长河坝泄洪洞灌浆施工技术探讨

伍贤伦

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)



长河坝泄洪洞灌浆施工技术探讨

伍贤伦

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

长河坝水电站泄洪洞具有大断面、大坡度的特征，需要在工期紧、强度高的情况下快速、高效、经济地完成各项施工任务。为此在灌浆施工中，采取了一系列施工技术措施解决了施工中的难题，满足了工期和质量要求。

长河坝水电站 泄洪洞 灌浆施工

1 工程概况

长河坝水电站泄水系统由三条泄洪洞和一条放空洞组成，均布置在右岸山体内，从左至右依次为1#洞、2#洞、3#洞和放空洞。三条泄洪洞平行布置，过水断面型式均为城门洞型。混凝土衬砌按照先边墙和顶拱，然后底板的顺序施工。

泄洪洞进口岩体呈弱风化，强卸荷水平深度20m～35m，弱卸荷水平深度64m～78.5m，以里为微新岩体。泄洪洞闸室基础大部分置于弱风化、弱卸荷及微风化～新鲜花岗岩、石英闪长岩体上，少量置于强卸荷岩体上，基础局部卸荷裂隙发育，影响地基稳定。洞身段岩性为坚硬的石英闪长岩，微风化～新鲜，随机发育辉长岩脉、石英脉、辉绿岩等，裂隙较发育。出口基础岩性为花岗岩，大部分置于微风化～新鲜岩体上，局部为弱卸荷、弱风化岩体，但其穿插辉绿岩，岩体相对较破碎。

1#泄洪洞长度为1362.00m，隧洞断面尺寸为14.0m×(16.0～19.0)m(宽×高)，进出口高程差为140.00m，隧洞坡比i=0.10279。2#和3#泄洪洞断面尺寸均为14.0m×(15.0～18.0)m(宽×高)，进出口高程差均为162.50m，隧洞坡比分别为i=0.10848、i=0.10552。

泄洪洞施工工程量为固结灌浆15万m，回填灌浆9万m2，排水孔4万m。本工程灌浆施工具以下特点：(1)预埋管数量大(约3万根)；(2)临建布置困难；(3)相互干扰严重；(3)工程量大、工期紧、强度高；(4)对洞室底板混凝土施工影响大。

本工程灌浆施工有以下难点：(1)泄洪洞施工山坡陡峭，施工通道布置困难，进出口边坡开挖无法形成有效的施工平台，主要临建(集中制浆站)布置与原设计变化较大，现场布置困难；(2)受施工场地及条件限制，施工难度较大，对工程正常施工造成极大制约，导致后期施工压力较大，要求混凝土衬砌和灌浆施工需同步快速、高效的作业，且需要科学组织、精心施工尽最大可能减少干扰，方可满足总工期需求；(3)需充分考虑混凝土衬砌台车的施工特点，设计出符合大断面、大坡度、大跨度的钻灌台车，以满足洞室灌浆及排水孔施工需要。

2 主要临建布置

根据泄洪洞进出口的开挖情况揭示，因山势较陡，无完整有效的施工平台，灌浆临建系统布置困难。由于设计调整开挖方案，原设计在进口边坡高程1697m平台和出口高程1510m平台分别布置的600t和800t立式集中环保制浆站方案无法实施。如果在洞室内布置临时制浆系统将与混凝土衬砌产生极大干扰，搭拆频繁且只能使用袋装水泥，成本高及其不经济。

为解决该问题并结合本工程实际情况，充分利用泄洪洞与补气洞之间的竖井通道，引进江西大地岩土工程有限公司生产的“XG-HZJ-60型卧式水泥储灰罐制浆站”两套，分别搭设在1#和2#补气平硐(平洞断面尺寸宽×高=9m×7m)中，通过泄洪洞竖井将0.5∶1原浆分别供送至1#、2#、3#泄洪洞的各灌浆点。制浆站主要技术参数见表1。

表1 XG-HZJ-60型卧式水泥储灰罐主要技术参数

该系统主要适合于廊道、地下洞室安装使用，解决水泥卸车、码放、保管、搬运、拆包等工作环节的困难。该制浆系统与立式储灰罐集中制浆系统和搭设临时制浆灰台相比较，其施工工效可提高30%以上，生产成本可降低25%左右，具有设计合理、安全环保、节能降耗、操作简单、计量准确、拆装方便、降低成本、提高功效等特点。在灌浆量大、施工强度高，并充分考虑地质条件和灌浆工程的特殊性及不确定性，I序孔灌浆突发单日注入量可达到400t。因此，制浆配浆系统的运输保障难度较大，四台制浆机基本可满足各灌浆作业面的水泥浆液需求。

