宮山嘴水庫重建工程導(dǎo)流明渠施工方案分析

劉 濤

（葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島125000）

宮山嘴水庫重建工程導(dǎo)流明渠施工方案分析

劉 濤

（葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島125000）

通過對(duì)宮山嘴水庫重建施工中導(dǎo)流明渠的高邊坡開挖和加固技術(shù)、預(yù)留巖坎防滲灌漿技術(shù)進(jìn)行闡述和分析，對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠的各項(xiàng)施工技術(shù)措施進(jìn)行了探討，旨在為類似工程施工提供借鑒參。

宮山嘴水庫；進(jìn)口明渠；邊坡開挖；邊坡加固；防滲灌漿

D OI：10.3969/j.i s s n.1008_1305.2015.06.030

1 工程概況

宮山咀水庫是位于遼寧省建昌縣境內(nèi)大凌河上游的一座綜合水利工程，壩址距建昌縣城6km。宮山咀水庫興建于1958年9月，1976年7月全部竣工，經(jīng)過多年的運(yùn)行，水庫的病險(xiǎn)狀況不斷惡化，出于安全考慮，對(duì)該水庫進(jìn)行了重建加固。重建工程主要包括主壩部分壩坡的拆除重建；第一輸水洞的防滲處理，進(jìn)口工作門更換、檢修門和起閉機(jī)室房屋修繕；溢洪道下游護(hù)坦部分拆除重建。工程導(dǎo)流明渠開挖最高點(diǎn)高程759.00m，最大開挖高130.7m。導(dǎo)流明渠開挖設(shè)6級(jí)馬道，馬道高差為15m，馬道寬4m。

2 進(jìn)口高邊坡開挖

2.1 施工特點(diǎn)

此次導(dǎo)流施工邊坡開挖具有方量大，邊坡高的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為以下幾方面。首先，邊坡開挖要為大壩重建提供近10萬m3的填筑料，因此有較高的開挖料級(jí)配要求，尤其是要控制好大塊率；其次，導(dǎo)流施工開始時(shí)導(dǎo)流洞施工已經(jīng)基本完成，因此要對(duì)施工爆破進(jìn)行控制，減小爆破震動(dòng)對(duì)導(dǎo)流洞巖體穩(wěn)定性的影響；再次，工程施工區(qū)緊鄰大凌河，因此在施工過程中必須要控制好石渣掉落侵占河道的問題；最后，由于施工邊坡高差大，施工又處于多雨期，地下水較為豐富，因此要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，確保開挖邊坡穩(wěn)定。

2.2 爆破方法的應(yīng)用

考慮到對(duì)爆破震動(dòng)影響的控制，此次邊坡開挖擬用深孔梯段爆破技術(shù)，同時(shí)控制好分層厚度，通過對(duì)邊坡特征和施工技術(shù)指標(biāo)的綜合分析，確定分層厚度為9～10m。為了方便預(yù)裂施工，進(jìn)一步對(duì)每層開挖實(shí)行分區(qū)施工模式，如圖1所示。施工時(shí)先進(jìn)行外側(cè)的Ⅰ區(qū)開挖，Ⅱ區(qū)則和邊坡預(yù)裂一起進(jìn)行爆破。

2.2.1 鉆孔

爆破作業(yè)采用Y Q 100B型鉆機(jī)造孔，鉆孔方向由搭設(shè)控制樣架進(jìn)行控制。為避免鉆壓過大引起的鉆桿變形，開鉆角度掌握在比設(shè)計(jì)邊坡大0.5°左右，鉆孔間距0.8m，孔徑為80m m，鉆孔超深0.2～0.5m左右。主爆孔造孔間排距3m×3m，孔徑90m m，鉆孔超深0.4～1m，第一排孔抵抗線W=1.3～2.0m。

2.2.2 爆破

爆破裝藥采用人工作業(yè)方式，主爆破孔采取全耦合柱狀連續(xù)裝藥；緩沖及預(yù)裂采取柱狀分段不耦合裝藥，非電毫秒導(dǎo)爆管雷管“V”型連網(wǎng)，非電起爆。采用孔內(nèi)孔間微差起爆網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，單位耗藥量q=0.50～0.55kg/m3。

2.3 控制石渣下河

為了防止施工過程中的石渣下河造成河道淤塞，在邊坡開挖施工中采取多種方式進(jìn)行控制。首先在頂部爆破施工時(shí)，對(duì)爆破方向進(jìn)行控制、對(duì)單響藥量進(jìn)行精確計(jì)算；其次是采用分級(jí)擋護(hù)措施，開挖前在邊坡中底部設(shè)置3～4級(jí)擋渣平臺(tái)，在每道攔渣平臺(tái)的外沿設(shè)置鋼筋石籠攔渣坎；最后是及時(shí)對(duì)每級(jí)攔渣平臺(tái)進(jìn)行清理，保證集渣空間充足。

