水庫導(dǎo)流洞施工的技術(shù)研究

鄭楚建 毛惠興

【摘要】文章通過某水庫導(dǎo)流洞施工實(shí)例，從隧洞的爆破開挖、初期支護(hù)、鋼筋制安、混凝土襯砌及回填灌漿等幾個(gè)方面闡述了隧洞施工工藝和技術(shù)，以期為類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】隧洞；施工工藝；施工技術(shù)

1、工程基本情況

某水庫位于某縣河上游，主要建筑物為攔河大壩、溢洪洞、導(dǎo)流洞、發(fā)電洞及發(fā)電廠房等。在大壩填筑前，必須先進(jìn)行施工導(dǎo)流，導(dǎo)流洞位于大壩右壩坡坡腳處，進(jìn)口底板高程為2779.0m，出口底板高程為2778.1m，設(shè)計(jì)洞徑5.0×7.9m，洞內(nèi)坡降為1/200，導(dǎo)流洞長184.87m。山體自然坡度36°～45°，進(jìn)口段岸坡為62°左右。洞室最大高差89m左右。整體邊坡較穩(wěn)定，地表植被較發(fā)育，洞軸線走問NE85°。

2、工程地質(zhì)

導(dǎo)流洞圍巖地質(zhì)為三疊系中統(tǒng)青灰-黑灰色中厚-厚層細(xì)粒長石砂巖夾黑灰色粉砂巖、板巖，巖體裂隙較發(fā)育，多為層狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ-Ⅳ級，強(qiáng)風(fēng)化層厚度3-5m，弱風(fēng)化層厚度5-6m?？傮w巖體較為完整，但出口段強(qiáng)風(fēng)化層巖體完整性差，多為層狀-碎裂結(jié)構(gòu)。

3、導(dǎo)流洞開挖施工方案

3.1 施工排水及洞口處理

采用明排方法處理巖體內(nèi)裂隙滲透水或施工棄水，即使用潛水泵將廢水直接抽排到洞外棄水區(qū)。導(dǎo)流洞進(jìn)洞之前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求做好坡頂排水，并加固邊坡，同時(shí)清理開挖時(shí)影響范圍內(nèi)的危石。由于洞口處巖體比較軟弱，其易破碎，成洞條件較差，因此，需進(jìn)行一定的 支護(hù)和加固，以確保進(jìn)洞的安全性，然后開挖洞口。用鋼拱架支護(hù)洞口，其制作采用的是18號工字鋼，鋼拱架之間的距離保持50到80cm，并用錨桿固定周邊。因?yàn)槎茨槻黄秸?使用漿砌石回填洞口側(cè)面。洞臉打錨桿掛網(wǎng)噴護(hù)，錨桿為Ф25鋼筋，間距為1.0m，長度3m，鋼筋網(wǎng)采用ф8鋼筋，噴射混凝土厚度10cm，間距15cm。洞口伸出洞臉1.5m。將洞臉掛網(wǎng)噴護(hù)范圍控制在距洞口3m范圍之內(nèi)。

3.2 導(dǎo)流洞洞身段開挖施工方案

導(dǎo)流洞洞身段開挖采用目前比較流行和實(shí)用的鉆爆法施工，因?qū)Я鞫磾嗝孑^大，根據(jù)施工總進(jìn)度安排和地質(zhì)情況，采用分期、分段開挖方法。先開挖洞室上半部分，待上半洞全部噴錨支護(hù)完畢后再進(jìn)行下半洞開挖支護(hù)，以保證下半洞的施工安全。由于洞身較短，不需設(shè)施工支洞。下半洞開挖采用光面爆破法施工，一次成型。鉆爆法施工工藝包括爆破參數(shù)確定→臺車就位→測量放線→鉆炮孔→爆破→通風(fēng)排險(xiǎn)→出渣等工序。

3.2.1 爆破參數(shù)的確定

在進(jìn)行爆破試驗(yàn)時(shí)，需結(jié)和項(xiàng)目地質(zhì)條件，以及圍巖類別，進(jìn)行合理計(jì)算，確定裝藥量、炮孔數(shù)量、位置等基本爆破參數(shù)，以確保爆破設(shè)計(jì)方案的合理性、科學(xué)性，確保爆破設(shè)計(jì)的光爆半孔率不小于70-80%。

