阿湖水庫排沙泄洪洞襯砌工程施工技術(shù)分析

金 鑫

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,新疆 烏魯木齊 830000）

1 引言

施工工藝對(duì)施工質(zhì)量影響較大,為了保障阿湖水庫除險(xiǎn)加固工程施工質(zhì)量,對(duì)排沙泄洪洞襯砌施工方案進(jìn)行分析。阿湖水庫主要建筑物由大壩（粘土心墻壩）、左岸1#放水洞和2#泄洪洞,左岸溢洪道和排沙泄洪洞組成。加固后水庫死水位1563.50 m,正常蓄水位1574.00 m,設(shè)計(jì)洪水位1574.99 m,校核洪水位1575.86 m,死庫容667 萬m3,總庫容2998 萬m3。主要任務(wù)是攔蓄布谷孜河洪水和冬閑水,解除該流域的洪水、干旱雙重重災(zāi),保證英阿瓦提水電站引水發(fā)電,同時(shí)結(jié)合養(yǎng)殖、旅游。

2 工程概況

排沙泄洪洞位于大壩右岸,主要由引渠段、閘井段、漸變段、無壓洞身段、泄槽段等部分組成?；炷烈r砌施工主要是指漸變段、無壓洞段的混凝土施工。

3 排沙泄洪洞地質(zhì)情況及襯砌方案

3.1 工程地質(zhì)情況

排沙泄洪洞無壓洞身段洞軸線方向177°,洞頂上覆巖體厚6 m～30 m,巖性為新近系上新統(tǒng)礫巖（N2）,巖層產(chǎn)狀65°NW ∠85°,中厚層結(jié)構(gòu),泥鈣質(zhì)膠結(jié),裂隙不發(fā)育,局部發(fā)育少量層間裂隙,局部賦存少量基巖裂隙水,水量隨季節(jié)發(fā)生變化。

隧洞軸線與圍堰走向近于正交且?guī)r層傾角陡立,對(duì)隧洞圍堰穩(wěn)定有利。洞身上覆巖體厚6 m～30 m,大部分處于微風(fēng)化-若風(fēng)化帶內(nèi),以Ⅲ～Ⅳ類圍巖為主,呈次塊狀～鑲嵌結(jié)構(gòu)。進(jìn)口段受開挖斷面型式影響及出口段上覆巖體較薄巖體呈碎裂結(jié)構(gòu),為Ⅴ類圍巖。

樁號(hào)排0+007～0+082 m 段為Ⅲ類圍巖,洞身位于微風(fēng)化帶內(nèi),圍巖呈次塊狀結(jié)構(gòu),圍巖彈性抗力系數(shù)KO=20 MPa/cm,堅(jiān)固系數(shù)fk=1.5～2.0, 一次支護(hù)采用噴錨掛網(wǎng)支護(hù)；排0+082～0+110 m 段為Ⅳ類圍巖,圍巖彈性抗力系數(shù)KO=10 MPa/cm～12 MPa/cm,堅(jiān)固系數(shù)fk=1.0～1.2。排0+000～排0+007、排0+110～排0+125.852 段Ⅴ類圍巖, 圍巖彈性抗力系數(shù)KO=4 MP/cm～6 MPa/cm,堅(jiān)固系數(shù)fk=0.8～1.0；Ⅳ～Ⅴ類圍巖一次支護(hù)需采用噴砼,系統(tǒng)錨桿及加鋼筋網(wǎng),剛性支護(hù),并澆筑砼襯砌。開挖過程中局部可能存在少量基巖裂隙水,施工注意及時(shí)排水[1-2]。

排沙泄洪洞隧洞工程特性見表1。

表1 隧洞工程特性

3.2 襯砌方案

排沙泄洪洞漸變段斷面型式為方變圓形,凈斷面尺寸5.1 m×6.6 m（寬×高）；無壓洞身段斷面型式為城門洞形,凈斷面尺寸由3 個(gè)斷面組成。漸變段底板高程1558.200 m,洞長7.0 m,洞底縱坡i=0.043；無壓洞身段進(jìn)口高程為1558.200 m,出口高程1554.134 m,洞長118.852 m,洞底縱坡i=0.03,洞身混凝土為全斷面襯砌,總襯砌混凝土長度為125.852 m,混凝土襯砌量為1260 m3,襯砌混凝土具體工程量見表2。

