觀音巖水電站小斷面施工支洞封堵施工技術(shù)

陳建軍，宋迎爽

(中國水利水電第七工程局有限公司觀音巖項目部，四川 攀枝花，617012)

觀音巖水電站小斷面施工支洞封堵施工技術(shù)

陳建軍，宋迎爽

(中國水利水電第七工程局有限公司觀音巖項目部，四川 攀枝花，617012)

觀音巖水電站右岸高程985m灌漿平洞施工支洞封堵施工，充分應(yīng)用混凝土分區(qū)與滲水分期引排方案。施工完成后經(jīng)多次巡視，在主洞側(cè)相應(yīng)部位未發(fā)現(xiàn)滲水跡象。該支洞封堵施工方案的成功應(yīng)用，對類似工程施工有一定指導(dǎo)作用。

混凝土 滲水引排 洞室封堵 小斷面支洞 觀音巖水電站

1 工程概況

觀音巖水電站右岸高程985m灌漿平洞施工支洞，起始點位于大壩下游沿江路靠山側(cè)，路面高程1039.5m，終點位于灌漿平洞中部，高程為988.187m，設(shè)計全長734.5m，平均坡降系數(shù)為6.9%，設(shè)計斷面4.5m×5m(寬×高)。施工支洞內(nèi)部滲水很大，支洞開挖及主洞施工期間，在施工支洞內(nèi)設(shè)置了三級泵站，通過接力倒水方式將支洞內(nèi)的滲水抽排至洞外。

根據(jù)設(shè)計文件要求，右岸灌漿平洞內(nèi)壩基帷幕灌漿施工完成后，對施工支洞進行封堵。具體封堵施工項目為：從主洞與支洞交叉口向支洞方向澆筑12m長的堵頭混凝土，澆筑完成后對堵頭混凝土與支洞周邊接觸面進行回填灌漿。

堵頭混凝土采用地熱微膨脹水泥，設(shè)計標號為C2825W8F100?；炷翝仓绊毲宄蓜雍屯菇菐r塊，將巖面清理干凈，四周巖壁及混凝土面進行鑿毛處理，混凝土澆筑層厚為2m～3m。在距主洞襯砌外邊線75cm的支洞基巖面和距支洞堵頭外端75cm、1.5m處，各設(shè)置一道BWⅡ型環(huán)形膨脹止水；支洞內(nèi)封堵的12m范圍內(nèi)周邊布置砂漿錨桿B25，L=4.5m，間排距2.5m×2.5m，外露1.5m。

回填灌漿在混凝土澆筑完成7d后進行，預(yù)埋HDPE管，進回漿主管、排氣主管采用φ50×5mm，出漿支管、排氣支管采用φ32×3mm，灌漿材料采用普硅42.5純水泥漿，漿液水灰比0.5，灌漿壓力0.2MPa～0.3MPa。

2 施工支洞封堵施工難點

2.1 滲水與泵坑影響

施工支洞封堵施工需要將一級泵站的水泵坑全部回填，如不采取合理的排水方案與混凝土分區(qū)方案，封堵施工將存在重大安全隱患，而且滲水不斷，難以保證混凝土澆筑質(zhì)量。

2.2 小斷面影響

普通罐車進料口高度約為4.0m，頂拱設(shè)計高度僅為5m，寬度也僅4.5m，且洞內(nèi)還布置有電纜、排水管等，兩側(cè)與頂部安全距離較小。一級至三級泵站之間路面積水且破壞較為嚴重，進洞車輛難以掉頭，只能原路倒車出洞，對駕駛員的技術(shù)要求較高，存在較大安全隱患。

2.3 長距離影響

施工支洞全長734.5m，鄰標挖除洞口至洞內(nèi)約100m，剩余長度仍有634.5m。如考慮混凝土泵機布置在洞口接泵管至工作面，由于泵管過長可能造成多次堵管。同時，洞內(nèi)封堵施工期間未封堵段成為通風散煙的唯一通道，對封堵工作造成較大安全隱患。

3 混凝土分區(qū)與滲水引排方案設(shè)計

結(jié)合滲水大、內(nèi)低外高及封堵區(qū)域設(shè)有泵站的特點，混凝土分區(qū)必須與滲水的引排相結(jié)合，最終確定混凝土分為四個區(qū)進行澆筑(見圖1)。

3.1 第一階段路面設(shè)置擋坎,將路面積水全部匯集于泵坑中，繼續(xù)利用泵站抽排滲水，混凝土1區(qū)備倉，底部預(yù)埋兩根兩端分別設(shè)置閘閥的φ325mm鋼管，然后澆筑1區(qū)混凝土。

