拔管成孔法在漢陰洞河水庫樞紐工程大壩施工中的應(yīng)用

王俊濤

拔管成孔法在漢陰洞河水庫樞紐工程大壩施工中的應(yīng)用

王俊濤

(中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西咸陽712000)

結(jié)合洞河水庫樞紐工程概況及其壩體排水孔設(shè)計(jì)情況，對排水孔成孔方案進(jìn)行比選，對比分析三種常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選定采用拔管成孔法施工方案為本次施工方案，并對大壩豎向排水孔采用拔管成孔法的工藝和方法，以及施工過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹，最后分析該工藝在工程實(shí)際運(yùn)用中取得的成效。

水庫樞紐；拔管成孔法；大壩施工；應(yīng)用

1 概況

1.1 工程概況

洞河水庫樞紐工程位于安康市漢陰縣以東8 km的澗池鎮(zhèn)境內(nèi)，地處漢江北岸月河一級支流洞河下游，樞紐距洞河入月河口4.5 km。洞河水庫樞紐工程是一座以灌溉、供水為主，兼有發(fā)電和防洪等綜合利用效益的Ⅲ等中型工程，可控制灌區(qū)面積4.57萬畝，電站裝機(jī)容量3430 kW，年發(fā)電量797.52萬kW·h。

樞紐工程由攔河壩、泄洪表孔、泄洪底孔、引水洞、電站廠房和變電站等建筑物組成。攔河壩為碾壓混凝土拋物線雙曲拱壩，壩頂高程397.50 m，最大壩高65.50 m，壩底寬度15.64 m，頂寬6.5 m，上游面最大弧長264 m。

漢陰洞河水庫是國家大中型水庫規(guī)劃內(nèi)項(xiàng)目，是陜西省首個PPP水源項(xiàng)目、陜西省“十二五規(guī)劃”、“雙十雙網(wǎng)”重點(diǎn)水利工程及安康市新增40萬畝水田群體工程中的骨干工程，意義重大。

1.2 壩體排水孔設(shè)計(jì)情況

洞河水庫樞紐工程拱壩在上游面附近設(shè)計(jì)單排豎向排水孔，孔徑為150 mm，孔距3 m，起止高程從342 m～391 m，從左岸至右岸分別與壩體灌漿排水廊道連通，形成內(nèi)部排水系統(tǒng)。排水孔累計(jì)總長為4100 m。

廊道內(nèi)設(shè)排水溝，連接至集水井。所有排水孔內(nèi)滲水通過排水溝匯流至集水井，在集水井內(nèi)設(shè)排水管路和水泵，進(jìn)行抽排。

壩體排水孔的主要目的是減低壩內(nèi)滲透壓力，同時可減少水滲到下游面產(chǎn)生不良后果，故排水孔質(zhì)量對于拱壩工程十分重要。

2 排水孔成孔方案選擇確定

碾壓混凝土壩排水孔的成孔方法隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展不斷完善，目前國內(nèi)常用的施工方法主要有鉆機(jī)成孔法、盲管法和拔管法。三種方法施工特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)如下：

2.1 鉆機(jī)成孔法

鉆機(jī)成孔法可以較好地保證排水孔的暢通，但鉆孔時容易出現(xiàn)偏差，排水孔的位置無法進(jìn)行精確控制；另外，拱壩豎向排水孔設(shè)計(jì)一般不是直線，其位置隨著大壩的體型發(fā)生變化，而鉆機(jī)成孔法只能是直孔，因此在拱壩施工中應(yīng)用效果不是很好。

鉆機(jī)成孔法一般僅在低壩或鉆孔深度不大的情況下使用。鉆機(jī)成孔法進(jìn)行鉆孔時需要在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后開始進(jìn)行，需要占用較長的時間，對工期控制不利。

2.2 盲管法

盲管法安裝排水管的施工方法在碾壓混凝土工程中應(yīng)用較多，但是施工時對倉內(nèi)機(jī)械設(shè)備影響較大，特別是對于倉面較狹窄的拱壩而言，更是降低施工效率，且不能在盲管埋設(shè)部位及其周圍進(jìn)行碾壓，以免破壞盲管的整體結(jié)構(gòu)，對排水管質(zhì)量造成影響。一般施工時盲管周圍采用變態(tài)混凝土，但變態(tài)混凝土密實(shí)性較高，對壩體排水不利，且采用變態(tài)混凝土對現(xiàn)場施工進(jìn)度有一定的影響。

2.3 拔管法

拔管法就是提前用與壩體設(shè)計(jì)排水孔同直徑的鋼管埋設(shè)于碾壓混凝土中，隨著碾壓混凝土鋪料碾壓層而提升，形成預(yù)留孔洞，滿足排水要求。

拔管法對機(jī)械設(shè)備影響較小，平倉機(jī)、振動碾等可以直接在拔管部位行走施工，不影響大壩上升速度，且不用考慮拔管周圍混凝土的透水性。

漢陰洞河水庫樞紐工程大壩為雙曲薄拱壩，倉面比較狹窄，碾壓混凝土施工機(jī)械主要有兩臺雙鋼輪振動碾、1臺平倉機(jī)、兩臺裝載機(jī)、一臺25T汽車吊、一臺12T汽車吊和其他小型機(jī)具，機(jī)械設(shè)備眾多，干擾因素較多。若安裝盲管，則會嚴(yán)重影響倉內(nèi)機(jī)械的正常使用，降低功效。若采用鉆機(jī)造排水孔，由于該拱壩設(shè)計(jì)排水孔為曲線，也無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確位置，且需要等到碾壓混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后才能實(shí)施，嚴(yán)重影響正常工程工期。

