非穩(wěn)定流量下泄洪閘縱向混凝土圍堰施工技術(shù)

何炬鵬

(龍門縣白沙河水庫流域管理處，廣東 龍門 516800)

1 工程概況

青田水利樞紐位于甌江干流與支流四都港交匯處，上游集水面積約13 810 km2。該水利工程建設(shè)目的是甌江青田水域的水環(huán)境治理、流域航道運輸以及綜合水力發(fā)電儲能[1-2]。工程采用一期、二期分期建設(shè)的施工導(dǎo)流方式[3]，其中一期通過圍右側(cè)12孔泄洪閘及先期廠房，從而約束減窄左側(cè)河道導(dǎo)流；二期通過圍左河道13孔泄洪閘和一期建成的導(dǎo)流泄洪閘束窄河床導(dǎo)流。

1.1 縱向圍堰基本斷面型式

縱向圍堰采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，布置于12號泄洪閘孔左側(cè)閘墩處，在閘室處分為上、下游區(qū)域。泄洪閘上游標段長度125 m，樁號為0-125～0+000，下游標段長度共計225.5 m，樁號為0+027～0+252.5，泄洪閘閘室位于上下游中間區(qū)段，長度為27.5 m，縱向圍堰以砂礫料為基礎(chǔ)，圍堰從外向內(nèi)組成材料依次為50 cm厚干砌塊護坡、30 cm砂礫石墊層、防滲土工膜、30 cm砂礫石墊層和內(nèi)部砂礫石堰體，斷面采用倒“T”形，頂部和底部寬度依次為27.40 m、3.40 m。

1.2 圍堰防滲擋水結(jié)構(gòu)型式

考慮圍堰基礎(chǔ)防滲需要，縱向混凝土圍堰設(shè)C15W6混凝土防滲墻[4-5]，厚60 cm。樁號0-096.9～0-008.8段防滲墻位于縱向混凝土圍堰軸線下方，底高程-37.5 m。樁號0-008.8～0+243.0段防滲墻底高程-35.5 m，其中樁號0-008.8～0+072.5段防滲墻位于縱向混凝土圍堰軸線下方，樁號0+092.5～0+243.0段防滲墻位于混凝土圍堰底板右側(cè)，沿底板一期基坑側(cè)邊線布置，樁號0+072.5～0+092.5段為過渡段。根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工進度需要，將0-008.8～0+092.5段防滲墻移至混凝土圍堰底板一期基坑側(cè)，既能使該段的圍堰混凝土在防滲墻施工前進行澆筑，又縮短了防滲墻的總長度，降低了總造價。樁號0-008.8處設(shè)置了C20W6混凝土防滲墻，厚度80 cm，墻底深入基巖內(nèi)至少50 cm，位于泄洪閘鋪蓋下方，為泄洪閘永久防滲墻。施工C20W6混凝土防滲墻與C15W6混凝土防滲墻時應(yīng)首先保證C20W6混凝土防滲墻完整性和連續(xù)性。在施工C15W6混凝土防滲墻時，在端頭埋設(shè)接頭管，形成一個半圓形凹面，C20W6混凝土防滲墻施工完成后，混凝土填充半圓形部位，這樣既能與C15W6混凝土防滲墻連接良好，又保持了C20W6混凝土防滲墻的完整性。位于縱向混凝土圍堰范圍內(nèi)的上下游橫向圍堰防滲墻可根據(jù)現(xiàn)場實際情況盡量拉直，在保證防滲效果的前提下減小工程量?？v向圍堰在防滲的同時需要在底板以上設(shè)置壓重擋塊發(fā)揮擋水效果，其中壓重塊主要設(shè)置在圍堰背水側(cè)，主要材料為C10混凝土預(yù)制，根據(jù)工程需要分段設(shè)置3～5塊，圍堰內(nèi)側(cè)以砂礫卵石料作為回填料。

2 施工場區(qū)平面布置

2.1 施工道路布置

工程場內(nèi)臨時道路主要以圍堰頂交通為主，并在上下游區(qū)域設(shè)置與基坑段的過渡道路，道路路面寬為9 m，以連接圍堰施工各作業(yè)面，工程場外道路依靠現(xiàn)有國道。場區(qū)內(nèi)道路主要采用塊石擠淤、砂礫卵石料填筑及分層碾壓，以及表面泥結(jié)石路面筑成。在修筑過程中應(yīng)特別注意淤泥段的沉降，如遇到明顯沉降應(yīng)以拋擲塊石配合碾壓的方式形成穩(wěn)固的道路基面。