3.2.2 測量、鉆孔、裝藥及聯(lián)網(wǎng)爆破

在開挖掌子面上進(jìn)行測量放線，并按照設(shè)計(jì)圖紙對輪廓線、開挖高程、中線進(jìn)行確定，根據(jù)爆破設(shè)計(jì)方案，使用氣腿式Y(jié)T28型風(fēng)動鑿巖機(jī)，進(jìn)行鉆孔定位，鉆孔直徑為42mm。鉆孔位置偏差不能超過5cm。

鉆孔結(jié)束后，使用高壓風(fēng)吹掃干凈炮孔，在炮孔口處防置好藥卷，使用2#硝銨巖石炸藥作為孔內(nèi)炸藥，用木質(zhì)炮棍將藥卷推到炮孔深處。裝藥后，用提前拌制好的炮泥封堵嚴(yán)實(shí)各個(gè)炮孔。

爆破時(shí)采用毫秒微差爆破法，掏槽孔、輔助孔、周邊孔、底邊孔、底角孔全部采用塑料導(dǎo)爆管進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，最后用電雷管和爆破器引爆。為保證各類炮眼之間的起爆時(shí)差，增強(qiáng)起爆效果，爆破依次按項(xiàng)目中所示毫秒雷管1號、3號、5號、7號、9號、11號的段位順序依次起爆。

3.2.3 通風(fēng)排險(xiǎn)及出渣

炮孔炸藥引爆后，采用軸流式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)力通風(fēng)，以排除和沖淡爆破產(chǎn)生的有害氣體和粉塵，補(bǔ)充新鮮空氣。通風(fēng)后立即接通照明線路，處理啞炮、排除浮石，確定工作面無安全隱患后，方可出渣。出渣是直接關(guān)系到工作效率和施工進(jìn)度的關(guān)鍵工序。本工程因隧洞斷面較大，用兩臺ZL50C型裝載機(jī)出渣，集中堆放，每輪出渣時(shí)間基本控制在1-2個(gè)小時(shí)以內(nèi)。

4、導(dǎo)流洞初期支護(hù)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地質(zhì)專家判定的圍巖類別，導(dǎo)流洞為Ⅳ類圍巖，隧洞全斷面采用噴錨掛網(wǎng)和鋼拱架聯(lián)合支護(hù)。鋼筋網(wǎng)采用？準(zhǔn)8鋼筋，間距20cm；錨桿采用？椎25鋼筋梅花型布置，間排距2.0m，伸入基巖3.0m；鋼拱架采用16號工字鋼制作；噴射混凝土標(biāo)號為C20，厚度10cm。上半洞初期支護(hù)時(shí)，拱架底部立于上半部堅(jiān)硬的巖石底上，并用鎖腳錨桿鎖定。下半洞每一循環(huán)開挖出渣結(jié)束后，立即將拱架支腿接長至下半部巖石地面上，錨桿鎖定后立即掛網(wǎng)噴護(hù)，將巖面封閉，避免巖石風(fēng)化塌方。

根據(jù)開挖循環(huán)進(jìn)尺，以及開挖后圍巖條件，確定鋼拱架支撐之間的距離，將其控制在50到100cm范圍內(nèi)。貼著開挖面安裝拱架支撐，并用噴射混凝土填充與圍巖之間的空隙。如果空隙較大，先用工字鋼將巖面支撐住，然后，噴射混凝土填充飽滿。拱架支撐需正交于洞軸線，且處于同一水平面，將柱腳設(shè)置在完整的巖面上，同時(shí)連接上錨桿，以及噴射混凝土的鋼筋網(wǎng)，拱架支撐要設(shè)置在永久襯砌斷面外面。

5、澆筑導(dǎo)流洞洞身混凝土

洞身混凝土施工包括以下各環(huán)節(jié)：安裝模板、澆筑混凝土、施工放樣、安裝擋頭模板和止水帶、拆模、養(yǎng)護(hù)、以及綁扎鋼筋等。由于導(dǎo)流洞長度只有184.87m，初于施工成本的考慮，采用組合鋼模跳倉澆筑混凝土襯砌，從進(jìn)口開始每隔9.1m襯砌一塊跳倉，對于單節(jié)洞身，其澆筑分二次完成，先進(jìn)行底板襯砌，然后進(jìn)行邊墻和頂拱的襯砌。