同时，施工用风的两个气压站也建于两个制浆站附近，每个气压站布置两台20m3的电动空压机，主风管通过竖井到达各工作面，并在制浆站附近安装一台630kVA的变压器即可满足需求。施工用水可直接布置系统水即可，其布置简便、快捷。

3 施工进度及强度分析

根据总工期安排，施工工期极其紧张且工序之间搭接紧密，要求在边墙、顶拱混凝土衬砌完成后两个月就需进行底板混凝土浇筑，因此灌浆及排水孔施工时间极为紧张。而且灌浆台车轨道需利用浇筑台车的轨道基础，为此灌浆施工只能跟进施工，每条泄洪洞上下游各一个浇筑工作面，三条泄洪洞需布置六个工作面(六部钻灌台车)进行边墙、顶拱的灌浆及排水孔施工。同时，设计优化将底板有盖重固结灌浆变更为无盖重固结灌浆，并通过现场无盖重固结灌浆试验，取得了较好的效果。

三条泄洪洞灌浆施工工期不足10个月，固结灌浆平均月强度达到1.5万m，高峰达2万m，同时还需进行相应部位的回填灌浆、排水孔施工。

4 预埋管施工

泄洪洞固结灌浆、回填灌浆及排水孔施工，其预埋管数量较大，根据以往类似工程经验，预埋管施工成功率较低，对混凝土破坏较严重，且后期修补量较大。

为解决预埋管成功率不高、后期寻找困难的问题，经过多方努力并在现场多次试验，提出在混凝土浇筑的边墙台车、顶拱台车上，根据灌浆或排水孔的设计孔位布置方式，焊接2cm长的φ16mm圆钢作为孔位标志。预埋管(φ50mm或φ80mm铸铁管)套住圆钢头紧贴台车模板，后部将预埋管与衬砌钢筋用点焊或铁丝绑扎的方式固定。因浇筑台车脱模油缸行程为10cm，焊接的圆钢头对脱模及台车行走不产生任何影响，且台车脱模后将在混凝土表面留下小孔，为预埋管的找寻提供极好的参照。

泄洪洞顶拱浇筑台车为9.1m长，预埋管的数量多达52个(固结灌浆24个、回填灌浆13个、排水孔15个)，现场试验脱模后留下52个显著的小孔，其中明显看到预埋管36个，用榔头轻轻敲击小孔后发现了12个预埋孔，另外4个在小孔附近找到。通过后期对预埋管施工情况统计，其成功率高达99%以上，极大地减少了报废孔的频率，同时降低了封孔及混凝土的修补工程量，将质量隐患降至最低。

5 灌浆台车的设计及应用

泄洪洞采用“先边墙、后顶拱及灌浆、再底板”的施工方案，边墙及顶拱分别采用边墙、顶拱钢模台车进行混凝土浇筑，标准分段长度9.0m/段，局部进行调整。其中，边墙混凝土采用台车自带提升系统入仓，顶拱混凝土采用泵送入仓，钢模台车合理布置工作窗提供混凝土振捣使用，且合理布置附着式振捣器进行辅助振捣，衬砌厚度较大洞段施工人员可在仓内进行振捣。因为本工程泄洪洞为高速水流流道，边墙和底板混凝土均为抗冲耐磨混凝土，其混凝土衬砌质量要求高，施工工艺复杂，对模板技术要求高；洞室断面大、坡度大，大断面台车的设计、制作、安装、运行难度大；边墙与顶拱混凝土标号不一，不利于一次性衬砌。为此，采用边墙、顶拱台车对边墙和顶拱分别进行衬砌，并联合专业台车设计公司针对本工程特点进行台车设计生产。

根据浇筑台车的设计特点并充分利用其轨道支墩基础，钻灌台车的设计需满足大跨度、大坡度的要求。为此与专业台车生产厂家联合设计开发了双卷扬牵引式(行走速度2m/min)钻灌台车，其跨度(轨间)距9.5m，长12m，利用螺旋千斤做支撑，卡轨器固定，防滑丝杆支撑，灌浆及排水孔施工的操作平台156m2(长×宽=12m×13m)。

