斜坡坡面自行式灌漿施工平臺技術(shù)在三塔寺水庫大壩趾板灌漿工程中的應用

陳興軍 羅應軍 朱建華

(湖北大禹建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430061)

1 引 言

在大壩混凝土趾板斜坡坡面進行帷幕灌漿施工時，一般要在趾板斜坡坡面搭設(shè)鋼管腳手架灌漿平臺，對趾板進行灌漿施工。施工過程要不斷安裝、拆卸灌漿平臺，頻繁吊裝灌漿機等設(shè)備。三塔寺水庫大壩采用自行式施工平臺技術(shù)進行趾板斜坡坡面灌漿施工。該施工技術(shù)，以節(jié)約成本和方便施工為原則，平臺通過自行設(shè)計、選材、加工形成。不僅改善了灌漿施工條件，取得了良好的灌漿效果，提高了工作效率，又減少了施工成本，節(jié)約了施工工期，同時能保障施工人員和設(shè)備安全，施工效果良好，工程效益明顯。

2 工程概況

三塔寺水庫的工程任務為以城鎮(zhèn)供水為主，兼顧防洪和農(nóng)田灌溉等綜合利用。工程設(shè)計供水人口22萬人，農(nóng)田灌溉面積5.18萬畝。三塔寺水庫承雨面積18.07km2，總庫容2184萬m3。三塔寺水庫工程為Ⅲ等中型規(guī)模。

三塔寺水庫大壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程201.30m，趾板處河床建基面高程140.00m，最大壩高61.30m，壩頂寬7.00m，壩頂長297.41m。上游壩坡1∶1.4，下游坡1∶1.3。大壩混凝土趾板采用貼坡板式結(jié)構(gòu)，設(shè)計寬5.0m、厚0.6m，采用C30二級配混凝土。左岸趾板長度104.56m，坡比1∶1.41；右岸趾板長度196.05m，坡比1∶2.56、1∶42。河床和兩岸趾板基礎(chǔ)均坐落于弱風化基巖，趾板基礎(chǔ)采用三排帷幕灌漿防滲處理，梅花形布孔，孔距3.0m，排距1.25m，帷幕灌漿共計2703孔，灌漿長度16218m。趾板與面板由周邊縫止水相連，是混凝土面板堆石壩防滲體系的重要組成部分。大壩趾板、帷幕灌漿孔布置見圖1～圖3。

圖1 趾板橫剖面(單位：cm)

圖2 趾板帷幕灌漿孔位平面布置(單位：cm)

圖3 大壩趾板平面布置(高程單位：m；尺寸單位：cm)

3 技術(shù)原理

斜坡坡面自行式灌漿施工平臺利用相似三角形(直角三角形)原理，加工制作整體移動平臺，與斜坡接觸形成水平灌漿施工平臺，使鉆探灌漿始終處在一個水平面進行施工。由電力驅(qū)動卷揚機，液壓自動控制灌漿施工平臺迎趾板斜坡坡面自行上下移動，達到方便頻繁變換施工孔位目的。施工平臺主要由導軌、施工平臺、卷揚拉升設(shè)備、液壓控制裝置、自行式自動鎖定裝置、手動調(diào)節(jié)底座坡比裝置以及安全防護圍欄等部分組成。自動鎖定裝置采用液壓抱閘技術(shù)，保證移動平臺的安全穩(wěn)定性。斜坡坡面自行式灌漿施工平臺主要組成見圖4。

圖4 斜坡坡面自行式灌漿施工平臺 (單位：cm)

4 施工工藝流程、操作要點及技術(shù)優(yōu)點

4.1 工藝流程

導軌制作、安裝固定→平臺制作、安裝→卷揚設(shè)備安裝→施工平臺固定→鉆機吊裝到位→系統(tǒng)調(diào)試→鉆孔、灌漿→施工平臺自行遷移→下一處鉆孔、灌漿。