窗體頂端

5.1 基面處理

在底板混凝土澆筑之前，先用高壓風(fēng)配合人工清理底板雜物及浮石，灑水潤澤，基面在混凝土澆筑之前保持潔凈和濕潤。在兩側(cè)墻及頂拱綁扎鋼筋前，先用高壓水將頂拱及兩側(cè)墻基面沖洗干凈。

5.2 鋼筋制安

鋼筋在加工前做材質(zhì)試驗(yàn)，并將表面油漬、漆污、銹皮、鱗銹等用風(fēng)砂槍除凈。施工所用鋼筋均按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诩庸S加工成型后運(yùn)至洞內(nèi)，搭設(shè)鋼筋架，按順序綁扎成型。在鋼筋架設(shè)安裝之后，及時(shí)加以固定保護(hù)，避免發(fā)生錯(cuò)亂和變形。為了保證混凝土保護(hù)層必要的厚度，在鋼筋與模板之間設(shè)置墊塊。鋼筋安裝完畢后經(jīng)監(jiān)理工程師檢查，確認(rèn)符合施工圖要求并簽發(fā)開倉證后方可安裝模板和澆筑混凝土。

5.3 模板安裝

模板采用組合鋼模支撐，側(cè)墻采用P6015鋼模組合，鋼管對頂；拱頂采用P1015鋼模組合，其上鋪設(shè)0.5mm鐵皮。根據(jù)混凝土對模板側(cè)壓力的計(jì)算，水平橫撐鋼管間距為750mm，立柱鋼管間排距為600mm。

模板支撐主要采用48鋼管、對拉錨筋、花籃螺栓等加固、支撐，各立柱間布置雙向水平撐，上下共兩道，并適當(dāng)布置垂直剪刀撐。立模前在模板表面涂刷脫模劑。模板安裝嚴(yán)格按施工詳圖測量放樣，并有臨時(shí)固定措施。模板之間的接縫平整嚴(yán)密，逐層校正下層偏差，使模板下端無 “錯(cuò)臺”現(xiàn)象。施工完畢后，用高壓風(fēng)、水槍沖洗沾著泥土、鐵屑、油漆、油漬等雜物，以保證倉面清潔。

5.4 混凝土澆筑

混凝土采用攪拌站集中拌合，拌合站攪拌強(qiáng)度為35m3/h，用5 m3混凝土攪拌車運(yùn)至施工現(xiàn)場，卸入混凝土輸送泵，再輸送至澆筑倉位。施工配合比嚴(yán)格遵守由試驗(yàn)確定并經(jīng)監(jiān)理單位批準(zhǔn)的混凝土配合比?；炷猎谶\(yùn)輸過程中不能發(fā)生分離、漏漿、嚴(yán)重泌水等現(xiàn)象?；炷翝仓匆?guī)范要求的厚度、次序方向分層進(jìn)行，每層澆筑厚度不大于30cm，隨澆隨平。振搗器應(yīng)按一定順序振搗，防止漏振、重振。底板用Φ70插入式振搗器振搗，側(cè)墻用Φ50插入式振搗器和附著式振搗器同時(shí)振搗，頂板采用附著式振搗器振搗。混凝土澆筑完畢后，18～24h后開始灑水養(yǎng)護(hù)。

6、回填灌漿

在頂拱120°范圍內(nèi)，灌漿回填0.16萬m2 的導(dǎo)流洞，其灌漿方法使用填壓式。灌漿壓力控制在0.2～0.3MPa，回填灌漿排距及孔距保持3m。在進(jìn)行相應(yīng)部位的回填灌漿之前，需確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。鉆孔成孔后，對混凝土厚度，以及空腔尺寸進(jìn)行測量和記錄。當(dāng)灌漿孔在設(shè)計(jì)規(guī)定壓力下停止吸漿后，即完成回填灌漿。完成灌漿施工后，將孔內(nèi)積水和污物排除干凈，并抹平封孔。

7、結(jié)束語

該水庫導(dǎo)流洞工程存在工期緊、任務(wù)重、施工難度大等特點(diǎn)。由于每一套施工技術(shù)都受工程實(shí)際狀況、地質(zhì)環(huán)境、圍巖類別等具體情況的影響，因此實(shí)際操作應(yīng)用的施工技術(shù)也必然存有差別，必須具體問題具體對待。本文通過介紹導(dǎo)流洞的施工工藝、施工技術(shù)及過程，期待能為工程技術(shù)人員在隧洞施工的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累方面有所啟示。

參考文獻(xiàn)：

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