淺析水利工程的隧洞襯砌與灌漿施工

丁杰

【摘要】在水利工程中，隧洞襯砌和灌漿施工的質(zhì)量將會(huì)對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量帶來(lái)巨大的影響。為了能夠確保水利工程質(zhì)量，在文中結(jié)合具體施工實(shí)例就隧洞襯砌與灌漿施工方法進(jìn)行了介紹，以期為水利工程中隧洞襯砌和灌漿施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水利工程；襯砌；灌漿

一、隧洞襯砌

隧洞砼和鋼筋砼襯砌的施工可分為現(xiàn)澆，預(yù)填骨料壓漿和預(yù)制安裝等方法?，F(xiàn)僅討論現(xiàn)澆砼的襯砌方法。

首先簡(jiǎn)要介紹江西省貴溪市洋石橋水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程。洋石橋水庫(kù)座落在貴溪市天祿鎮(zhèn)流橋村，距貴溪市區(qū)27㏎，位于信江支流孟清河上。壩址以上控制流域面積5.0㏎2，該水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電和養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、溢洪道、灌溉涵管等建筑物組成。最大壩高26.6M，壩頂長(zhǎng)度147.0M，壩頂寬6.0M，壩頂高程72.6M。灌溉涵管為新建灌溉隧洞，位于大壩左端，由進(jìn)口段、閘室段、洞身段、出口池段及落地渡槽組成，總長(zhǎng)194.85M。隧洞進(jìn)口底板高程為51.0M，洞凈高1.6M，寬1.2M，拱頂半徑0.6M，采用現(xiàn)澆鋼筋砼襯砌，襯砌厚度0.3M，設(shè)計(jì)灌溉流量為0.86m3/S，隧洞為無(wú)壓式，長(zhǎng)153M。

（一）隧洞襯砌的分段與分塊

由于一般隧洞洞線較長(zhǎng)，縱向需要分段進(jìn)行澆筑。當(dāng)結(jié)構(gòu)上設(shè)與永久伸縮縫時(shí)，永久伸縮縫即可作為施工縫；當(dāng)永久縫間距過(guò)大或無(wú)永久縫時(shí)，則應(yīng)設(shè)施工縫分段澆筑，縫面亦需要進(jìn)行刷毛處理。分段長(zhǎng)度一般為6～18M，視地質(zhì)條件、隧洞斷面大小，施工方法及澆筑能力等因素而定。洋石橋水庫(kù)為了避免邊頂拱與底拱分兩次灌注產(chǎn)生兩條縱縫，保證隧洞砼的質(zhì)量，砼襯砌采取全斷面一次性整體澆筑法進(jìn)行，沿縱向每8M作為一個(gè)澆筑分段。澆筑時(shí)，按先澆底拱后澆頂拱的順序進(jìn)行。

通常分段澆筑的順序有：跳倉(cāng)澆筑，分段流水澆筑，分段留空擋澆筑等三種方式；襯砌施工在橫斷面上分塊進(jìn)行，一般分成底拱、邊拱和頂拱；其澆筑順序一般是先底拱后邊拱，再頂拱，其中邊拱和頂拱可以按分塊澆筑，也可以連續(xù)澆筑，視模板形式和澆筑能力而定。