4.2 操作要點

a.導軌應保證一定的強度、剛度和順直度，在導軌制作及安裝過程中，材料選擇既要保證施工平臺滑移過程的承載力及鉆機施工中的振動要求，又要保證整體施工平臺總的安全重量，滑升的阻力也是重點考慮的問題。特別注意導軌布設(shè)邊線必須距鉆灌軸線20cm以上。導軌沿斜坡坡面直順布置，不應出現(xiàn)明顯彎曲。

b.平臺應在趾板最低高程位置進行拼裝，如在趾板中段拼裝，必須在施工平臺下游面采用錨筋固定，防止施工平臺整體下滑造成安全事故。

c.平臺拼裝完成后根據(jù)趾板實際坡比采用液態(tài)裝置對坡度進行調(diào)節(jié)，使平臺與趾板坡面貼坡結(jié)合，并處于水平狀態(tài)。

d.卷揚設(shè)備所用鋼絲繩必須在導軌及平臺間設(shè)置滾筒以及導向裝置，避免鋼絲繩移動時直接與混凝土面摩擦，減小鋼絲繩磨損，以免降低運行安全系數(shù)。

e.通過在壩頂埋設(shè)混凝土錨固結(jié)構(gòu)安裝固定滑輪。

f.平臺在上下升降過程中，嚴格控制滑動速度，不得超過0.5m/min。

g.可通過人工在平臺上左右調(diào)整鉆機位置至主排或者副排鉆灌軸線上，然后啟動卷揚設(shè)備將平臺在斜坡坡面上沿導軌上下移動到孔位上方，便可試鉆，開始施工。

4.3 技術(shù)優(yōu)點

a.施工簡單、效率高。在斜坡坡面進行鉆灌施工作業(yè)時一般需用腳手架搭設(shè)施工平臺。由于基礎(chǔ)灌漿一般沿軸線布置，采用分Ⅲ序帷幕灌漿、分序Ⅱ固結(jié)灌漿加密方式，采用常規(guī)鉆灌作業(yè)平臺施工，需不斷拆卸安裝平臺，頻繁吊裝鉆機等設(shè)備，不但浪費大量人工、材料，且施工效率低下，嚴重影響工期。本施工技術(shù)較好地解決了這些問題，只需啟動卷揚和自動鎖定裝置，幾分鐘就可移動到另一個孔位進行鉆灌施工。

b.制作簡便、質(zhì)量有保證。斜坡坡面自行式施工平臺技術(shù)采用全焊接工藝，整體性好，剛度高，能自動行走、自動鎖定，自重大，能確保鉆孔時的穩(wěn)定性，能較好控制鉆孔偏斜率和減小施工作業(yè)面的抬動應力。

c.施工效率高、可縮短工期。斜坡坡面自行式施工平臺移動靈活，免去了鉆灌分序作業(yè)頻繁移動產(chǎn)生的大量工作，尤其對待凝時間較長的孔位，無須等待，可移動平臺至其他同序孔施工。消除了因趕工期導致待凝時間不足、掃孔復灌的質(zhì)量隱患，同時大大縮短了工期。

d.適應性強。斜坡坡面自行式施工平臺前端采用軸銷連接，尾端鉛直固定采用方牙螺桿連接，可根據(jù)不同坡比手動調(diào)節(jié)，且加裝鎖片裝置，使平臺具有可調(diào)節(jié)性及穩(wěn)固性，能適應各種坡比施工，達到重復使用和普遍應用的目的。

e.采用多重防護、安全可靠。斜坡坡面自行式施工平臺具有三重防護措施：①卷揚設(shè)備有斷電瞬時抱閘裝置；②液壓自動鎖定裝置夾持爪用硬質(zhì)毛面橡膠板鉚固而成，且有足夠大的接觸面，增加了摩擦系數(shù)；③平臺穩(wěn)定后，采用鋼絞索和錨樁牽引固定，確保平臺100%不滑動，且周圍的安全防護圍欄永久性存在，消除了工人因反復拆裝安全設(shè)施思想松懈引起的安全隱患。