圖1 封堵混凝土分區(qū)剖面

3.2 第二階段改造路面設(shè)置的擋坎，使路面積水匯集于預(yù)埋的排水鋼管處，打開閥門，將所有洞內(nèi)滲水引排至灌漿平洞內(nèi)。抽干泵坑積水后拆除泵站，澆筑2區(qū)混凝土，要求2區(qū)混凝土頂部高于1區(qū)0.5m(3區(qū)備倉、澆筑時可拆除擋坎)。

3.3 第三階段拆除擋坎，澆筑3區(qū)和4區(qū)混凝土，支洞內(nèi)滲水通過1區(qū)預(yù)埋鋼管自流入主洞內(nèi)。

3.4 第四階段完成回填灌漿與二、三級泵站拆除等。首先進行回填灌漿施工，封堵混凝土與基巖之間縫隙。經(jīng)檢查合格后拆除工作面的電路和二、三級泵站及其他設(shè)備、材料，人工關(guān)閉支洞內(nèi)部排水鋼管的閥門，所有人員撤出施工支洞。人員通過其他廊道進入灌漿平洞，關(guān)閉該端的閥門，然后對預(yù)埋鋼管進行回填灌漿施工(見圖2)。

圖2 封堵段預(yù)埋排水管道及擋坎設(shè)置平面布置

4 堵頭混凝土施工方案

為克服施工支洞洞徑小、縱深長、路面狀況差及滲水大的問題，經(jīng)技術(shù)團隊討論，采用以下澆筑方案：

4.1 設(shè)備布置

在二、三級泵站之間的某一錯車道，布置一臺拖式混凝土地泵，接泵管入封堵倉號內(nèi)。在混凝土地泵旁布置一個集料斗，集料斗與混凝土地泵之間布置一臺小型液壓反鏟。

4.2 混凝土入倉方式

采用5t自卸汽車從拌和樓打料，水平運輸至施工支洞內(nèi)倒入集料斗中，小反鏟從集料斗中挖料倒入混凝土泵進料口，通過混凝土地泵將混凝土送入倉號。

4.3 堵頭混凝土施工

按照混凝土分區(qū)澆筑順序與滲水引排設(shè)計方案，分四個階段進行堵頭混凝土控制施工。

5 其他主要項目施工方案簡述

5.1 錨桿施工

首先搭設(shè)施工排架(單元尺寸為1.5m×1.5m×1.5m)，頂部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片形成操作平臺。根據(jù)現(xiàn)場情況量測放出孔位，采用手風鉆鉆孔(φ42mm，L=3m)，最后采用“先注漿后插桿”施工工藝進行施工。

5.2 排水管埋管施工

為滿足第二階段拆除泵站施工需要，需要在1區(qū)底部埋設(shè)兩趟連通支洞與主洞的φ325mm鋼管，兩端設(shè)閘閥。埋設(shè)時支洞側(cè)閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)，主洞側(cè)閘閥處于開啟狀態(tài)，直到堵頭混凝土澆筑完成前，支洞內(nèi)滲水仍由支洞內(nèi)抽排系統(tǒng)排出。堵頭混凝土澆筑完成且做好拆除泵站準備時，打開支洞側(cè)排水管閘閥，支洞內(nèi)滲水全部排放至主洞中。待泵站拆除完成后，再將兩側(cè)閘閥關(guān)閉，從主洞對排水管進行灌漿回填。

排水管埋設(shè)施工期間，需保證埋設(shè)位置相對干燥。首先采用B28架立筋將排水管固定好，然后澆筑堵頭混凝土，必須保證閘閥位于堵頭混凝土之外，且在支洞側(cè)做好濾網(wǎng)，避免小塊石進入排水管內(nèi)，從而影響排水效果。

埋管位置位于靠河側(cè)，即水泵坑對面，既不影響施工期間正常抽排水，也保證后期關(guān)閉閥門安全，同時便于后期水泵坑處回填。

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5.3 膨脹止水安裝

將需要粘貼膨脹止水的位置清除干凈，采用吸水性好的棉絲、棉布等將基巖面(混凝土面)表面的水擦干后，粘貼膨脹止水，同時隔斷滲水及飛濺水與膨脹止水接觸，避免混凝土澆筑前膨脹止水已膨脹。

5.4 模板施工

堵頭內(nèi)側(cè)在主洞內(nèi)安裝模板，埋管施工完成后根據(jù)埋管具體位置采用木板靈活補模，其他位置均采用組合鋼模板拼裝。主洞內(nèi)側(cè)設(shè)置架管背帶和必要水平架管支撐，支洞內(nèi)設(shè)置鋼筋拉桿，與錨桿焊接成整體。

