青山水庫泄洪放空洞防滲加固技術(shù)

蔡紅娟

（浙江省杭州市青山水庫管理處，311305,臨安）

一、工程概況

青山水庫位于杭州市西郊臨安市境內(nèi)的東苕溪主干南苕溪中游，泄洪放空洞位于青山水庫大壩左岸，全長203.85 m，其中隧洞段長度為134.0 m，泄洪管段長度為69.85 m。泄洪放空洞進(jìn)口底高程為16.5 m，隧洞上游設(shè)4.0 m長的漸變段，由進(jìn)口處的3.2 m×4.0 m斷面漸變?yōu)?.0 m直徑的圓洞，漸變段下游的圓形隧洞長度為 128.0 m，縱坡 1/300，采用#200混凝土襯砌，襯厚40 cm。隧洞樁號(hào)0+134.0 m處下游接直徑4.0 m的泄洪管，自隧洞出口后在20.0 m處轉(zhuǎn)彎，在廠房裝配場(chǎng)下通過，出口處建有控制閘室，設(shè)有弧形鋼閘門?？刂崎l室位于主廠房下游副廠房左側(cè)，閘底高程11.0 m，閘后建有導(dǎo)墻與消力池。泄洪洞具有發(fā)電引水要求，在泄洪洞出口設(shè)岔管引水至廠房發(fā)電。

在2003年實(shí)施的青山水庫除險(xiǎn)加固工程中，對(duì)泄洪放空洞再次進(jìn)行防滲加固處理，達(dá)到了較好的效果。

二、泄洪放空洞存在的主要問題

1.隧洞內(nèi)襯砌混凝土老化、漏水及鋼筋銹蝕嚴(yán)重

泄洪放空洞擔(dān)負(fù)著泄洪、發(fā)電及灌溉任務(wù)，經(jīng)受流速達(dá)12.3 m/s的考驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)十年運(yùn)行，隧洞襯砌老化，洞內(nèi)出現(xiàn)多處裂縫，漏水嚴(yán)重，雖然1998年經(jīng)灌漿處理后，隧洞情況得到了改善，但不能從根本上解決隧洞混凝土老化、漏水嚴(yán)重等問題。在2000年年底安全鑒定自查中發(fā)現(xiàn)洞身26條伸縮縫表面均有滲水現(xiàn)象，其中有3條裂縫滲水相對(duì)較嚴(yán)重。

2.泄洪洞出口斷面面積收縮不夠

泄洪洞直徑4.0 m，出口段孔口尺寸為 3.0 m×4.0 m，斷面收縮率為95.5%，收縮不夠?！端に矶丛O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于有壓的泄洪洞，為防止隧洞出口產(chǎn)生負(fù)壓，隧洞出口斷面面積一般為泄洪洞洞身斷面積的70%～85%，而本泄洪洞出口斷面面積為95.5%的洞身斷面積，不滿足規(guī)范要求，容易產(chǎn)生空化等問題，需進(jìn)行處理。

三、防滲加固設(shè)計(jì)方案

針對(duì)泄洪放空洞存在的各種問題，采用鋼襯加固形式進(jìn)行防滲加固。先鑿除泄洪洞原有襯砌表層疏松混凝土5 cm，并采用鋼板襯砌，襯后洞徑由4.0 m縮小至3.9 m。鋼板采用16 Mn鋼，厚度10 mm。

鋼板與洞之間采用C15混凝土回填，并進(jìn)行接觸和回填灌漿處理，回填灌漿排距5.0 m，每排包括頂拱共3孔，孔深深入原襯砌混凝土內(nèi)10 cm，灌漿壓力0.2 MPa；接觸灌漿排距2.5m，每排6孔，灌漿壓力不大于0.1 MPa。

為保證隧洞段鋼襯抗外壓穩(wěn)定性，隧洞段鋼板與巖體間加設(shè)φ25 mm錨桿連接，每斷面布置6根，間距3.0 m，單根長度3.0 m。

泄洪管出口段由直徑為3.9 m的圓形縮小為3.0 m×3.0 m方形，以改善隧洞抗空化性能。

四、防滲加固工程措施

1.鑿除混凝土

采用人工鑿除，鑿除時(shí)，鑿面需均勻平整，不漏鑿欠鑿。將鑿好的混凝土面沖洗干凈。

2.灌漿

（1）錨桿施工

采用手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑φ38mm，孔深3 m，孔內(nèi)用高壓水沖洗干凈，再用注漿機(jī)注漿，然后插筋。插筋為φ25 mm鋼筋，間距3.0 m，每環(huán) 6根，并用電焊將錨桿與鋼襯焊接牢固。錨桿施工完畢后，開始回填與灌漿施工。

（2）回填灌漿

采用YT27風(fēng)鉆造孔，孔徑φ38mm；回填壓力0.2 MPa，頂拱120度以下，用1∶1砂漿回填，頂拱120度以上采用回填灌漿。

灌漿在鋼管內(nèi)襯1∶1砂漿回填后約48 h，即混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行?；靥罟酀{分二序施工，先Ⅰ序后Ⅱ序。接觸灌漿在回填灌漿結(jié)束14天后進(jìn)行，由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師和施工單位質(zhì)檢人員現(xiàn)場(chǎng)錘擊確定孔位、孔數(shù)。