綜合本工程特點(diǎn)及各種因素，最終確定選擇拔管成孔法施工方案。

3 拔管成孔法施工工藝及方法

3.1 拔管設(shè)計(jì)

拔管采用與設(shè)計(jì)排水孔等直徑的鋼管制作而成，鋼管壁厚6 mm，對管身進(jìn)行打磨，下口成錐形，有利于插入原孔內(nèi)固定，管身長75 cm。管身上口加蓋子，防止攤鋪混凝土?xí)r混凝土掉入孔內(nèi)。在距管上口5 mm處做一活動吊環(huán)用于提升拔管。在活動吊環(huán)上綁上鐵絲，鐵絲另一端松開，在攤鋪料后能快速找到拔管。

拔管結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。

圖1 拔管結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 拔管成孔工藝及方法

拔管成孔工藝主要流程為：安裝拔管→混凝土卸料、攤鋪→混凝土碾壓→檢測→拔管提升。

漢陰洞河水庫樞紐工程拱壩碾壓混凝土攤鋪厚度為30 cm，因此在拔管提升時，拔管高度超出混凝土碾壓面30 cm左右，避免攤鋪物料時平倉機(jī)將拔管推倒，影響排水孔的成孔效果。卸料、攤鋪過程中需要注意避免機(jī)械碰到拔管，在攤鋪完成后快速找到活動吊環(huán)上的鐵絲，沿鐵絲找到拔管的準(zhǔn)確位置。在混凝土碾壓過程中安排專人看護(hù)拔管，若發(fā)現(xiàn)拔管周圍混凝土存在高低不平時，應(yīng)立即向低洼處填充細(xì)骨料混凝土再進(jìn)行碾壓。檢測合格后，下一層碾壓混凝土卸料前進(jìn)行拔管提升，提升時應(yīng)注意先將拔管頂部混凝土清除，再將活動吊環(huán)扶正，用5 t手拉葫蘆慢慢將拔管提升30 cm。拔管提升時不得使用大型施工機(jī)械，主要原因是由于大型施工機(jī)械提升力過大，有可能擾動拔管周圍混凝土，影響混凝土的強(qiáng)度。拔管成孔工藝流程如圖2所示。

圖2 拔管成孔工藝流程圖

3.3 拔管成孔法需注意的事項(xiàng)

本工程工期27個月，大壩每月最大上升高度12 m，施工進(jìn)度要求較高。

由于本工程碾壓混凝土施工速度較快，在進(jìn)行上層混凝土碾壓前，由于下層混凝土強(qiáng)度較低，若上層機(jī)械進(jìn)行碾壓，會造成已成型排水孔塌孔。為防止塌孔，需要在提升拔管時在鋼管內(nèi)填充石子護(hù)壁，確保成孔效果。

另外在每升層碾壓混凝土施工完成后，必須對拔管成型的排水孔進(jìn)行灌水檢查，查看每個排水孔是否暢通。若發(fā)生排水孔堵塞不暢通，在下倉混凝土開倉施工前應(yīng)采取人工或機(jī)具進(jìn)行疏通。

為防止排水孔周圍碾壓混凝土被過多擾動，影響施工質(zhì)量，在提升拔管時，需采用人工手拉葫蘆謹(jǐn)慎提升，嚴(yán)禁使用大型機(jī)械如裝載機(jī)等進(jìn)行拔管提升。

4 拔管成孔法應(yīng)用取得成效

漢陰洞河水庫樞紐工程拱壩壩體排水孔采用拔管法，通過工程實(shí)踐，成效是顯著的。

在施工成本方面：（1）若采用鉆孔成孔法，每米鉆孔費(fèi)用110元，完成該工程排水孔總費(fèi)用約45.1萬元；（2）若采用盲管法，每米費(fèi)用70元，完成該工程排水孔總費(fèi)用約28.7萬元；（3）若采用拔管法，每米費(fèi)用10元，完成該工程排水孔總費(fèi)用約4.1萬元；與盲管法相比直接節(jié)約成本24.6萬元。

在工程質(zhì)量方面，該工程采用拔管法成孔效果良好，排水孔全部暢通，滿足設(shè)計(jì)滲流及排水要求。

在工程進(jìn)度方面，采用拔管法對拱壩碾壓混凝土施工影響較小，排水孔與壩體同步施工，有力的保證了工程進(jìn)度。自2016年4月5日洞河大壩壩體碾壓混凝土開倉澆筑，至2016年6月15日，壩體累計(jì)上升17.7 m，提前10天達(dá)到設(shè)計(jì)攔洪高程。

5 結(jié)語

漢陰洞河水庫樞紐工程大壩采用拔管成孔法進(jìn)行排水孔施工，相比鉆孔法和盲管法，更可行更可靠。通過近一年的工程實(shí)踐，結(jié)果表明，采用該方法，即節(jié)約了施工成本，確保了工程質(zhì)量，同時又加快了工程進(jìn)度。對于以后類似碾壓混凝土拱壩豎向排水孔，建議可采用拔管成孔法施工。

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1673-9000（2017）02-0132-02

2016-12-15

王俊濤（1980-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利水電工程施工管理工作。