伍賢倫

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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長河壩泄洪洞灌漿施工技術(shù)探討

伍賢倫

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

長河壩水電站泄洪洞具有大斷面、大坡度的特征，需要在工期緊、強度高的情況下快速、高效、經(jīng)濟地完成各項施工任務(wù)。為此在灌漿施工中，采取了一系列施工技術(shù)措施解決了施工中的難題，滿足了工期和質(zhì)量要求。

長河壩水電站 泄洪洞 灌漿施工

1 工程概況

長河壩水電站泄水系統(tǒng)由三條泄洪洞和一條放空洞組成，均布置在右岸山體內(nèi)，從左至右依次為1#洞、2#洞、3#洞和放空洞。三條泄洪洞平行布置，過水斷面型式均為城門洞型?；炷烈r砌按照先邊墻和頂拱，然后底板的順序施工。

泄洪洞進口巖體呈弱風化，強卸荷水平深度20m～35m，弱卸荷水平深度64m～78.5m，以里為微新巖體。泄洪洞閘室基礎(chǔ)大部分置于弱風化、弱卸荷及微風化～新鮮花崗巖、石英閃長巖體上，少量置于強卸荷巖體上，基礎(chǔ)局部卸荷裂隙發(fā)育，影響地基穩(wěn)定。洞身段巖性為堅硬的石英閃長巖，微風化～新鮮，隨機發(fā)育輝長巖脈、石英脈、輝綠巖等，裂隙較發(fā)育。出口基礎(chǔ)巖性為花崗巖，大部分置于微風化～新鮮巖體上，局部為弱卸荷、弱風化巖體，但其穿插輝綠巖，巖體相對較破碎。

1#泄洪洞長度為1362.00m，隧洞斷面尺寸為14.0m×(16.0～19.0)m(寬×高)，進出口高程差為140.00m，隧洞坡比i=0.10279。2#和3#泄洪洞斷面尺寸均為14.0m×(15.0～18.0)m(寬×高)，進出口高程差均為162.50m，隧洞坡比分別為i=0.10848、i=0.10552。

泄洪洞施工工程量為固結(jié)灌漿15萬m，回填灌漿9萬m2，排水孔4萬m。本工程灌漿施工具以下特點：(1)預(yù)埋管數(shù)量大(約3萬根)；(2)臨建布置困難；(3)相互干擾嚴重；(3)工程量大、工期緊、強度高；(4)對洞室底板混凝土施工影響大。

本工程灌漿施工有以下難點：(1)泄洪洞施工山坡陡峭，施工通道布置困難，進出口邊坡開挖無法形成有效的施工平臺，主要臨建(集中制漿站)布置與原設(shè)計變化較大，現(xiàn)場布置困難；(2)受施工場地及條件限制，施工難度較大，對工程正常施工造成極大制約，導(dǎo)致后期施工壓力較大，要求混凝土襯砌和灌漿施工需同步快速、高效的作業(yè)，且需要科學組織、精心施工盡最大可能減少干擾，方可滿足總工期需求；(3)需充分考慮混凝土襯砌臺車的施工特點，設(shè)計出符合大斷面、大坡度、大跨度的鉆灌臺車，以滿足洞室灌漿及排水孔施工需要。

2 主要臨建布置

根據(jù)泄洪洞進出口的開挖情況揭示，因山勢較陡，無完整有效的施工平臺，灌漿臨建系統(tǒng)布置困難。由于設(shè)計調(diào)整開挖方案，原設(shè)計在進口邊坡高程1697m平臺和出口高程1510m平臺分別布置的600t和800t立式集中環(huán)保制漿站方案無法實施。如果在洞室內(nèi)布置臨時制漿系統(tǒng)將與混凝土襯砌產(chǎn)生極大干擾，搭拆頻繁且只能使用袋裝水泥，成本高及其不經(jīng)濟。

