青山水库泄洪放空洞防渗加固技术

蔡红娟

（浙江省杭州市青山水库管理处，311305,临安）

一、工程概况

青山水库位于杭州市西郊临安市境内的东苕溪主干南苕溪中游，泄洪放空洞位于青山水库大坝左岸，全长203.85 m，其中隧洞段长度为134.0 m，泄洪管段长度为69.85 m。泄洪放空洞进口底高程为16.5 m，隧洞上游设4.0 m长的渐变段，由进口处的3.2 m×4.0 m断面渐变为4.0 m直径的圆洞，渐变段下游的圆形隧洞长度为 128.0 m，纵坡 1/300，采用#200混凝土衬砌，衬厚40 cm。隧洞桩号0+134.0 m处下游接直径4.0 m的泄洪管，自隧洞出口后在20.0 m处转弯，在厂房装配场下通过，出口处建有控制闸室，设有弧形钢闸门。控制闸室位于主厂房下游副厂房左侧，闸底高程11.0 m，闸后建有导墙与消力池。泄洪洞具有发电引水要求，在泄洪洞出口设岔管引水至厂房发电。

在2003年实施的青山水库除险加固工程中，对泄洪放空洞再次进行防渗加固处理，达到了较好的效果。

二、泄洪放空洞存在的主要问题

1.隧洞内衬砌混凝土老化、漏水及钢筋锈蚀严重

泄洪放空洞担负着泄洪、发电及灌溉任务，经受流速达12.3 m/s的考验，经过数十年运行，隧洞衬砌老化，洞内出现多处裂缝，漏水严重，虽然1998年经灌浆处理后，隧洞情况得到了改善，但不能从根本上解决隧洞混凝土老化、漏水严重等问题。在2000年年底安全鉴定自查中发现洞身26条伸缩缝表面均有渗水现象，其中有3条裂缝渗水相对较严重。

2.泄洪洞出口断面面积收缩不够

泄洪洞直径4.0 m，出口段孔口尺寸为 3.0 m×4.0 m，断面收缩率为95.5%，收缩不够。《水工隧洞设计规范》规定，对于有压的泄洪洞，为防止隧洞出口产生负压，隧洞出口断面面积一般为泄洪洞洞身断面积的70%～85%，而本泄洪洞出口断面面积为95.5%的洞身断面积，不满足规范要求，容易产生空化等问题，需进行处理。

三、防渗加固设计方案

针对泄洪放空洞存在的各种问题，采用钢衬加固形式进行防渗加固。先凿除泄洪洞原有衬砌表层疏松混凝土5 cm，并采用钢板衬砌，衬后洞径由4.0 m缩小至3.9 m。钢板采用16 Mn钢，厚度10 mm。

钢板与洞之间采用C15混凝土回填，并进行接触和回填灌浆处理，回填灌浆排距5.0 m，每排包括顶拱共3孔，孔深深入原衬砌混凝土内10 cm，灌浆压力0.2 MPa；接触灌浆排距2.5m，每排6孔，灌浆压力不大于0.1 MPa。

为保证隧洞段钢衬抗外压稳定性，隧洞段钢板与岩体间加设φ25 mm锚杆连接，每断面布置6根，间距3.0 m，单根长度3.0 m。

泄洪管出口段由直径为3.9 m的圆形缩小为3.0 m×3.0 m方形，以改善隧洞抗空化性能。

四、防渗加固工程措施

1.凿除混凝土

采用人工凿除，凿除时，凿面需均匀平整，不漏凿欠凿。将凿好的混凝土面冲洗干净。

2.灌浆

（1）锚杆施工

采用手风钻钻孔，孔径φ38mm，孔深3 m，孔内用高压水冲洗干净，再用注浆机注浆，然后插筋。插筋为φ25 mm钢筋，间距3.0 m，每环 6根，并用电焊将锚杆与钢衬焊接牢固。锚杆施工完毕后，开始回填与灌浆施工。

（2）回填灌浆

采用YT27风钻造孔，孔径φ38mm；回填压力0.2 MPa，顶拱120度以下，用1∶1砂浆回填，顶拱120度以上采用回填灌浆。

灌浆在钢管内衬1∶1砂浆回填后约48 h，即混凝土强度必须达到70%设计强度后进行。回填灌浆分二序施工，先Ⅰ序后Ⅱ序。接触灌浆在回填灌浆结束14天后进行，由现场监理工程师和施工单位质检人员现场锤击确定孔位、孔数。