f.有利于文明施工。斜坡坡面自行式施工平臺施工面積固定，空間利用率高，杜絕了常規(guī)坡段施工時大量材料亂堆亂放的現(xiàn)象，促進了文明施工。

5 材料和設(shè)備

a.導軌選用輕型工字鋼軌，軌輪與之匹配。平臺垂直支撐及水平鋪設(shè)采用[100槽鋼，斜撐及剪刀撐采用φ48.3×3.6mm鋼管腳手架，平臺周邊安全防護采用方鋼及密織安全網(wǎng)。

b.平臺移動牽引選用8t級卷揚設(shè)備，液壓自動鎖定裝置自行制作安裝。施工平臺面積為2m×2.5m(可根據(jù)趾板排距設(shè)定)，鉆機根據(jù)鉆灌要求配置。

6 質(zhì)量控制

斜坡坡面自行式施工平臺必須按擬定的設(shè)備、材料計劃制作安裝，材料要滿足強度剛度要求，卷揚機等設(shè)備要按規(guī)定型號配置，特別是卷揚機轉(zhuǎn)速要嚴格按變速比控制。移動定位裝置按設(shè)計孔位布置，確保鉆孔孔位符合規(guī)范和設(shè)計要求，平臺剛度要高，重量要大，保證鉆孔時的穩(wěn)定性，控制好鉆孔偏斜率和施工作業(yè)面的抬動應力。

7 安全及環(huán)保措施

a.在施工現(xiàn)場進出口、電源、機械設(shè)備附近設(shè)置安全標識，提醒非施工人員勿進入現(xiàn)場。

b.進入施工現(xiàn)場的人員，必須按規(guī)定穿戴好安全防護用品和必要的安全防護用具。

c.特種作業(yè)人員(如地質(zhì)鉆機操作手、電工等)必須經(jīng)培訓考試合格后持證上崗。

d.焊、割作業(yè)與氧氣、乙炔瓶等物品的距離不得小于10m，與易燃易爆物品的距離不得小于30m。

e.嚴格執(zhí)行機械設(shè)備定期保養(yǎng)制度，嚴禁機械設(shè)備超負荷運行。

f.所有施工設(shè)備、材料碼放整齊，廢棄材料應集中處理，不得隨地亂扔。

g.廢水、廢漿經(jīng)沉淀后才能排放。

h.施工期間，節(jié)約使用水、電和原材料等。

8 工程效果

2015年11月至2017年4月，在大悟縣三塔寺水庫工程建設(shè)中，采用斜坡坡面自行式施工平臺技術(shù)對大壩左、右岸混凝土趾板進行灌漿施工，滿足了大壩在汛前脫險的要求，保證了灌漿施工質(zhì)量，加快了施工工期，未發(fā)生一起安全事故。大壩于2017年10月9日正式通過下閘蓄水驗收，開始蓄水。左、右岸趾板灌漿工程28個單元工程全部合格，此分部工程質(zhì)量達到優(yōu)良等級。

采用斜坡坡面自行式灌漿施工平臺進行大壩趾板灌漿施工比搭設(shè)常規(guī)腳手架施工速度加快了30%～40%；一套斜坡坡面自行式灌漿平臺造價約為45萬元，腳手架施工平臺造價包括人工、材料費預算約90萬元，節(jié)約了成本45萬元，節(jié)約率達50%。

9 結(jié) 論

斜坡坡面自行式施工平臺技術(shù)特別適用于各類大壩趾板斜坡坡面和混凝土重力壩廊道內(nèi)斜坡坡面的固結(jié)、帷幕鉆灌施工，也可用于其他斜坡坡面灌漿施工，適用坡比大于1∶1的斜坡坡面。在大悟縣三塔寺水庫、建始縣木橋河水庫、竹溪縣白沙河電站中低壩的左、右岸趾板灌漿施工中成功應用，取得良好的效果，表現(xiàn)出了諸多優(yōu)點，可為其他同類工程的施工提供參考和借鑒，但在壩高大于100m的高壩施工中應用還需進一步研究、論證。