圖1 進(jìn)口邊坡開挖分層示意圖

圖2 V型順序微差爆破網(wǎng)絡(luò)

3 開挖邊坡加固工程施工

3.1 錨桿、錨筋樁施工

錨桿孔采用7655型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑41m m，孔深4.5m。設(shè)計(jì)孔、排間距2m×2m，方陣形布設(shè)。錨樁孔采用Q Z J—100D型潛孔鉆機(jī)鉆孔，設(shè)計(jì)孔深8.5m，孔徑95m m，孔、排距為2m×3m，條形布置。鉆孔過程中的傾角和方位角結(jié)合鉆孔部位的巖石特征確定。使用B W—250型泥漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)，個(gè)別利用機(jī)械注漿不方便的錨桿孔采用人工灌注，注漿采用W/C=0.4～0.5純水泥漿，水泥選用32.5MP a普通硅酸鹽水泥。錨桿選用直徑25m m二級(jí)鋼筋，截長4.6m，為了便于掛網(wǎng)噴護(hù)，外露10c m。錨筋樁選用25m m螺紋鋼，截長8.6m，由3根焊接組合而成。噴錨支護(hù)的施工與錨桿相結(jié)合，能夠有效提高巖體的整體抗滑能力，避免巖體繼續(xù)風(fēng)化以及河水浸入巖體裂隙。噴射作業(yè)選用H P Z U_5B型噴射機(jī)。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工

3.2.1 施工設(shè)計(jì)

錨索孔徑設(shè)計(jì)為115m m，傾角和方位角的大小則根據(jù)施工點(diǎn)巖體特征計(jì)算確定，原則上選用垂直構(gòu)造結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)。錨索選用梅花形布設(shè)方式，設(shè)計(jì)間距3m×3m，孔深25m。鉆孔施工完成后要對(duì)孔口進(jìn)行必要處理，以形成基本垂直于鉆孔的混凝土面。為了使錨索牢固地澆筑在混凝土座墊上，設(shè)計(jì)在座墊中配置一層100m的網(wǎng)狀鋼筋，以有效地分布局部壓力，提高承壓強(qiáng)度。孔口混凝土座墊配合比見表1。

表1 孔口混凝土座墊配合比

該工程采用75鋼絞線，鋼絞線截長的計(jì)算公

式如下：

式中：Lw為座墊+千斤頂+工作錨+余量；LZ為張拉段長；LM為內(nèi)錨段長。

考慮到下料時(shí)存在的誤差和安裝的便捷性，鋼絞線在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上加長1.2m。施工時(shí)將鋼絞線穿入隔離架后，將隔離架穩(wěn)步向前移動(dòng)，使內(nèi)錨固段間距為1.3m，然后進(jìn)行內(nèi)錨段6鋼筋的截取工作，然后按隔離架120°角進(jìn)行其中3根的焊接工作。焊接過程中要采取必要的防范措施，保證焊接工序不會(huì)對(duì)鋼絞線產(chǎn)生損傷。焊接完成后將灌漿管放入隔離架中心孔，將編制好的錨索按孔號(hào)順序正確排放，同時(shí)按照設(shè)計(jì)規(guī)范采用必要的臨時(shí)防護(hù)措施。

3.2.2 錨索入孔

在錨索入孔前，要進(jìn)行必要的檢查，確保錨索無任何質(zhì)量問題，入孔作業(yè)采用人工推送方式進(jìn)行，推送過程中注意保證鋼絞線的順直。入孔完畢后即刻進(jìn)行內(nèi)錨固段灌漿。由于水泥漿體的強(qiáng)度受水灰比的影響較大，尤其是加大水含量雖然會(huì)降低操作難度，但是容易出現(xiàn)水泌降低灰漿的耐久性，因此，本次施工的水灰比嚴(yán)格控制為0.39，水泥選用32.5MP a普通硅酸鹽水泥。為了改善這一水灰比下漿體的和易性，降低操作難度、提高灌漿質(zhì)量，考慮在漿體中加入早強(qiáng)減水劑，用量為水泥重的2.5%，見表2。

灌漿采用B W—250泥漿泵輸送入孔，灌漿壓力保持在0.4MP a左右。在灌漿過程中控制好灌漿管提升速度，使其保持在漿體面下50c m左右，并嚴(yán)格控制漿體量。

表2 內(nèi)錨固段漿材配比

3.2.3 錨具安裝和張拉

在工作錨板安裝前首先要將錨索體順直，并將鋼絞線按順序穿入工作錨板，再將工作錨板套入工作錨夾片。張拉采用Z B 4_500型高壓油泵和Y D C_ 240Q型千斤頂進(jìn)行，其張拉力見表3。