堵頭外側(cè)在支洞內(nèi)安裝模板，首先考慮將埋設(shè)鋼管的路面段堵頭模板安裝好，混凝土澆筑至起拱位置后(進主洞預(yù)留洞口已全部封堵完)，然后拆除水泵坑邊緣平行于支洞軸線方向的模板，打開埋管閘閥，快速將一級泵站所有設(shè)備拆除，將二、三級泵站之間滲水通過擋坎攔截引排至埋管處。最后安裝平行于堵頭外側(cè)邊線水泵坑段模板，外側(cè)設(shè)架管背帶和支撐，內(nèi)側(cè)設(shè)鋼筋拉桿與錨桿和先澆段預(yù)埋插筋焊接成整體。

泵坑側(cè)澆筑至起拱位置后，統(tǒng)一安裝堵頭起拱以上模板，外側(cè)設(shè)架管背帶和支撐，內(nèi)側(cè)設(shè)鋼筋拉桿與錨桿和先澆段預(yù)埋插筋焊接成整體，泵管位置采用木板補模。

5.5 泵站、線路拆除施工

一級泵站需在第二階段予以拆除，工序上在路面堵頭混凝土澆筑完成起拱以下，泵坑混凝土回填施工之前，拆除時限為1天(兩班)，拆除時須將預(yù)埋排水管支洞側(cè)閘閥打開。

二、三級泵站需在堵頭混凝土施工完成且所有周轉(zhuǎn)材料全部撤出支洞后進行，同步拆除照明燈具及線路，最后安排不少于2名熟悉洞內(nèi)情況的人員，攜帶性能良好的手持照明燈進入支洞內(nèi)，將埋于堵頭混凝土中排水管支洞側(cè)的閘閥關(guān)閉。

6 質(zhì)量保證措施

6.2 預(yù)埋排水管道安裝必須足夠穩(wěn)定，混凝土澆筑至相應(yīng)高程時必須對埋管周邊加強振搗，避免或減少埋管與混凝土接觸面之間的滲水量。

6.3 膨脹止水粘貼時必須保證基巖面(混凝土面)平整、干燥、連續(xù)，混凝土覆蓋前避免與水接觸，保證膨脹止水效果。

6.4 新老混凝土接觸面需要鑿毛，新混凝土施工時必須加強振搗，避免或減少后期向主洞滲水。

6.5 混凝土泵長距離輸送混凝土可能造成堵管，入倉間隔時間超過混凝土初凝時間，應(yīng)按照施工縫處理，避免層間縫成為滲漏通道。

6.6 泵坑位置回填時，應(yīng)采取坍落度較小的混凝土，回填速度要快，大部分水趕出泵坑后再加強振搗。

6.7 頂拱混凝土回填，應(yīng)盡量填滿，頂部無法填滿部分通過回填灌漿解決。

7 安全保證措施

7.1 所有施工人員必須通過進場教育培訓(xùn)，經(jīng)考核合格方能上崗。

7.2 對工人做好安全交底，對存在隱患的部位必須重點介紹。

7.3 作業(yè)區(qū)所有人員必須正確使用、佩戴勞動保護用品。

7.4 現(xiàn)場兼職安全員負責監(jiān)督制止違章行為。

7.5 所有涉電作業(yè)必須由專職電工進行。

7.6 施工排架立桿必須座落在基巖上，斜撐、剪刀撐和掃地桿必須按規(guī)范搭設(shè)。

7.7 鉆孔過程中隨時注意施工排架的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)晃動較大時及時排查隱患。

7.8 洞內(nèi)濕度較大，可能存在漏電隱患，所有操作人員必須佩戴絕緣手套、穿絕緣膠底鞋。

7.9 洞內(nèi)光線較暗，需加強工作面照明效果，避免墜落、碰撞等傷害，進洞人員需穿戴含反光標示的衣物。

7.10 指揮交通人員應(yīng)站在安全區(qū)域，禁止站在車輛正后方和水泵坑邊緣。

7.11 所有進洞車輛燈光效果必須良好，照明系統(tǒng)存在隱患車輛嚴禁進洞。

7.12 錨桿鉆孔施工可能鉆出有壓水，鉆進過程中隨時觀察，出水后首先放緩鉆進速度，確定沒有傷害后才能正常鉆進。如水壓較大必須暫停施工，及時向領(lǐng)導(dǎo)回報。

7.13 認真做好施工安全記錄。

7.14 在施工過程中，對違背施工安全的行為應(yīng)及時制止并處罰。

8 結(jié)語

地下洞室開挖均存在大量的安全隱患，尤其是斷面小、縱深長、滲水大的洞室開挖，不僅進度難以控制，而且安全隱患突出。該方案的成功運用，證明它是一個成功的案例。隨著科技的日新月異，不久的將來會有更加先進的施工設(shè)備與施工工藝出現(xiàn)，屆時該方案將會成為歷史，不過在新技術(shù)尚未成型之前，該方案仍值得類似項目參考。

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