水利樞紐導(dǎo)流洞工程洞室混凝土噴錨技術(shù)

安克旭

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

1 案例基本概況

黃藏寺水利樞紐壩址位于黑河上游東西兩岔交匯處以下11 km 的黑河干流上，距青海省祁連縣約25 km，祁連縣現(xiàn)有公路與寧～張公路（227 國道）相連，至西寧市距離約299 km，至張掖市距離約223 km；該樞紐對外交通條件較為便利。導(dǎo)流洞進(jìn)口高程2 530.00 m，出口高程2 525.00 m，洞長620.00 m，綜合縱坡0.806%。根據(jù)需要，導(dǎo)流洞軸線設(shè)置了2 個(gè)轉(zhuǎn)彎段，進(jìn)口直線段長58.93 m，第一個(gè)轉(zhuǎn)彎半徑為70 m，轉(zhuǎn)彎角度60°，彎段長73.31 m，中間直線段長329.53 m；第二個(gè)轉(zhuǎn)彎半徑為70 m，轉(zhuǎn)彎角度40°，彎段長48.87 m，出口直線段長109.36 m。

2 導(dǎo)流洞洞室混凝土噴錨技術(shù)

2.1 混凝土拌制

混凝土初始拌制主要由混凝土攪拌站操作，具體型號(hào)為HZS50K。

2.2 巖石錨桿施工

2.2.1 工藝流程 錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 砂漿錨桿施工工藝流程圖

2.2.2 錨桿施工

2.2.2.1 主要材料。該工程所用錨桿主要采取的是II級(jí)螺紋鋼；填孔錨固使用錨固劑藥卷，藥卷符合規(guī)范要求及施工質(zhì)量。

2.2.2.2 施工方法。一般情況下在鋼筋車間根據(jù)具體設(shè)計(jì)圖紙實(shí)施錨桿的加工，并且要確保其表面的清潔性，之后運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝，首先通過三臂鑿巖臺(tái)車或者手風(fēng)鉆機(jī)進(jìn)行錨桿孔的鉆制，保證其位置、深度、孔徑等滿足圖紙標(biāo)準(zhǔn)，控制位置偏差≤10 cm，孔深偏差≤10 cm，再通過先裝藥卷后插錨桿的方式進(jìn)行施工。

2.2.2.3 檢驗(yàn)和試驗(yàn)。第一，錨桿材質(zhì)檢驗(yàn)。要加強(qiáng)錨桿所用鋼筋、錨固劑、外加劑等原材料的檢驗(yàn)，確保合格后才可以使用。第二，對錨桿實(shí)施拉拔力試驗(yàn)，可以在施工區(qū)域選擇具有代表性的巖體，在對錨桿進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)（28 d 左右）后，通過張拉千斤頂對其實(shí)施逐級(jí)張拉，且對拉力進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，明確此巖石錨固強(qiáng)度。在噴錨支護(hù)中的錨桿拉拔力滿足規(guī)定值后要立即停止試驗(yàn)。為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每一組所用錨桿拉拔力平均值要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要保證拉拔力≥80%設(shè)計(jì)值。如果無法滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需要重新對其進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.3 鋼支撐施工