3.2.4 封孔灌漿

為預(yù)防鋼絞線的銹蝕，并使索體的加固作用得到加強(qiáng)，上述工序完成后要進(jìn)行封孔灌漿。封孔灌漿漿體的配合比設(shè)計(jì)為0.4∶1，灌漿壓力0.3MP a，灌注完成后要進(jìn)行檢查，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)灌，以保證水泥結(jié)石對(duì)基巖裂隙填充作用。上述工序全部完成后，用C 30混凝土對(duì)外錨頭進(jìn)行封閉，最后要對(duì)外部進(jìn)行水泥砂漿造型，使其保持規(guī)整、美觀。預(yù)錨結(jié)構(gòu)和種類見表4。

表3 Y D C-2400Q型千斤頂張拉力分布表

表4 預(yù)錨結(jié)構(gòu)、種類

4 預(yù)留巖坎防滲灌漿處理

4.1 防滲灌漿的設(shè)計(jì)與要求

根據(jù)工程設(shè)計(jì)進(jìn)口明渠的開挖完成后，在0～78m處預(yù)留5m左右的巖坎。在施工過程中首先對(duì)預(yù)留巖坎下游巖石進(jìn)行了開挖，開挖后發(fā)現(xiàn)預(yù)留巖坎的巖石性質(zhì)和原來的推測結(jié)果不一致，巖石呈節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)比原來的推測要差；此外，由于受開挖擾動(dòng)的影響，預(yù)留巖坎的巖層縫面寬度有所增加，隙寬大多在1m m以上，其中頂部裂隙寬度接近3c m。因此考慮采取防滲灌漿措施進(jìn)行補(bǔ)救。

（1）通過對(duì)巖坎和巖石特性進(jìn)行分析后決定進(jìn)行雙排灌漿孔灌漿，間距2m×1.5m，梅花形布置。

（2）灌漿標(biāo)準(zhǔn)：雖然預(yù)留巖坎不是永久性工程，鑒于其使用期較長，因此將灌漿標(biāo)準(zhǔn)定為透水率不大于5L u。

（3）灌漿孔深：設(shè)計(jì)灌漿頂高程為629m，底高程為616m；如果壓水試驗(yàn)透水率不合格，則考慮適當(dāng)加深一段。

4.2 施工技術(shù)及工藝

4.2.1 巖石的鉆進(jìn)

由于巖坎的長度為78m，因此將灌漿孔設(shè)計(jì)為2個(gè)單元，每單元設(shè)灌漿孔24個(gè)，考慮到巖石破碎會(huì)給成孔造成較大的困難，因此采用跟管鉆進(jìn)的施工方式。鉆進(jìn)過程中根據(jù)實(shí)際情況對(duì)鉆進(jìn)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)利用各種測量儀器及時(shí)校正鉆桿傾角防斜糾偏，以保證鉆孔質(zhì)量。

4.2.2 巖坎巖石灌漿

由于預(yù)留巖坎巖石破碎情況嚴(yán)重，同時(shí)滲漏水情況也十分明顯，因此必須采用特殊的灌漿方法。

（1）提高灌漿壓力。在保證巖坎巖石穩(wěn)定性的前提下，力爭在較高的壓力下進(jìn)行灌漿作業(yè)，以期增加漿液的擴(kuò)散范圍和密實(shí)度，提高預(yù)留巖坎的防滲效果。

（2）縮小段長。對(duì)于巖性較差巖層，采取縮小段長的方式，減小段內(nèi)裂隙的差異，提高灌注質(zhì)量，例如將5m的段長，分解為2m、1.5m、1.5m三段，以保證達(dá)到灌漿設(shè)計(jì)壓力，提高擴(kuò)散半徑。

（3）形成反濾滯漿體。對(duì)于透水率較大的巖石，如果沒有返水，則利用清水向孔內(nèi)沖灌粗砂、中砂，使其堵塞巖石裂隙的通道，形成反濾，建立阻漿滯漿體。

（4）采用間歇灌漿的方法進(jìn)行灌漿，間歇的時(shí)間15～30m i n不等。

（5）對(duì)于吃漿量極大的灌漿孔，采用堵漏與灌漿相結(jié)合的方法，采用以上方法進(jìn)行灌漿后，在距其30c m左右處進(jìn)行鉆孔壓水檢查，若透水率不滿足灌漿標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行補(bǔ)灌，直到合格為止。

4.3 結(jié)束與封孔

在設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)漿率小于0.4L/m i n時(shí)，延續(xù)30m i n結(jié)束灌漿。然后將灌漿孔掃到孔底，并注入0.5∶1的水泥漿進(jìn)行返水置換，待返漿液達(dá)到要求后，利用純壓式灌漿2h結(jié)束。

5 結(jié)語

通過對(duì)導(dǎo)流明渠高邊坡開挖支護(hù)、邊坡加固工程施工以及預(yù)留巖坎防滲灌漿處理等不同工作內(nèi)容采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保了導(dǎo)流明渠施工質(zhì)量，為相關(guān)工程的各項(xiàng)施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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1008_1305（2015）06_0078_03

劉 濤（1974年—），女，高級(jí)工程師。