6m、9m、12m，以9m為主，分兩段施工，采用自下而上的灌漿方式，灌漿壓力有蓋重為0.5MPa、1.2MPa，無蓋重為0.3MPa、0.8MPa。邊墻及頂拱有蓋重固結(jié)灌漿鉆孔采用哈邁YXZ-10A全液壓坑道鉆機(jī)，底板無蓋重固結(jié)灌漿鉆孔采用D7鉆機(jī)。其中，無蓋重固結(jié)灌漿區(qū)域只要不影響其它施工作業(yè)，在墊層混凝土澆筑后就可以進(jìn)行灌漿施工。

7 小結(jié)

7.1 利用臥式水泥儲(chǔ)灰罐集中制漿站，成功解決了因場(chǎng)地臨建布置困難的問題，充分利用了洞室狹小空間可就近布置，減少了管線路的鋪設(shè)，加快了施工進(jìn)度，也減少了袋裝水泥人工裝卸和儲(chǔ)存，提高了經(jīng)濟(jì)效益，并且保證了灌漿安全、文明及環(huán)保要求等。不足之處是，散裝水泥的儲(chǔ)存量太小，只有增加水泥灰罐數(shù)量來解決。

7.2 利用在混凝土澆筑臺(tái)車模板上作標(biāo)志，解決了預(yù)埋管成功率較低的問題，降低了鉆孔對(duì)襯砌混凝土及鋼筋的破壞，改善了混凝土外觀質(zhì)量，減少了混凝土缺陷修補(bǔ)工作量，降低了鉆材消耗，節(jié)約了施工成本，預(yù)埋管成功率高達(dá)99%以上。同時(shí)，底板采用無蓋重固結(jié)灌漿，增加了施工作業(yè)面，降低了后期施工強(qiáng)度；鉆孔機(jī)械使用D7，加快了施工進(jìn)度，避免了對(duì)底板混凝土破壞，確保了混凝土的外觀質(zhì)量。

7.3 鉆灌臺(tái)車的開發(fā)利用，將為我局或其他單位在隧洞內(nèi)大跨度、大坡面鉆孔灌漿施工作業(yè)提供借鑒，使鉆孔、灌漿工作順利開展，使各工序之間相互交替作業(yè)有序、受控；同時(shí)提高了設(shè)備的工作效率，降低了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為今后類似的大跨度、大坡度地下洞室的基礎(chǔ)處理施工有重要的指導(dǎo)意義。

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2095-1809(2015)05-0090-03

伍賢倫(1971-)，男，重慶開縣人，高級(jí)工程師，西安礦業(yè)學(xué)院畢業(yè)，從事水利水電施工管理工作。