為解決該問題并結(jié)合本工程實際情況，充分利用泄洪洞與補氣洞之間的豎井通道，引進江西大地巖土工程有限公司生產(chǎn)的“XG-HZJ-60型臥式水泥儲灰罐制漿站”兩套，分別搭設(shè)在1#和2#補氣平硐(平洞斷面尺寸寬×高=9m×7m)中，通過泄洪洞豎井將0.5∶1原漿分別供送至1#、2#、3#泄洪洞的各灌漿點。制漿站主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 XG-HZJ-60型臥式水泥儲灰罐主要技術(shù)參數(shù)

該系統(tǒng)主要適合于廊道、地下洞室安裝使用，解決水泥卸車、碼放、保管、搬運、拆包等工作環(huán)節(jié)的困難。該制漿系統(tǒng)與立式儲灰罐集中制漿系統(tǒng)和搭設(shè)臨時制漿灰臺相比較，其施工工效可提高30%以上，生產(chǎn)成本可降低25%左右，具有設(shè)計合理、安全環(huán)保、節(jié)能降耗、操作簡單、計量準確、拆裝方便、降低成本、提高功效等特點。在灌漿量大、施工強度高，并充分考慮地質(zhì)條件和灌漿工程的特殊性及不確定性，I序孔灌漿突發(fā)單日注入量可達到400t。因此，制漿配漿系統(tǒng)的運輸保障難度較大，四臺制漿機基本可滿足各灌漿作業(yè)面的水泥漿液需求。

同時，施工用風的兩個氣壓站也建于兩個制漿站附近，每個氣壓站布置兩臺20m3的電動空壓機，主風管通過豎井到達各工作面，并在制漿站附近安裝一臺630kVA的變壓器即可滿足需求。施工用水可直接布置系統(tǒng)水即可，其布置簡便、快捷。

3 施工進度及強度分析

根據(jù)總工期安排，施工工期極其緊張且工序之間搭接緊密，要求在邊墻、頂拱混凝土襯砌完成后兩個月就需進行底板混凝土澆筑，因此灌漿及排水孔施工時間極為緊張。而且灌漿臺車軌道需利用澆筑臺車的軌道基礎(chǔ)，為此灌漿施工只能跟進施工，每條泄洪洞上下游各一個澆筑工作面，三條泄洪洞需布置六個工作面(六部鉆灌臺車)進行邊墻、頂拱的灌漿及排水孔施工。同時，設(shè)計優(yōu)化將底板有蓋重固結(jié)灌漿變更為無蓋重固結(jié)灌漿，并通過現(xiàn)場無蓋重固結(jié)灌漿試驗，取得了較好的效果。

三條泄洪洞灌漿施工工期不足10個月，固結(jié)灌漿平均月強度達到1.5萬m，高峰達2萬m，同時還需進行相應(yīng)部位的回填灌漿、排水孔施工。

4 預(yù)埋管施工

泄洪洞固結(jié)灌漿、回填灌漿及排水孔施工，其預(yù)埋管數(shù)量較大，根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗，預(yù)埋管施工成功率較低，對混凝土破壞較嚴重，且后期修補量較大。

為解決預(yù)埋管成功率不高、后期尋找困難的問題，經(jīng)過多方努力并在現(xiàn)場多次試驗，提出在混凝土澆筑的邊墻臺車、頂拱臺車上，根據(jù)灌漿或排水孔的設(shè)計孔位布置方式，焊接2cm長的φ16mm圓鋼作為孔位標志。預(yù)埋管(φ50mm或φ80mm鑄鐵管)套住圓鋼頭緊貼臺車模板，后部將預(yù)埋管與襯砌鋼筋用點焊或鐵絲綁扎的方式固定。因澆筑臺車脫模油缸行程為10cm，焊接的圓鋼頭對脫模及臺車行走不產(chǎn)生任何影響，且臺車脫模后將在混凝土表面留下小孔，為預(yù)埋管的找尋提供極好的參照。