2.2 施工用電用水

工程施工主要用電項目為：混凝土的生產(chǎn)、振搗及養(yǎng)護設(shè)備、木料和鋼筋料加工設(shè)施、制漿及注漿設(shè)備、場地日常照明及排水設(shè)施、專項混凝土防滲墻修筑設(shè)施及其余附屬設(shè)備。圍堰施工時配置5臺2800 kVA變壓器和2臺300 kW柴油發(fā)電機作為主要電源供給和儲備電源，能夠保障用電需求。經(jīng)檢測項目區(qū)域甌江水質(zhì)能夠滿足混凝土生產(chǎn)建設(shè)各項標準，因此混凝土振搗及養(yǎng)護用水采用江水，并設(shè)置10 m3貯水池滿足小范圍內(nèi)混凝土拌合蓄水要求。

2.3 施工備料布置

混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)采用集中布置、全自動控制的拌合樓形式，以保障工程建設(shè)所需的混凝土成品施工用料，生產(chǎn)拌和系統(tǒng)位于縱向圍堰上游右岸施工場地。木料加工廠和鋼筋料加工廠面積分別約為420 m2、2800 m2，加工場區(qū)采用彩鋼瓦頂和混凝土基面，地面澆筑100 mm厚C15混凝土。

2.4 防滲墻施工設(shè)施

防滲墻修筑設(shè)施主要為圍堰上下游先期建成投產(chǎn)的制漿站、施工期臨時水泥制漿站、1座300 m3的回漿池和1座50 m3水池。同時配置基坑內(nèi)沉淀池作為排污系統(tǒng)，沉淀厚廢渣定期人工清除，沉淀凈化后的清水可排放進入庫區(qū)。

3 圍堰施工

混凝土縱向圍堰施工采用分段流水施工，涉及圍堰開挖填筑、防滲及混凝土等施工程序。

3.1 圍堰基礎(chǔ)開挖與回填

圍堰基礎(chǔ)開挖前應(yīng)做好場地內(nèi)排水與基面清理工作，確保地下水在開挖面以下0.5～1.0 m，排水可采用明溝結(jié)合集水井的方式?；A(chǔ)清淤方式主要依據(jù)淤泥層的厚度決定，通常采用PC360挖掘機和推土機集料等機械清淤方式。以上工作完成后進行基礎(chǔ)開挖與回填工作?；A(chǔ)土層開挖厚度2 m，按照分層分段的原則進行開挖，同時開挖前應(yīng)檢查場區(qū)內(nèi)地下水位，以確保全干的開挖狀態(tài)。開挖時將基坑兩側(cè)邊坡坡率定為1∶1.5，控制開挖邊坡的坡度和高度，減少不必要的滑移和局部卸荷。開挖完成后，應(yīng)利用振動碾對場區(qū)的建基面進行至少5遍以上的壓實處理，確保建基面的孔隙率和壓實度滿足要求，建基面孔隙率在12%及以下。同時應(yīng)在建基面設(shè)置保護層，基底施工完成后可分塊挖除。

建基面施工完成后，應(yīng)填筑低于建基面的原場地部位，回填根據(jù)分層分塊原則填筑，分層厚度定為0.5～1.0 m?；靥盍细鶕?jù)縱向圍堰不同位置確定，鋪蓋、消力池及其他部位均回填砂礫卵石料，閘室段需含5%水泥的砂礫卵石料。每層填筑完成后，進行壓實指標檢測。

3.2 防滲墻施工

縱向圍堰施工工藝流程涉及造孔、清孔、澆筑混凝土以及墻段連接等程序。

防滲墻造孔采用“純抓法”施工工藝，如遇孤石采用沖擊鉆處理，該工藝能夠有效提升抓取效率，合理發(fā)揮機械設(shè)備的優(yōu)勢。60 cm和80 cm混凝土防滲墻槽長分別定位6.6 m、6.8 m，根據(jù)兩主一副標準劃分，主孔長度均為2.9 m，副孔長度分別為0.8 m、1.0 m。

防滲墻清孔采用“氣舉法”施工工藝，即借助空壓機、排渣管、風(fēng)管等主要設(shè)備將過空壓機壓縮后的氣液混合體，在排渣管內(nèi)外壓差作用下升揚排除泥漿及沉渣以達到清孔的目的。清孔結(jié)束后應(yīng)在回漿口取適量泥漿測試，滿足泥漿密度<1.15 g/cm3，槽內(nèi)淤積厚度<10 cm，同時泥漿含砂量應(yīng)<6%。