（二）襯砌砼的澆筑

（1）模板架立：對(duì)于底拱，如果中心角不大，只需架立兩端模板，待砼澆筑后，用弧形樣板將表面刮成圓弧即可。當(dāng)中心角較大時(shí)，一般采用懸吊式模板，先立端部模板，再立弧形模板桁架，然后隨砼澆筑，逐漸從中間向兩旁安裝懸吊式模板。邊拱和頂拱可用木桁架模板，通常是在洞外先將木桁架拼裝好，運(yùn)入洞內(nèi)安裝就位后再安設(shè)面板。洋石橋水庫(kù)考慮到隧洞斷面小，空間窄的特點(diǎn)，模具采用鋼木混合型，模板采用木模板，加工成2×25×200㎝（厚×寬×長(zhǎng)）的形式。拱架采用10#槽鋼彎制而成，間距1.0M，拱架間用鋼筋連接。模板結(jié)構(gòu)保證有足夠強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性，模板表面光滑，不漏漿。 （2）鋼筋制作安裝： 鋼筋統(tǒng)一在洞外加工場(chǎng)制作，運(yùn)至工作面后全斷面一次安裝成型。鋼筋安裝位置、間距、保護(hù)層及各部位鋼筋大小尺寸，接頭焊接等1符合圖紙和規(guī)范要求。為了便于立筋，須預(yù)先在圍巖側(cè)壁打設(shè)一些短錨筋。 （3）襯砌砼的澆筑和封拱：在中小型隧洞施工中，運(yùn)送砼常用手推車或電車。當(dāng)澆筑底拱時(shí)，可在其腳手架上運(yùn)送砼直接傾倒入倉(cāng)。澆筑邊拱時(shí)，砼可由模板上預(yù)留的幾層窗口進(jìn)料，也可隨澆隨釘模板。澆筑頂拱時(shí)，砼在模板頂部預(yù)留幾個(gè)窗口進(jìn)料，順洞軸線方向倒退澆筑，邊澆邊退邊封閉窗口。如果澆筑段有一個(gè)相鄰段還未澆筑，就一直退到端部，最后由端部擋板上預(yù)留的小窗口進(jìn)料直到澆完為止。有條件的可用砼泵澆筑邊拱和底拱，既可解決在狹窄隧洞內(nèi)的運(yùn)輸問(wèn)題，又可提高砼的澆筑質(zhì)量。洋石橋水庫(kù)是利用隧洞旁的JZ350型攪拌機(jī)拌制的砼熟料，采用IT自卸翻斗車運(yùn)輸，斗車轉(zhuǎn)運(yùn)至工作面，人工鏟料入倉(cāng)。采用插入式振搗器振搗，兩側(cè)均勻上升。砼澆筑應(yīng)保持連續(xù)性，如果因故中止且超過(guò)允許間歇時(shí)間，須按工作縫處理，每一位置的振搗時(shí)間以砼不再明顯下沉、不出現(xiàn)水泡，并開(kāi)始泛漿為宜。砼表面一般在澆筑完畢后12～18小時(shí)開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14小時(shí)，在澆筑隧洞上部砼時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)好回填及固結(jié)灌漿管。 （4）施工縫施工： 洋石橋水庫(kù)隧洞砼襯砌每8M設(shè)一橫向施工縫，施工縫采用設(shè)置鍵槽，鍵槽處安放BW止水條進(jìn)行處理。施工縫處理時(shí)用高壓水槍對(duì)前段縫面砼進(jìn)行沖毛處理，做到砼表面無(wú)松動(dòng)，無(wú)灰漿浮渣，無(wú)乳皮及污染，再在凹槽上安放BW（‖）型止水條。砼澆筑時(shí)，在新舊砼交界附近澆筑約50㎝厚加大砂率2%和增大坍落度1～2㎝的接縫砼，以保證新舊砼結(jié)合良好。 （5）伸縮縫施工： 伸縮縫按設(shè)計(jì)要求沿洞縱向進(jìn)行設(shè)置，采用橡膠止水帶及瀝青杉板填塞處理。施工時(shí)舊砼表面保證平整。橡膠止水帶廠家直接采購(gòu)。在舊砼澆筑時(shí)設(shè)于設(shè)計(jì)要求位置，其鋪設(shè)、就位要準(zhǔn)確牢固，偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。橡皮止水帶搭接采用粘接法，粘接長(zhǎng)度不小于20㎜，確保搭接緊密不漏水，新舊砼間填塞瀝青杉板。

二、隧洞灌漿

隧洞灌漿有回填灌漿和固結(jié)灌漿兩種。前者是填塞巖石與襯砌之間的空隙，以彌補(bǔ)砼澆筑質(zhì)量的不足，一般只限于頂拱范圍內(nèi)；后者是為了加固圍巖，以提高圍巖的整體性和強(qiáng)度，范圍包括斷面四周的圍巖。為了節(jié)省鉆孔工作量，兩種灌漿都需要在襯砌時(shí)預(yù)留直徑38～50㎜的灌漿鋼管，并固定在模板上。灌漿管孔沿洞軸線2～4M布置一排，各排孔位交叉排列；此外還需要布置一些檢查孔，用以檢查灌漿質(zhì)量。灌漿必須在襯砌砼達(dá)到一定強(qiáng)度后才能進(jìn)行，并先進(jìn)行回填灌漿，隔7天后再進(jìn)行固結(jié)灌漿。灌漿時(shí)應(yīng)先用壓縮空氣清孔，然后用壓力水沖洗。灌漿在斷面上自下而上進(jìn)行，并利用上部管孔排氣。在洞軸線方向采用隔排灌注，逐步加密的方法。為了保證灌漿質(zhì)量和防止襯砌結(jié)構(gòu)的破壞，必須嚴(yán)格控制灌漿壓力。回填灌漿壓力為：無(wú)壓隧洞第一序孔用0.1～0.3Mpa；有壓隧洞第一序孔用0.2～0.4Mpa；第二序孔可增大1.5～2倍。固結(jié)灌漿的壓力，應(yīng)比回填灌漿的壓力高一些，以便巖石裂隙灌注密實(shí)。洋石橋水庫(kù)灌溉隧洞的回填灌漿和固結(jié)灌漿由專業(yè)施工隊(duì)完成，配置6名灌漿工人，2名技術(shù)人員，主要設(shè)備有：氣腿式Y(jié)T-28型鑿巖機(jī)一臺(tái)，臥式雙缸灌漿機(jī)一臺(tái)。在壓力鋼管段內(nèi)襯砌前先對(duì)涵管周圍大壩土體進(jìn)行固結(jié)灌漿，鋼管內(nèi)襯安裝后，鋼管與原砼涵管的空隙采用回填灌漿。在鋼筋砼襯砌段內(nèi)襯前先對(duì)涵管進(jìn)行固結(jié)灌漿，砼襯砌后與巖體及土體的空隙采用回填灌漿。

