水面以下混凝土干地施工技術(shù)研究

摘 要：本文結(jié)合銀盤水電站三期工程下游引航道水面以下混凝土澆筑工程，介紹了在水電站攔水發(fā)電期間下游水位不斷變化的復(fù)雜環(huán)境下，對(duì)施工方案不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，從最初的排架搭設(shè)和模板拼裝方案，到制作定型模板施工，再到修筑臨時(shí)圍堰和滲水強(qiáng)排后進(jìn)行干地施工，到最后采取圍堰加高和固結(jié)灌漿方式徹底解決滲水對(duì)混凝土澆筑的影響，保證了工程安全和質(zhì)量，順利完成引航道邊坡水面以下混凝土部分的澆筑。

關(guān)鍵詞：水面以下；混凝土澆筑；臨時(shí)圍堰；灌漿；強(qiáng)排；干地施工

中圖分類號(hào)：U655.56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）35-0161-02

1 概 述

下游引航道位于三期下游圍堰下游200m處，航道軸線長604.8m，其中有432m需要進(jìn)行水面以下混凝土澆筑。混凝土澆筑以高程185m為水面分界線，水面以下最低開挖高程至EL175.5（176.2），混凝土澆筑坡比為1：0.6（1：1.0），澆筑高程為EL175.5（176.2）～EL184.5。水面以下混凝土澆筑厚度為1.5m?；炷凉こ塘繛椋篊20混凝土5486.1m3，其中上游段2752m3，下游段2734.1m3。

下游引航道以樁號(hào)K0+602.44分界，上游段225.2m覆蓋層及水面以下開挖均未完成，上游段采用預(yù)留巖埂方式作為擋水結(jié)構(gòu)，該部位水面以下混凝土施工難度不大，在本文中不做討論。下游段總長約206.8m覆蓋層均已開挖到位，水面以下部分還存在欠挖，石渣沒有清理干凈，下游段沒有施工道路，設(shè)備人員無法進(jìn)入，施工難度大，為本文重點(diǎn)討論內(nèi)容。

下游段無施工道路布置，且未開挖完成，現(xiàn)場(chǎng)施工存在較大困難，針對(duì)下游段水面以下混凝土澆筑問題進(jìn)行了多次方案優(yōu)化，主要分為四個(gè)階段。

第一階段下游引航道水面以下混凝土澆筑選擇在枯水期施工，下游水位在高程181.0m左右，邊坡錨桿施工采用？準(zhǔn)48×3.8鋼管搭設(shè)鉆機(jī)操作平臺(tái)，利用操作平臺(tái)進(jìn)行水面以下邊坡混凝土模板拼裝，模板型號(hào)主要為P3015、P1515、P1015。

第二階段在進(jìn)行第一階段施工時(shí)，模板放樣位置只能在水上部位做標(biāo)記，水面以下模板安裝存在較大偏差，也不能保證模板的整體性，混凝土澆筑時(shí)漏漿比較嚴(yán)重，不能保證混凝土澆筑質(zhì)量。后期改用定型大模板施工，大模板采用4塊3m×3.6m拼裝大模板焊接成標(biāo)準(zhǔn)塊，側(cè)模使用散鋼模拼裝焊接至大模板，側(cè)模整個(gè)靠坡面?zhèn)扔描F絲綁扎20cm厚橡塑材料用于側(cè)面封堵。

第三階段大模板安裝完成并進(jìn)行了水面以下混凝土澆筑試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)廠房三臺(tái)機(jī)組發(fā)電時(shí)下游水位高程為185.0m，四臺(tái)機(jī)組發(fā)電時(shí)下游水位上漲至186.0m左右，水面以下混凝土澆筑時(shí)不能避免水流對(duì)倉內(nèi)混凝土的沖刷，漏漿嚴(yán)重，且由于水位上漲不得不停止施工，嚴(yán)重影響混凝土澆筑質(zhì)量和施工進(jìn)度。