墻段間連接采用“接頭管法”施工工藝，其主要程序為：首先在清孔換漿工作結(jié)束后在槽孔端接設(shè)接頭管，澆筑混凝土采用泥漿下導(dǎo)管直升法，在澆筑過程中可依據(jù)混凝土初凝狀況逐步拔起接頭管，從而在槽孔端形成有效接頭孔；二期槽孔澆筑在一期的基礎(chǔ)上形成圓弧形接頭孔，以達到墻段間有效連接。

3.3 閘室基礎(chǔ)低壓注漿

閘室低壓注漿處理灌漿孔按照2.5 m×2.5 m孔距布置，灌漿孔孔深應(yīng)探入閘室建基面基礎(chǔ)底部砂礫卵石層內(nèi)至少5.0 m以上，蓋重采用1.5 m厚混凝土底板，滿足14 d齡期以上開始灌漿造孔。閘室低壓注漿工藝主要程序涉及鉆孔、下花管、注水試驗、灌漿、灌漿結(jié)束與封孔，其中灌漿鉆孔采用孔徑φ90 mm、套管護壁厚110 mm的標準，鉆探至設(shè)計孔深時，下直徑φ75 mm的PVC花管，同時拔起厚壁套管投入細砂，灌漿采用自上而下封閉孔口重復(fù)施工，灌注水泥量應(yīng)>150 kg/m。全區(qū)域灌漿完成后應(yīng)用濃漿封閉全孔。

3.4 混凝土整體施工

圍堰混凝土施工程序主要為支模拆模、結(jié)構(gòu)分縫和止水、鋼筋工程、混凝土澆筑與養(yǎng)護。

3.4.1 模板安裝

縱向混凝土圍堰底板安裝時采用大模板構(gòu)件，立模時清理模板下口，使模板貼緊混凝土面，為保證模板穩(wěn)定，在模板外側(cè)設(shè)地錨支撐柱，地錨樁采用φ48 mm鋼管，每隔1.5 m布置一道。同時預(yù)埋好下一倉模板使用的定位錐。模板使用φ48 mm鋼管做圍令，內(nèi)外均設(shè)置φ16 mm拉條，保證模板的穩(wěn)定。

縱向圍堰直墻區(qū)段采用懸臂模板構(gòu)件，門槽部位采用組合模板，同時需先期預(yù)埋木盒，在閘室圓頭區(qū)段應(yīng)配以定型鋼模板構(gòu)件?？v向混凝土圍堰直墻利用起始澆筑裝置澆筑3 m高起始倉。在澆筑底板時即預(yù)埋支立模板所需的定位錐、錨筋及B7螺栓。

3.4.2 結(jié)構(gòu)分縫和止水

工程結(jié)構(gòu)分縫分為兩種：一為設(shè)有止水的永久縫，縫寬2 cm，內(nèi)設(shè)低發(fā)泡塑料板嵌縫；二為未設(shè)止水的永久縫，內(nèi)設(shè)兩氈三油嵌縫。

止水材料主要包括652型橡膠止水帶和止水銅片。所有止水接縫拼接成一道連續(xù)的水封，均采取先安裝后澆筑的施工方法。

3.5 混凝土澆筑與養(yǎng)護

工程混凝土由拌合系統(tǒng)統(tǒng)一供料，水平運輸采用5 t自卸汽車，垂直運輸采用長臂挖掘機和履帶吊，人工平倉振搗?？v向圍堰平面按照設(shè)計要求的伸縮縫分倉，不再另行增加施工縫。圍堰底板分兩次澆筑，第一次澆筑底部2 m混凝土，第二次澆筑上部1 m混凝土及50 cm面層?？v向混凝土直墻鉛直方向，每3 m為一倉。

混凝土澆筑實行“開倉證”制度，經(jīng)監(jiān)理檢查符合開倉條件，簽發(fā)開倉證，才允許混凝土澆筑?；炷翝仓瓿?2～18 h內(nèi)開始保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護齡期應(yīng)在14 d及以上。

4 圍堰施工強度分析與評價

4.1 工程進度節(jié)點目標

工程工期緊，任務(wù)重，能否按照節(jié)點目標完成施工任務(wù)，直接關(guān)系到年度安全度汛。主要節(jié)點目標包括該月中旬完成縱向混凝土圍堰防滲墻，15 d后完成縱向混凝土圍堰▽7.5 m以下混凝土，以及60 d后確保縱向混凝土圍堰完工。