泄洪洞頂拱澆筑臺車為9.1m長，預(yù)埋管的數(shù)量多達52個(固結(jié)灌漿24個、回填灌漿13個、排水孔15個)，現(xiàn)場試驗脫模后留下52個顯著的小孔，其中明顯看到預(yù)埋管36個，用榔頭輕輕敲擊小孔后發(fā)現(xiàn)了12個預(yù)埋孔，另外4個在小孔附近找到。通過后期對預(yù)埋管施工情況統(tǒng)計，其成功率高達99%以上，極大地減少了報廢孔的頻率，同時降低了封孔及混凝土的修補工程量，將質(zhì)量隱患降至最低。

5 灌漿臺車的設(shè)計及應(yīng)用

泄洪洞采用“先邊墻、后頂拱及灌漿、再底板”的施工方案，邊墻及頂拱分別采用邊墻、頂拱鋼模臺車進行混凝土澆筑，標準分段長度9.0m/段，局部進行調(diào)整。其中，邊墻混凝土采用臺車自帶提升系統(tǒng)入倉，頂拱混凝土采用泵送入倉，鋼模臺車合理布置工作窗提供混凝土振搗使用，且合理布置附著式振搗器進行輔助振搗，襯砌厚度較大洞段施工人員可在倉內(nèi)進行振搗。因為本工程泄洪洞為高速水流流道，邊墻和底板混凝土均為抗沖耐磨混凝土，其混凝土襯砌質(zhì)量要求高，施工工藝復(fù)雜，對模板技術(shù)要求高；洞室斷面大、坡度大，大斷面臺車的設(shè)計、制作、安裝、運行難度大；邊墻與頂拱混凝土標號不一，不利于一次性襯砌。為此，采用邊墻、頂拱臺車對邊墻和頂拱分別進行襯砌，并聯(lián)合專業(yè)臺車設(shè)計公司針對本工程特點進行臺車設(shè)計生產(chǎn)。

根據(jù)澆筑臺車的設(shè)計特點并充分利用其軌道支墩基礎(chǔ)，鉆灌臺車的設(shè)計需滿足大跨度、大坡度的要求。為此與專業(yè)臺車生產(chǎn)廠家聯(lián)合設(shè)計開發(fā)了雙卷揚牽引式(行走速度2m/min)鉆灌臺車，其跨度(軌間)距9.5m，長12m，利用螺旋千斤做支撐，卡軌器固定，防滑絲桿支撐，灌漿及排水孔施工的操作平臺156m2(長×寬=12m×13m)。

該臺車的使用，保證了洞內(nèi)鉆灌平臺的快速移動，免除了大量排架的搭設(shè)與撤除。每個臺車上布置四臺鉆孔機械、四臺灌漿機械及配套的儲漿機、配漿機和記錄設(shè)備，減少了鉆機移動、管線鋪設(shè)、灌漿站重復(fù)移動的輔助時間，提高了鉆孔功效。同時，由臥式自動集中制漿站進行獨立供漿，滿足了在大跨度、大坡度的洞內(nèi)施工需要，最大限度地減少了施工干擾，提高了灌漿功效。臺車平臺兩端設(shè)計的集水槽，能將鉆孔時流出的污水集中收集并通過排污管道排至指定地點，確保了現(xiàn)場安全文明施工和環(huán)保要求。

另外，臺車在設(shè)計上充分考慮了洞室內(nèi)的施工環(huán)境，其各個構(gòu)件均滿足12t吊車的起重能力，也滿足普通運輸車輛的裝載能力，主要構(gòu)件全部由高強度螺栓連接，安裝、拆卸方便，臺車重復(fù)使用率高。同時，合理、新穎的集成模塊化設(shè)計，降低了臺車在安裝、使用、拆卸過程中不安全事故發(fā)生的概率，與傳統(tǒng)施工工藝相比，大大降低了事故隱患。