洞室圍巖破碎、軟弱地段除常規(guī)支護(hù)外，施工過程中要求備足鋼支撐進(jìn)行支護(hù)。

2.3.1 鋼支撐安裝 在鋼支撐支護(hù)的部位，可以將鋼支撐設(shè)置在襯砌斷面外部，如果不能防止進(jìn)入襯砌斷面之內(nèi)，就一定要得到監(jiān)理人員許可之后執(zhí)行。遇有危險(xiǎn)情況應(yīng)及時(shí)增強(qiáng)鋼支撐和采取其他措施。為保證鋼支撐置于穩(wěn)固的地基上，施工中在鋼支撐基腳部位預(yù)留0.15～0.2 m 原地基，架立鋼支撐時(shí)挖槽就位。鋼支撐平面應(yīng)垂直于平洞中線。為了確保鋼支撐能夠準(zhǔn)確裝設(shè)，平洞開挖時(shí)需要在鋼支撐連接位置留有連接所用凹槽，并且在兩拱腳位置、兩邊墻腳位置留有安裝鋼支撐的凹槽。混凝土噴射初期，可以在凹槽位置打入木楔，同時(shí)也為設(shè)置鋼支撐設(shè)置連接板位置。要嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)位置設(shè)置鋼支撐，若是安裝時(shí)鋼支撐和初噴層間存在比較大的間隙，就需要用騎馬墊塊進(jìn)行設(shè)置，有效控制鋼支撐和圍巖間距≤50 mm。鋼支撐及附件安裝就位后，用焊接和螺栓將其連接牢固以防松動(dòng)；澆筑混凝土?xí)r，將鋼支撐及其附件留在其中。

2.3.2 鋼支撐連接固定 為加強(qiáng)固定鋼支撐、防止施工過程中洞室圍巖吊塊危及施工人員及設(shè)備安全。鋼支撐之間采用鋼筋網(wǎng)制成擋網(wǎng)?？梢皂樦摻罹W(wǎng)設(shè)置φ22～25 cm 的縱向連接鋼筋，同時(shí)環(huán)向間距控制在1～1.2 m。為了提升鋼支撐的整體穩(wěn)定性，避免巖石掉落傷人，可以在鋼支撐間設(shè)置鋼筋網(wǎng)，可以通過焊接或者螺栓連接等方式將其和鋼支撐連接。在設(shè)有錨桿的部位，鋼支撐與錨桿之間采用焊接的方式連成一體。為避免鋼支撐在受力情況下下沉，鋼支撐下端加設(shè)底板；若基礎(chǔ)松軟，則安裝鋼支撐時(shí)在基腳處設(shè)槽鋼等墊板以增加基底承載力，必要時(shí)用混凝土加固基座。完成鋼支撐的架設(shè)后要立即噴射混凝土，一定要完全將鋼支撐進(jìn)行覆蓋，保證鋼支撐和混凝土一起受力。進(jìn)行混凝土噴射時(shí)可以從拱腳或者墻腳位置開始向上進(jìn)行，避免上部噴射混凝土的不密實(shí)而影響強(qiáng)度。為確?；炷烈r砌最大限度地填滿空隙，在混凝土襯砌之前，按監(jiān)理人的指示拆除一定范圍內(nèi)的鋼筋網(wǎng)。

2.4 噴射混凝土施工

2.4.1 主要材料

2.4.1.1 水泥。首要選擇性價(jià)比較高的普通硅酸鹽水泥，若是施工中存在較為特殊需求（例如防腐等），要在得到監(jiān)理工程師批準(zhǔn)之后才可以采取特殊水泥。正常情況下水泥的標(biāo)號(hào)要在32.5 MPa 以上，并且要具有質(zhì)量合格證明文件。

2.4.1.2 骨料。粗骨料可以采取碎石或者卵石，一般情況下粒徑保持在15 mm 以下；細(xì)骨料可以采取粗、中砂，一般情況下細(xì)度模數(shù)控制在2.5 以上，實(shí)際使用時(shí)含水率控制在5%～7%左右。

2.4.1.3 外加劑。所用外加劑務(wù)必要得到監(jiān)理工程師的書面批準(zhǔn)，其質(zhì)量一定要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生產(chǎn)廠家需要提供質(zhì)量證明文件。要將其凝固時(shí)間控制在5～10 min。

2.4.1.4 鋼筋(絲)網(wǎng)。采用屈服強(qiáng)度不低于240 MPa 的光面鋼筋(絲)網(wǎng)。

2.4.2 噴射混凝土施工程序 在開挖之后要立即進(jìn)行混凝土噴射，一般情況下將混凝土終凝到下次循環(huán)放炮時(shí)間控制在3 h 以內(nèi)。噴射混凝土施工程序見圖2。