（3）灌漿施工工藝流程

回填灌漿施工工藝流程：鉆孔（Ⅰ序）→灌漿（Ⅰ序）→鉆孔（Ⅱ序）→灌漿（Ⅱ序）。

接觸灌漿施工工藝流程：鉆孔→沖洗→壓水→灌漿→封孔。

（4）灌漿施工方法

造孔：灌漿孔采用電磁鉆進(jìn)行，孔徑φ16 mm，并在鋼管鉆孔處焊接6分管頭，以便壓水、灌漿用。

孔壁沖洗：回填灌漿不做洗孔、壓水，接觸灌漿按設(shè)計(jì)要求壓水沖洗。

壓水試驗(yàn)：采用單點(diǎn)法，壓力為灌漿壓力的80%，并且時(shí)刻注意鋼板變形，避免破壞鋼板形狀。

灌漿：回填灌漿分二序進(jìn)行，Ⅰ序孔灌漿水灰比為0.6∶1的水泥漿，Ⅱ序孔灌漿采用 1∶1或 0.6∶1兩個(gè)比級(jí)的水泥漿。

封孔：灌漿結(jié)束后，排除孔內(nèi)的積水和污物，采用機(jī)械壓漿法進(jìn)行封孔。

3.鋼管安裝

（1）鋼管內(nèi)、外壁防腐

采用除銹噴砂方式，鋼管內(nèi)壁經(jīng)除銹后達(dá)到Sa2.5級(jí)，鋼管內(nèi)壁底漆為超厚漿型環(huán)氧瀝青防銹底漆，涂層銹度250 μm，面漆為超厚漿型環(huán)氧瀝青防銹面漆，涂層銹度250 μm。鋼管外壁經(jīng)噴砂除銹后達(dá)到Sa2級(jí)；鋼管外壁涂0.5%蘇打溶液水泥漿一道。

（2）鋼管安裝

安裝次序從進(jìn)水口工作閘門向出水口工作閘門依次安裝，鋼管用卷揚(yáng)機(jī)拖運(yùn)到位，將鋼管調(diào)整到設(shè)計(jì)的里程、高程后加固。始裝節(jié)管口中心極限偏差為5 mm，里程偏差不超過±5 mm，兩端管口垂直偏差不超過±3 mm。定位節(jié)的制作和安裝都要求誤差盡量小，以利于下一階段鋼管的安裝，用同樣方法依次安裝下節(jié)鋼管。

（3）鋼管焊縫安裝

現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼管焊縫采用單面焊雙面成形的方法，縱、環(huán)縫的對(duì)接坡口均為Y形60°坡口，坡口方向朝內(nèi),手工電弧焊焊條選用E5015型；焊條使用前按規(guī)定進(jìn)行烘焙，施焊過程中，采用焊條保溫筒。做到隨取隨用，環(huán)縫焊接采取逐條焊接，嚴(yán)禁跳躍焊接。鋼管安裝焊接全部結(jié)束后對(duì)殘留在鋼管上的焊疤進(jìn)行清除。

五、出現(xiàn)問題及處理方法

1.部分基礎(chǔ)面巖石節(jié)理發(fā)育，巖石較碎

泄洪放空洞出口段原混凝土底板和兩側(cè)擋墻設(shè)計(jì)拆除底高程為6.41 m。在施工中，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了全部拆除，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)6.41 m高程基礎(chǔ)面為砂卵石、強(qiáng)風(fēng)化巖和全風(fēng)化巖，巖石節(jié)理發(fā)育，巖石較碎。

處理方法：經(jīng)設(shè)計(jì)地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)多次踏勘后提出，該底板坐落在弱風(fēng)化基巖面上，必須對(duì)表層再進(jìn)行清理和撬挖，直至符合設(shè)計(jì)地質(zhì)要求。

2.出口段擋墻在施工開挖過程中土方大量塌方

跟原出口段左側(cè)擋墻頂4 m處為進(jìn)場(chǎng)和進(jìn)村公路。由于出口段擋墻基礎(chǔ)底按設(shè)計(jì)要求為3.335 m底寬，在開挖過程中土方大量塌方，給施工帶了安全隱患，造成公路無法正常通行。

處理方法：將左側(cè)擋墻內(nèi)側(cè)邊沿伸至巖石面澆筑混凝土，使混凝土底寬增加。

3.內(nèi)壁凹凸及孔口軸線偏差

鋼管安裝施工中，由于放空洞原混凝土內(nèi)壁局部出現(xiàn)凹凸及孔口軸線偏差的因素，因此給施工帶來了較大困難。

處理方法：為確保正常施工，采用以孔口實(shí)際孔徑和孔口水平高差調(diào)整鋼管。

六、結(jié) 語

在近5個(gè)月的泄洪放空洞防滲加固施工中，施工人員克服施工工期緊、難度大、施工環(huán)境惡劣等困難，團(tuán)結(jié)拼搏、連續(xù)作戰(zhàn)、加班加點(diǎn)，保質(zhì)保量按期完成了泄洪放空洞的施工，較好地解決了泄洪放空洞原先存在的滲水嚴(yán)重、出口斷面面積收縮不夠等問題。在青山水庫除險(xiǎn)加固工程單位工程驗(yàn)收中，核定該單位工程施工質(zhì)量為優(yōu)良。