針對(duì)以上問題，提出修筑臨時(shí)圍堰并對(duì)圍堰內(nèi)積水進(jìn)行抽排后進(jìn)行干地施工的方案。臨時(shí)圍堰填筑利用現(xiàn)有的下游引航道出渣道路，直接將上游覆蓋層開挖的石渣混合料運(yùn)至下游填筑，可減少運(yùn)距，降低成本。填筑順序從上游往下游填筑，填筑過程中為確保車輛安全，間隔100m增設(shè)一個(gè)回車平臺(tái)，總寬度不超過10m。臨時(shí)圍堰填筑完成后分段進(jìn)行臨時(shí)圍堰內(nèi)側(cè)滲水強(qiáng)排，每50m一塊，在臨時(shí)圍堰內(nèi)側(cè)增設(shè)一浮排，放置2臺(tái)單機(jī)雙吸離心泵350S44進(jìn)行強(qiáng)排，抽完一塊，將浮排吊至下一塊繼續(xù)抽水。

第四階段在進(jìn)行圍堰滲水強(qiáng)排過程中，發(fā)現(xiàn)圍堰內(nèi)滲水并無明顯下降，2臺(tái)350S44水泵不能滿足抽排要求，首先考慮增加抽水設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行強(qiáng)排，但在該方案討論過程中重新明確和討論了增加水泵后抽排水的經(jīng)費(fèi)投入，且水面以下混凝土施工受水位等因素影響較大，施工工期存在不確定因素，最后明確采用臨時(shí)圍堰進(jìn)行水泥灌漿的方案，達(dá)到圍堰快速防滲閉氣目的，灌漿完成后再對(duì)圍堰內(nèi)滲水強(qiáng)排，之后采用散鋼模拼裝立模。

結(jié)果證明，引航道邊坡水面以下混凝土施工采用修筑臨時(shí)圍堰并做灌漿處理，滲水強(qiáng)排后進(jìn)行干地施工是可行的。

2 主要施工技術(shù)

2.1 臨時(shí)圍堰

2.1.1 圍堰設(shè)計(jì)

根據(jù)二期廠房3臺(tái)機(jī)組發(fā)電及歷年銀盤枯水期氣象條件，考慮臨時(shí)圍堰高程為185m。臨時(shí)圍堰堰頂寬度5m，高度為8.8m（EL176.2-EL185），兩側(cè)放坡為1：1.5，圍堰內(nèi)側(cè)坡腳線距離引航道邊坡距離不小于5m。

2.1.2 圍堰填筑

臨時(shí)圍堰填筑利用現(xiàn)有的下游引航道出渣道路，直接將上游覆蓋層開挖的石渣混合料運(yùn)至下游填筑，可減少運(yùn)距，降低成本。填筑順序從上游往下游填筑，填筑過程中為確保車輛安全，間隔100m增設(shè)一個(gè)回車平臺(tái)，總寬度不超過10m。臨時(shí)圍堰填筑完成后，使用裝載機(jī)平行臨時(shí)圍堰軸線方向進(jìn)行碾壓。

2.1.3 灌漿處理

（1）施工方法

因灌漿地層為石渣回填松散體，孔隙率較大，直接灌注0.5：1純水泥漿（吸漿量較大時(shí)加入水玻璃等速凝劑）回填松散土石內(nèi)的空腔和孔隙。

施工程序：由于臨時(shí)圍堰較長，采用以200m為一段分段進(jìn)行施工，先施工上游段。

孔位部位：采用單排，排間分兩序方式，孔間距為1m。

鉆孔：采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)一次性鉆至設(shè)計(jì)孔深，鉆孔孔徑為？準(zhǔn)56mm。

灌漿：采用自下而上按每1m為一段、孔內(nèi)純壓式灌漿法。施工工藝流程為：放樣→鉆機(jī)就位→鉆孔→鉆孔至終孔深→第一段灌漿（鉆桿作為射漿管）→鉆桿提升1m→第二段灌漿→……孔口段灌漿→結(jié)束。