圖2 噴射混凝土施工程序圖

2.4.3 噴射混凝土施工方法

2.4.3.1 清理雜物。首先要將開挖區(qū)域和坡腳位置的雜物清理干凈，確保其不會(huì)存在松散雜物。對于某些容易受到水溶解的泥化巖層來說，可以通過壓力風(fēng)將巖面清理干凈。受噴面檢驗(yàn)合格后要在錨筋上設(shè)置標(biāo)志。設(shè)置標(biāo)志過程中，要保證外端頭在噴射混凝土表面之下3～5 mm，完成混凝土噴射后一定要確保其表面的平整性。

2.4.3.2 混合料的制備。根據(jù)施工圖紙要求，在噴射混凝土前45 d，通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)選定噴射砼配合比。噴砼配合比根據(jù)設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)，優(yōu)先選擇有利于節(jié)約水泥和減少回彈率的配合比，并報(bào)送監(jiān)理工程師審批。速凝劑的摻量通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，噴射砼的初凝和終凝時(shí)間應(yīng)滿足施工圖紙和現(xiàn)場噴射工藝的要求。

2.4.3.3 混合料的拌制。在混凝土混合料拌制過程中一定要嚴(yán)格遵照施工配合比進(jìn)行不同材料的配置，控制攪拌時(shí)間在2 min 之上。為了確?；旌狭系挠行?，在運(yùn)輸以及儲(chǔ)存過程中避免被雨水淋濕或者雜物進(jìn)入，投入到噴射機(jī)之前一定要過篩，且保證隨拌隨用，控制存儲(chǔ)時(shí)間在20 min 之內(nèi)。

2.4.3.4 噴射混凝土。首先要對噴射設(shè)備和所用管路等進(jìn)行仔細(xì)檢查，在正式噴射前進(jìn)行試運(yùn)行，完成拌和、運(yùn)輸以及噴射系統(tǒng)的準(zhǔn)備后實(shí)施噴射作業(yè)。在實(shí)際操作時(shí)要按照通風(fēng)—送電—投料的順序確?；旌狭瞎?yīng)的連續(xù)性和均勻性?；炷羾娚溥^程中要采用助風(fēng)管，確保管道的通暢性。采用TK961 混凝土濕噴機(jī)噴射砼。作業(yè)順序采用自下而上分段分區(qū)的方式進(jìn)行，噴射距離控制在0.6～1.0 m，妥善處理區(qū)段間的接合部和結(jié)構(gòu)的接縫處，避免存在漏噴部位。素噴混凝土厚度10 cm，一次噴至設(shè)計(jì)厚度。對于特殊要求的施工位置需要采取分層的方式進(jìn)行噴射，一般在首層噴射之后對回彈物料進(jìn)行清理，之后才可以實(shí)施下層噴射施工。在上層終凝后進(jìn)行下層噴射，如果在終凝1 h 之后實(shí)施噴護(hù)，就要采取壓力風(fēng)水清洗噴面。噴射過程中要確保供料的連續(xù)性，一旦由于特殊原因中斷，一定要將噴射機(jī)和料管內(nèi)部的積料清理干凈。在溫度較低季節(jié)施工時(shí)，要采取必要措施保證噴射區(qū)溫度在5℃以上，且要控制混合料進(jìn)入噴射機(jī)的溫度在5℃以上。

2.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

一般在噴射混凝土終凝2 h 后對其進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，控制養(yǎng)護(hù)時(shí)間在7 d 以上。一旦所處環(huán)境溫度在5℃以下，要使用塑料薄膜對其進(jìn)行覆蓋。在噴射混凝土抗壓強(qiáng)度未達(dá)到10 MPa 前，用保溫材料加以覆蓋，防止其受凍。

3 結(jié)束語

導(dǎo)流洞是水利樞紐工程中的重要組成部分，本文以黃藏寺水利樞紐工程為例，分析了導(dǎo)流洞洞室混凝土噴錨技術(shù)，對于進(jìn)一步推動(dòng)水利工程發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。