该台车的使用，保证了洞内钻灌平台的快速移动，免除了大量排架的搭设与撤除。每个台车上布置四台钻孔机械、四台灌浆机械及配套的储浆机、配浆机和记录设备，减少了钻机移动、管线铺设、灌浆站重复移动的辅助时间，提高了钻孔功效。同时，由卧式自动集中制浆站进行独立供浆，满足了在大跨度、大坡度的洞内施工需要，最大限度地减少了施工干扰，提高了灌浆功效。台车平台两端设计的集水槽，能将钻孔时流出的污水集中收集并通过排污管道排至指定地点，确保了现场安全文明施工和环保要求。

另外，台车在设计上充分考虑了洞室内的施工环境，其各个构件均满足12t吊车的起重能力，也满足普通运输车辆的装载能力，主要构件全部由高强度螺栓连接，安装、拆卸方便，台车重复使用率高。同时，合理、新颖的集成模块化设计，降低了台车在安装、使用、拆卸过程中不安全事故发生的概率，与传统施工工艺相比，大大降低了事故隐患。

6 灌浆施工

泄洪洞围岩以花岗岩为主，局部断层破碎带卸荷裂隙较发育，特别是进出口段特别发育，裂隙连通性较好且充填物较少，局部裂隙张开度较大，固结灌浆注入量较大。

泄洪洞灌浆施工以常规的回填灌浆、固结灌浆为主，而且固结灌浆设计压力不大。根据洞室混凝土衬砌“先边墙、后顶拱及灌浆、再底板”的施工方案，若全部采用有盖重固结灌浆，则灌浆施工需要二次进场，先施工洞室边墙、顶拱部位的回填、固结灌浆，待底板混凝土浇筑后再进行底板固结灌浆施工。因泄洪洞坡度较大、水流速度快，边墙及底板混凝土分别采用C40、C50抗冲耐磨混凝土，混凝土衬砌质量要求高，不允许破坏，为此经过现场试验和借鉴其它工程经验，边墙、顶拱部位采用有盖重固结灌浆，底板采用无盖重固结灌浆，灌浆施工完成后再进行底板混凝土浇筑，这样保证了底板混凝土不进行预埋管施工，避免了各种施工干扰和机械碾压破坏，保证了底板混凝土外观的质量要求。

固结灌浆钻孔入岩深度为6m、9m、12m，以9m为主，分两段施工，采用自下而上的灌浆方式，灌浆压力有盖重为0.5MPa、1.2MPa，无盖重为0.3MPa、0.8MPa。边墙及顶拱有盖重固结灌浆钻孔采用哈迈YXZ-10A全液压坑道钻机，底板无盖重固结灌浆钻孔采用D7钻机。其中，无盖重固结灌浆区域只要不影响其它施工作业，在垫层混凝土浇筑后就可以进行灌浆施工。

7 小结

7.1 利用卧式水泥储灰罐集中制浆站，成功解决了因场地临建布置困难的问题，充分利用了洞室狭小空间可就近布置，减少了管线路的铺设，加快了施工进度，也减少了袋装水泥人工装卸和储存，提高了经济效益，并且保证了灌浆安全、文明及环保要求等。不足之处是，散装水泥的储存量太小，只有增加水泥灰罐数量来解决。

7.2 利用在混凝土浇筑台车模板上作标志，解决了预埋管成功率较低的问题，降低了钻孔对衬砌混凝土及钢筋的破坏，改善了混凝土外观质量，减少了混凝土缺陷修补工作量，降低了钻材消耗，节约了施工成本，预埋管成功率高达99%以上。同时，底板采用无盖重固结灌浆，增加了施工作业面，降低了后期施工强度；钻孔机械使用D7，加快了施工进度，避免了对底板混凝土破坏，确保了混凝土的外观质量。

7.3 钻灌台车的开发利用，将为我局或其他单位在隧洞内大跨度、大坡面钻孔灌浆施工作业提供借鉴，使钻孔、灌浆工作顺利开展，使各工序之间相互交替作业有序、受控；同时提高了设备的工作效率，降低了施工人员的劳动强度，为今后类似的大跨度、大坡度地下洞室的基础处理施工有重要的指导意义。

■

TV651.3：TV

B

2095-1809(2015)05-0090-03

伍贤伦(1971-)，男，重庆开县人，高级工程师，西安矿业学院毕业，从事水利水电施工管理工作。