（3）灌浆施工工艺流程

回填灌浆施工工艺流程：钻孔（Ⅰ序）→灌浆（Ⅰ序）→钻孔（Ⅱ序）→灌浆（Ⅱ序）。

接触灌浆施工工艺流程：钻孔→冲洗→压水→灌浆→封孔。

（4）灌浆施工方法

造孔：灌浆孔采用电磁钻进行，孔径φ16 mm，并在钢管钻孔处焊接6分管头，以便压水、灌浆用。

孔壁冲洗：回填灌浆不做洗孔、压水，接触灌浆按设计要求压水冲洗。

压水试验：采用单点法，压力为灌浆压力的80%，并且时刻注意钢板变形，避免破坏钢板形状。

灌浆：回填灌浆分二序进行，Ⅰ序孔灌浆水灰比为0.6∶1的水泥浆，Ⅱ序孔灌浆采用 1∶1或 0.6∶1两个比级的水泥浆。

封孔：灌浆结束后，排除孔内的积水和污物，采用机械压浆法进行封孔。

3.钢管安装

（1）钢管内、外壁防腐

采用除锈喷砂方式，钢管内壁经除锈后达到Sa2.5级，钢管内壁底漆为超厚浆型环氧沥青防锈底漆，涂层锈度250 μm，面漆为超厚浆型环氧沥青防锈面漆，涂层锈度250 μm。钢管外壁经喷砂除锈后达到Sa2级；钢管外壁涂0.5%苏打溶液水泥浆一道。

（2）钢管安装

安装次序从进水口工作闸门向出水口工作闸门依次安装，钢管用卷扬机拖运到位，将钢管调整到设计的里程、高程后加固。始装节管口中心极限偏差为5 mm，里程偏差不超过±5 mm，两端管口垂直偏差不超过±3 mm。定位节的制作和安装都要求误差尽量小，以利于下一阶段钢管的安装，用同样方法依次安装下节钢管。

（3）钢管焊缝安装

现场安装钢管焊缝采用单面焊双面成形的方法，纵、环缝的对接坡口均为Y形60°坡口，坡口方向朝内,手工电弧焊焊条选用E5015型；焊条使用前按规定进行烘焙，施焊过程中，采用焊条保温筒。做到随取随用，环缝焊接采取逐条焊接，严禁跳跃焊接。钢管安装焊接全部结束后对残留在钢管上的焊疤进行清除。

五、出现问题及处理方法

1.部分基础面岩石节理发育，岩石较碎

泄洪放空洞出口段原混凝土底板和两侧挡墙设计拆除底高程为6.41 m。在施工中，按设计要求进行了全部拆除，发现设计6.41 m高程基础面为砂卵石、强风化岩和全风化岩，岩石节理发育，岩石较碎。

处理方法：经设计地质工程师现场多次踏勘后提出，该底板坐落在弱风化基岩面上，必须对表层再进行清理和撬挖，直至符合设计地质要求。

2.出口段挡墙在施工开挖过程中土方大量塌方

跟原出口段左侧挡墙顶4 m处为进场和进村公路。由于出口段挡墙基础底按设计要求为3.335 m底宽，在开挖过程中土方大量塌方，给施工带了安全隐患，造成公路无法正常通行。

处理方法：将左侧挡墙内侧边沿伸至岩石面浇筑混凝土，使混凝土底宽增加。

3.内壁凹凸及孔口轴线偏差

钢管安装施工中，由于放空洞原混凝土内壁局部出现凹凸及孔口轴线偏差的因素，因此给施工带来了较大困难。

处理方法：为确保正常施工，采用以孔口实际孔径和孔口水平高差调整钢管。

六、结 语

在近5个月的泄洪放空洞防渗加固施工中，施工人员克服施工工期紧、难度大、施工环境恶劣等困难，团结拼搏、连续作战、加班加点，保质保量按期完成了泄洪放空洞的施工，较好地解决了泄洪放空洞原先存在的渗水严重、出口断面面积收缩不够等问题。在青山水库除险加固工程单位工程验收中，核定该单位工程施工质量为优良。