表2 襯砌混凝土特性及工程量表

4 施工方案分析

4.1 施工工序

排沙泄洪洞洞身襯砌分四層進(jìn)行澆筑,首先進(jìn)行底板墊層澆筑,其次進(jìn)行底板及倒角混凝土澆筑,然后澆筑兩側(cè)邊墻,最后澆筑隧洞頂拱。底板、邊墻及頂拱澆筑均采用組合鋼模板施工,采用搭設(shè)Φ48 腳手架鋼管作為支撐架,襯砌底板及邊墻從排沙泄洪洞進(jìn)口向出口逐倉進(jìn)行施工；襯砌頂拱則從排沙泄洪洞出口向進(jìn)口逐倉進(jìn)行施工（即從下游向上游施工順序施工）。洞身段混凝土施工程序見圖1。

圖1 洞身段混凝土施工程序框圖

4.2 洞身混凝土施工

4.2.1 混凝土分層分塊

（1）混凝土分層

洞身混凝土分四層澆筑：先澆筑底板及倒角混凝土（包含底板墊層）,再澆筑兩側(cè)邊墻,最后澆筑頂拱混凝土。已澆底板墊層混凝土做為澆筑邊墻及頂拱混凝土?xí)r的運(yùn)輸通道。

（2）混凝土分塊

排沙泄洪洞洞身段長125.852 m（樁號(hào)排0+000.000～排0+125.852 m）,共分14 塊,其中漸變段1 塊,無壓洞身段13 塊。每個(gè)澆筑塊分4 層澆筑,第一層澆筑底板墊層,第二層澆筑底板及倒角,第三次澆筑兩側(cè)邊墻,第四次澆筑頂拱混凝土。分層分塊見表3。

表3 排沙泄洪洞洞身混凝土澆筑分塊特性表

4.2.2 混凝土施工

（1）施工縫面處理

施工縫面處理包括建基面、施工縫面、永久伸縮縫面等的處理。建基面施工前按要求清除浮動(dòng)巖石,鑿除尖角及倒坡,清除石渣和積水。施工縫面人工鑿毛,清除縫面污染體。永久伸縮縫面按要求粘貼硬質(zhì)閉孔泡沫板。襯砌砼澆筑下層前,先鋪設(shè)一層厚2 cm 左右的砂漿。

（2）混凝土澆筑施工

根據(jù)襯砌砼結(jié)構(gòu)形式,將每段砼分四層施工：底板墊層、底板和邊墻及頂拱,先將底板澆筑完成,再利用鋼模板進(jìn)行邊墻及頂拱混凝土澆筑。

①底板混凝土澆筑（包含墊層）

混凝土采用12 m3砼罐車運(yùn)輸至排沙泄洪洞進(jìn)（出）口混凝土汽車泵前,經(jīng)泵直接送入倉,按平鋪法施工,鋪料厚度為30 cm～50 cm,采用Φ50 軟軸振搗器進(jìn)行振搗。

②邊墻、頂拱混凝土澆筑

全斷面襯砌邊墻、頂拱澆筑時(shí),由模板上預(yù)留的工作窗口進(jìn)料。邊墻襯砌施工時(shí),混凝土泵管經(jīng)模板頂部進(jìn)料,下料高度不大于150 cm,人工平倉振搗,采取分層平鋪的方式澆筑,每層輔料厚度40 cm～50 cm,兩側(cè)對(duì)稱下料,均勻上升?；炷琳駬v需滿足相關(guān)要求,此處不再贅述。底板混凝土澆筑超前邊頂拱。

頂拱砼澆筑時(shí),在頂拱模板頂部預(yù)留高度低于巖面15 cm～20 cm 的 3 個(gè)進(jìn)料口,進(jìn)料口埋設(shè)Φ159 導(dǎo)管。導(dǎo)管應(yīng)采用鋼筋固定于模板和巖面間。同時(shí),在頂部最高處埋設(shè)檢查（排氣）管（Φ48）。當(dāng)排氣管有漿液流出時(shí),表明已填滿混凝土。

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)與拆模

①模板拆除。非受力施工縫和結(jié)構(gòu)面在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa 以上即可拆除模板；頂拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度可拆除模板。