（一）回填灌漿

（1）回填灌漿施工工藝流程： 【方案上報(bào)】-﹛方案通過(guò)并獲得開(kāi)工令﹜→【準(zhǔn)備工作】-﹛人員，水，電，材料，設(shè)備等各項(xiàng)準(zhǔn)備﹜→【灌前壓水】-﹛灌漿孔總數(shù)的5﹪進(jìn)行灌前壓水﹜→【漿夜攪拌】-﹛按配比加水配置漿液﹜→【漿液灌注】-﹛壓力不小于0.2MPa﹜→【迸漿】-﹛漿液注入率小于0.4L/MIN時(shí)迸漿30MIN﹜→【該孔結(jié)束】-﹛0.5：1濃漿封孔，漿液返出孔口﹜→【再次灌漿】-﹛先施工︱序孔，后施工‖序孔﹜→【灌漿完成】-﹛灌漿工作完成﹜→【灌漿待檢】-﹛灌漿結(jié)束后7天進(jìn)行檢查﹜→【質(zhì)量檢查】-﹛按要求進(jìn)行壓水試驗(yàn)等質(zhì)量檢查﹜→【施工結(jié)束】-﹛經(jīng)檢查后質(zhì)量合格﹜ （2）施工方法： 在鋼管內(nèi)襯后或襯砌后可進(jìn)行回填灌漿。 1）施工順序：由低往高灌；2）沖洗：灌區(qū)施灌前根據(jù)情況進(jìn)行沖洗及外漏檢查；3）漿液攪拌：漿液攪拌采用高速攪拌機(jī)；4）漿液灌注：采用BW250/5，3SNS200/12灌漿泵；5）灌區(qū)劃分：根據(jù)建筑物的分布，按加密的原則劃分灌區(qū)；6）灌漿記錄：采用LHGY-2000電腦自動(dòng)記錄儀；7）技術(shù)要求：A、漿材：P.o425水泥素漿，必要時(shí)摻砂灌注；B、水灰比：采用0.5：1；C、灌漿壓力：按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行；D、停灌標(biāo)準(zhǔn)：灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，注入的漿量為0時(shí)迸漿5MIN即結(jié)束灌漿；E、其他：未提及部分執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》SL62-94； 8）質(zhì)量檢查：在回填灌漿完成7天后按設(shè)計(jì)要求的檢查項(xiàng)目進(jìn)行檢查。

（二）固結(jié)灌漿

（1）固結(jié)灌漿施工工藝流程與回填灌漿類似，因而不再贅述。 （2）固結(jié)灌漿施工方法：在鋼管內(nèi)襯或砼襯砌前先對(duì)涵管周圍巖石體及土體進(jìn)行固結(jié)灌漿。1）鉆孔：采用手風(fēng)鉆機(jī)鉆孔；2）灌前壓水：灌漿孔總數(shù)的5﹪進(jìn)行灌漿前壓水，壓水壓力為該管段灌漿壓力的80﹪；3）漿液攪拌：根據(jù)制漿站的漿液加水配制所需的漿液；4）漿液灌注：采用BW250/50，3SNS200/12灌漿泵；5）灌漿記錄：采用LHGY-2000電腦自動(dòng)記錄儀；6）技術(shù)要求：①漿材：灌漿土料的要求，塑性指數(shù)10～25﹪，粘粒含量20～45﹪，粉粒含量40～70﹪，砂粒含量小于10﹪，有機(jī)質(zhì)含量小于2﹪，可溶鹽小于8﹪，摻入15﹪水泥。②漿液：A、物理力學(xué)性能指標(biāo)：容重1.3～1.6T/m3，粘度30～100S，穩(wěn)定性小于0.1g/C，膠體率大于80﹪，失水量10～30M/30MIN。B、灌漿壓力小于49KPA。C、每次灌漿量為0.3～0.5m3。7）封孔：當(dāng)漿液升至孔口，經(jīng)連續(xù)復(fù)灌三次不再吃漿，即可終止灌漿。8）質(zhì)量檢查：在該地段的固結(jié)灌漿完成7天后按設(shè)計(jì)要求的檢查項(xiàng)目進(jìn)行檢查。

洋石橋水庫(kù)灌溉隧洞分部工程包括41個(gè)單元工程，經(jīng)承包人自檢，監(jiān)理平檢，建設(shè)方終檢，政府質(zhì)量監(jiān)督站復(fù)核均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，2010年12月21日通過(guò)竣工驗(yàn)收。