為確保工程質(zhì)量，施工中分析灌漿資料，對(duì)吸漿量大及鉆灌施工過程中出現(xiàn)異常的部位進(jìn)行加密灌漿處理。

（2）技術(shù)措施

①鉆孔

a.孔位放樣：場(chǎng)地具備施工條件后，在孔位軸線上每隔10m由測(cè)量人員在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)控制點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員根據(jù)測(cè)量提供的控制點(diǎn)，拉線定出孔位軸線，根據(jù)測(cè)量提供的控制點(diǎn)樁號(hào)和孔位布置，計(jì)算出孔位的具體位置，用鋼卷尺放出孔位，并用紅油漆標(biāo)識(shí)。

孔位誤差要求不得大于10cm。

b.鉆孔：孔徑56mm，開鉆前檢查現(xiàn)場(chǎng)施工各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是否完成，如鉆桿、機(jī)械狀態(tài)、安全防護(hù)設(shè)施等，全部準(zhǔn)備工作完成后，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員認(rèn)可后開鉆，開鉆時(shí)采用緩慢鉆進(jìn)，鉆進(jìn)1m后進(jìn)行垂直度檢測(cè)，若發(fā)生偏斜則必須進(jìn)行調(diào)整，以滿足孔斜控制要求，沒有偏斜則進(jìn)入正常速度鉆孔。鉆孔次序與灌漿次序相一致。非相鄰?fù)慰仔蚩赏瑫r(shí)施工，下一次序孔必須待相鄰的上一次序孔完成后方可開始鉆孔。

c.鉆孔記錄：在鉆孔過程中，詳細(xì)準(zhǔn)確地記錄鉆孔時(shí)遇到的各種現(xiàn)象，根據(jù)返渣情況、鉆進(jìn)速度、鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況判斷地層分層深度，大塊石的分布、埋深、粒徑及地層架空、漏失、串通等情況，鉆孔人員通知技術(shù)質(zhì)檢人員在現(xiàn)場(chǎng)作出詳細(xì)記錄，以指導(dǎo)下步施工。

d.終孔：終孔孔深以深入基巖1m為準(zhǔn)，經(jīng)過監(jiān)理和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員簽字認(rèn)可后方可最終結(jié)束鉆孔，移開鉆機(jī)。

②漿液配合比

漿液配比擬采用水灰比為0.5：1的純水泥漿，當(dāng)吸漿量較大時(shí)，可在漿液中加2～5%的水玻璃。

③灌漿分段

自下而上灌漿法進(jìn)行鉆灌施工，灌漿段長為1m。

④灌漿壓力

灌漿時(shí)為避免灌漿壓力造成漿液外漏宜采取無壓注漿或低壓灌漿方式，灌漿壓力不宜超過0.3MPa，孔口最后一段時(shí)，可適當(dāng)提高灌漿壓力。

通過I序孔的灌漿處理后，II序孔的灌漿壓力可適當(dāng)提高，施工過程中視具體情況確定。

⑤灌漿過程中特殊情況處理

a.灌漿過程中如遇吸漿量過大的孔段，應(yīng)適當(dāng)降低灌漿壓力和限制流量，以及摻加水玻璃等速凝劑進(jìn)行灌漿。

b.灌漿過程中，如普遍出現(xiàn)吸漿量過小，吸水不吸漿，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況并報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，調(diào)整漿液配比，增加漿液流動(dòng)性，確保灌漿效果。

c.灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，如被串漿孔正在鉆進(jìn)，串漿量不大，可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則，立即停止鉆進(jìn)。封閉串漿孔，待灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)施工。

d.應(yīng)盡量保持灌漿的連續(xù)性，不得隨意中斷，一旦中斷，要及時(shí)恢復(fù)灌漿，如中斷時(shí)間超過30min，則采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。

⑥結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

a.當(dāng)孔口返漿時(shí)，則可結(jié)束本段灌漿作業(yè)，隨即提升鉆桿進(jìn)入下一段灌漿作業(yè)，直至終孔。

b.孔口若一直未返漿，當(dāng)I序孔的單耗達(dá)到800kg/m時(shí)、II序孔的單耗達(dá)到500kg/m時(shí)，即可結(jié)束該段灌漿作業(yè)，隨即提升鉆孔進(jìn)入下一段灌漿作業(yè)。