②混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完畢后12 h～18 h 開始養(yǎng)護(hù),因受施工環(huán)境的影響,養(yǎng)護(hù)采用涂刷兩邊混凝土養(yǎng)護(hù)劑方式進(jìn)行。

③施工過程中注意隧洞口的封閉,確保洞內(nèi)溫度適宜穩(wěn)定,避免穿堂風(fēng)的出現(xiàn),造成混凝土干裂現(xiàn)象。

4.3 灌漿工程

4.3.1 回填灌漿工程

（1）施工說明

①襯砌混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%,及時(shí)進(jìn)行回填灌漿。

②灌漿結(jié)束后,為防止?jié){液倒流,仰孔閉漿待凝時(shí)間不少于24 h。

③灌漿時(shí)應(yīng)密切注視變形。

④灌漿應(yīng)分段進(jìn)行,每段長度小于50 m。

⑤灌漿前應(yīng)檢查施工縫和混凝土缺陷,及時(shí)處理可能漏漿的部位。

（2）鉆孔與灌漿

①預(yù)埋管：采用在混凝土襯砌時(shí)預(yù)埋灌漿管的方法,預(yù)埋管采用鋼管并牢固固定,管口采用棉布封堵和位置標(biāo)識(shí)。回填灌漿在洞頂120°范圍內(nèi)布置,間、排距2 m,梅花型布置,鉆孔深入巖石10 cm,并測記混凝土厚度和空腔尺寸。

②灌漿：灌漿分為二序進(jìn)行。一序孔灌漿水灰比為0.5∶1的水泥漿,二序孔為1∶1、0.5∶1 兩個(gè)比級(jí)的水泥漿。灌漿設(shè)計(jì)壓力為0.3 MPa。

③規(guī)定壓力下灌漿孔停止吸漿,并繼續(xù)灌漿10 min 即可結(jié)束。

4.3.2 固結(jié)灌漿工程

（1）施工說明

在回填灌漿結(jié)束7 d 后進(jìn)行固結(jié)灌漿,漿液采用3、2、1、0.5 四個(gè)比級(jí),無壓洞身段全斷面進(jìn)行固結(jié)灌漿,孔間、排距2.0 m,深入圍巖2.5 m,梅花型布置,設(shè)計(jì)灌漿壓力為0.5 MPa（以現(xiàn)場試驗(yàn)確定灌漿壓力）。

（2）沖洗及壓水試驗(yàn)

沖洗采用3/4 寸高壓皮管,用高壓風(fēng)水聯(lián)合對(duì)孔壁進(jìn)行沖洗,把孔內(nèi)沉碴沖洗干凈,并測定實(shí)際孔深。沖孔采用脈動(dòng)式,洗至回水澄清并延續(xù)10 min 方可,壓力為灌漿壓力的80%,并不大于1 MPa。當(dāng)鄰有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束不足24 h,不得進(jìn)行裂隙沖洗。壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法,流量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為10%。

（3）灌漿

①灌漿方法：采用單孔灌漿法。

②灌漿順序：固結(jié)灌漿應(yīng)按環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進(jìn)行。

③灌漿壓力為0.5 MPa。

④開灌水灰比為3∶1,然后按3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1 逐級(jí)變濃。

⑤結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)與封孔：當(dāng)注入率不大于0.4 L/min 時(shí),繼續(xù)灌注30 min,灌漿即可結(jié)束。

5 結(jié)語

根據(jù)阿湖水庫排沙泄洪洞實(shí)際情況,對(duì)溢洪洞漸變段、無壓洞段的混凝土襯砌施工方案進(jìn)行簡要分析。排沙泄洪洞主要為中厚層礫巖,裂隙不發(fā)育,局部發(fā)育少量層間裂隙且存在基巖裂隙水采用分層、分塊澆筑的施工方案,從混凝土施工、回填灌漿兩個(gè)方面對(duì)主要施工工藝進(jìn)行分析,在排沙泄洪洞襯砌工程實(shí)施過程中嚴(yán)格按照施工工藝要求進(jìn)行,保障施工質(zhì)量和安全。方案通過專家論證,項(xiàng)目順利竣工,取得了較好的工程效果。