6 灌漿施工

泄洪洞圍巖以花崗巖為主，局部斷層破碎帶卸荷裂隙較發(fā)育，特別是進出口段特別發(fā)育，裂隙連通性較好且充填物較少，局部裂隙張開度較大，固結(jié)灌漿注入量較大。

泄洪洞灌漿施工以常規(guī)的回填灌漿、固結(jié)灌漿為主，而且固結(jié)灌漿設(shè)計壓力不大。根據(jù)洞室混凝土襯砌“先邊墻、后頂拱及灌漿、再底板”的施工方案，若全部采用有蓋重固結(jié)灌漿，則灌漿施工需要二次進場，先施工洞室邊墻、頂拱部位的回填、固結(jié)灌漿，待底板混凝土澆筑后再進行底板固結(jié)灌漿施工。因泄洪洞坡度較大、水流速度快，邊墻及底板混凝土分別采用C40、C50抗沖耐磨混凝土，混凝土襯砌質(zhì)量要求高，不允許破壞，為此經(jīng)過現(xiàn)場試驗和借鑒其它工程經(jīng)驗，邊墻、頂拱部位采用有蓋重固結(jié)灌漿，底板采用無蓋重固結(jié)灌漿，灌漿施工完成后再進行底板混凝土澆筑，這樣保證了底板混凝土不進行預(yù)埋管施工，避免了各種施工干擾和機械碾壓破壞，保證了底板混凝土外觀的質(zhì)量要求。

固結(jié)灌漿鉆孔入巖深度為6m、9m、12m，以9m為主，分兩段施工，采用自下而上的灌漿方式，灌漿壓力有蓋重為0.5MPa、1.2MPa，無蓋重為0.3MPa、0.8MPa。邊墻及頂拱有蓋重固結(jié)灌漿鉆孔采用哈邁YXZ-10A全液壓坑道鉆機，底板無蓋重固結(jié)灌漿鉆孔采用D7鉆機。其中，無蓋重固結(jié)灌漿區(qū)域只要不影響其它施工作業(yè)，在墊層混凝土澆筑后就可以進行灌漿施工。

7 小結(jié)

7.1 利用臥式水泥儲灰罐集中制漿站，成功解決了因場地臨建布置困難的問題，充分利用了洞室狹小空間可就近布置，減少了管線路的鋪設(shè)，加快了施工進度，也減少了袋裝水泥人工裝卸和儲存，提高了經(jīng)濟效益，并且保證了灌漿安全、文明及環(huán)保要求等。不足之處是，散裝水泥的儲存量太小，只有增加水泥灰罐數(shù)量來解決。

7.2 利用在混凝土澆筑臺車模板上作標志，解決了預(yù)埋管成功率較低的問題，降低了鉆孔對襯砌混凝土及鋼筋的破壞，改善了混凝土外觀質(zhì)量，減少了混凝土缺陷修補工作量，降低了鉆材消耗，節(jié)約了施工成本，預(yù)埋管成功率高達99%以上。同時，底板采用無蓋重固結(jié)灌漿，增加了施工作業(yè)面，降低了后期施工強度；鉆孔機械使用D7，加快了施工進度，避免了對底板混凝土破壞，確保了混凝土的外觀質(zhì)量。

7.3 鉆灌臺車的開發(fā)利用，將為我局或其他單位在隧洞內(nèi)大跨度、大坡面鉆孔灌漿施工作業(yè)提供借鑒，使鉆孔、灌漿工作順利開展，使各工序之間相互交替作業(yè)有序、受控；同時提高了設(shè)備的工作效率，降低了施工人員的勞動強度，為今后類似的大跨度、大坡度地下洞室的基礎(chǔ)處理施工有重要的指導(dǎo)意義。

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2095-1809(2015)05-0090-03

伍賢倫(1971-)，男，重慶開縣人，高級工程師，西安礦業(yè)學院畢業(yè)，從事水利水電施工管理工作。