⑦封孔

灌漿孔結(jié)束灌漿后，采用水泥漿液將孔口脫空部分回填密實(shí)。

2.2 滲水強(qiáng)排

臨時(shí)圍堰填筑的石渣全部來自上游段覆蓋層開挖，進(jìn)行水泥灌漿后也不能完全保證圍堰內(nèi)側(cè)形成干地施工。因此考慮分段進(jìn)行臨時(shí)圍堰內(nèi)側(cè)滲水強(qiáng)排，每50m一塊，在臨時(shí)圍堰內(nèi)側(cè)增設(shè)一浮排，放置2臺(tái)單機(jī)雙吸離心泵350S44進(jìn)行強(qiáng)排。總抽排量：Q=1260×2=2520m3/h。抽完一塊，將浮排吊至下一塊繼續(xù)抽水。

2.3 欠挖處理

測(cè)量地形資料顯示，下游段覆蓋層開挖基本到位，水面以下部分還存在欠挖，由于沒有行車道路，處理水面以下欠挖有很大難度?？紤]先靠岸邊填一條長臂挖機(jī)通行道路（該道路簡(jiǎn)稱A道路），挖機(jī)直接開至下游處理欠挖，欠挖過程中掏出的石渣甩至臨時(shí)圍堰區(qū)域，直至水面以下欠挖處理完成。水面以下欠挖處理完成后，再開始臨時(shí)圍堰填筑，在填筑的過程中，需適當(dāng)增加挖機(jī)停留平臺(tái)，停留平臺(tái)高程和水面高程相同即可，以便于長臂挖機(jī)?？客诔鼳道路和圍堰填筑過程中往內(nèi)側(cè)翻的石渣，臨時(shí)圍堰填筑和挖除A道路可同時(shí)進(jìn)行，挖除A道路的石渣甩到臨時(shí)圍堰的外側(cè)。

2.4 混凝土分層分塊

下游段混凝土澆筑分塊按12m一段，分層按兩種情況考慮，第一種即圍堰滲水處理效果較好：EL175.5-EL185，共9.5m，分3層澆筑，分別為3m、3m、3.5m；EL176.2-EL185，共8.8m，分3層澆筑，分別為3m、2.3m、3.5m。第二種即滲水處理效果不好，巖埂、圍堰內(nèi)側(cè)水位等同或略低于下游水位，第一倉必須澆出水面，然后再按3m一層澆筑。

2.5 模板安裝

面板選用P3015、P1515、P1015進(jìn)行拼裝，邊角等特殊部位使用尺寸合適的散裝小模板。組合鋼模板主要由面板、圍檁、拉條、支撐、連接件和錨固件組成。

采用？準(zhǔn)12Ⅰ級(jí)鋼筋作面板拉條，拉條筋與？準(zhǔn)25插筋采用鉤連接，鉤口應(yīng)采取封口措施。拉條與螺桿之間采用手工電弧焊焊接，采用單面焊，焊縫長度為8倍拉條直徑。螺桿與圍檁采用“3”形扣件連接。

2.6 混凝土入倉

混凝土由右岸拌和系統(tǒng)供應(yīng)?；炷了竭\(yùn)輸采用6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車經(jīng)3#路至下游圍堰，利用現(xiàn)有道路到達(dá)施工作業(yè)面。

入倉方式：采用混凝土攪拌車運(yùn)料→溜槽（長挖或混凝土泵）→混凝土倉面。

3 結(jié) 語

水面以下混凝土施工的最大難點(diǎn)在于如何減小水流對(duì)混凝土施工的不利影響，通過對(duì)下游引航道水面以下混凝土施工方案的不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，總結(jié)出了簡(jiǎn)單易行的施工方法：利用開挖渣料回填臨時(shí)圍堰，水泥灌漿后可以較好的形成干地工作面。這不僅保證了水面以下混凝土施工的安全和質(zhì)量，同時(shí)加快了施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了在低成本投入的情況下也可以很好地完成水面以下混凝土施工。本工程水面以下混凝土澆筑技術(shù)可為類似工程提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范.中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)，2014.

收稿日期：2018-11-2

作者簡(jiǎn)介：楊 濤（1989-），男，助理工程師，本科，主要從事水利水電技術(shù)研究工作。