縱向混凝土圍堰工程建基面形成并通過驗收后開始進行混凝土防滲墻、混凝土澆筑，其澆筑工程進度安排如下：

(1)有橫向圍堰防滲墻的區(qū)段(樁號0-105.0～0-068.8、樁號0+195.5～0+253.0)、防滲墻位于混凝土圍堰軸線處的區(qū)段(樁號0-068.8～0-008.8)需先施工防滲墻再施工底板混凝土。

2.3 兩組治療前后SF-36分值比較 治療前兩組SF-36分值對比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；治療2周后兩組SF-36分值均較治療前有所提高，且觀察組高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

(2)防滲墻位于縱向圍堰底板一側(cè)的區(qū)段(樁號0+027.5～0+195.5)先施工圍堰底板，同時施工防滲墻和直墻。

(3)由于閘室段混凝土工程量較大，且涉及C20W6混凝土永久防滲墻及閘室段低壓注漿，可考慮優(yōu)先進行鋪蓋、閘室段防滲墻施工，及時開始閘室段混凝土澆筑。閘室底板澆筑第一層后即可開始進行基礎(chǔ)注漿施工。

4.2 施工強度分析評價

先對各樁號段工期及工程量強度進行分析：

(1)樁號0-125.0～0+008.8段▽7.5 m以下縱向混凝土圍堰共計14 111 m3，底板分為13倉進行澆筑，直墻分為24倉。計劃工期42 d，平均每天澆筑336 m3。

(2)樁號0+008.8～0+027.5段▽7.5 m以下縱向混凝土圍堰共計7608 m3(包括11～14號泄洪閘底板、兩側(cè)閘墩以及直墻)，底板分為8倉進行澆筑，直墻閘墩分為16倉。計劃工期34 d，平均每天澆筑224 m3。

(3)樁號0+027.5～0+195.5段▽7.5 m以下縱向混凝土圍堰共計20414 m3，底板分為18倉進行澆筑，直墻閘墩分為45倉。計劃工期41 d，平均每天澆筑498 m3。該段混凝土澆筑先于防滲墻施工，是最早開始混凝土施工的部位，施工強度大，應(yīng)充分利用前期其他部位不具備施工條件的時段，充分投入模板及人工設(shè)備，降低后期施工強度。

縱向混凝土圍堰防滲墻計劃工期60 d，防滲墻共計9983 m2，平均日施工強度為166 m2。

本工程克服變流量水流沖刷、較大工程量混凝土等施工難點，采用分倉法澆筑，于70 d的工期完成縱向混凝土圍堰施工及驗收，確保達到安全渡汛要求。

5 施工質(zhì)量技術(shù)措施

施工過程中應(yīng)嚴格落實工程質(zhì)量技術(shù)，保障縱向圍堰施工質(zhì)量。

基礎(chǔ)開挖回填應(yīng)重視地基處理，縱向圍堰基礎(chǔ)壓實處理應(yīng)滿足表1設(shè)計指標[6]。

表1 縱向圍堰基礎(chǔ)壓實后設(shè)計指標

防滲墻槽孔終孔質(zhì)量檢查項目主要有深度、厚度和孔斜。工程設(shè)計墻厚為0.6 m、0.8 m，施工槽孔應(yīng)整體垂直光滑，孔位偏差應(yīng)<30 mm。基礎(chǔ)灌漿質(zhì)量檢查可采用檢查孔的壓水試驗、灌漿前后灌體波速、灌漿資料成果分析等綜合評定。質(zhì)量檢查以壓水試驗透水率為準，其孔段合格率在85%以上，該灌漿部位可評定為合格。

6 結(jié) 論

本文以青田水利樞紐工程為研究對象，針對非穩(wěn)定流量條件下縱向混凝土圍堰施工難題進行相關(guān)技術(shù)研究。合理利用圍堰填筑施工道路、電力設(shè)施、混凝土生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備，采用一系列適用性較強的縱向圍堰施工技術(shù)，克服變流量水流沖刷、較大工程量混凝土等施工難點，采用分倉法澆筑，于70 d的工期完成縱向混凝土圍堰施工及驗收，確保達到安全渡汛要求，現(xiàn)工程已經(jīng)投入使用，有效地保障了當?shù)氐亩妊醇鞍l(fā)電工作。