浅谈某地下水封石油洞库密封塞施工技术

孙 海 江，　周 永 力，　赵　晓

(中国人民武装警察部队 水电第七支队，湖北 武汉　430200)



浅谈某地下水封石油洞库密封塞施工技术

孙 海 江，周 永 力，赵晓

(中国人民武装警察部队 水电第七支队，湖北 武汉430200)

某地下水封石油洞库设计总库容量为300×104m3，是由密集布置的多条大断面洞室组成的巨型洞室群。三条施工巷道和六条工艺竖井分别设置了混凝土密封塞。密封塞是保证洞库气密性最关键的结构，其施工具有预埋件多、密封标准高、竖井密封塞悬空等特点，施工难度大。密封塞采用了合理的浇筑程序和方法，同时采用了灌浆、XPEX(赛柏斯)防水涂料等防渗技术，从而实现了300×104m3洞库72 h压力降小于100 Pa的气密性标准，对类似工程施工具有一定的参考价值。

地下石油洞库；密封塞；气密性；施工技术

1　概　述

某大型地下石油洞库工程主要由主洞室群、竖井、水幕系统及施工巷道等组成，主洞室群分为3组，每组3个洞室，共9个洞室，每组洞室之间由施工巷道连通。洞室为直边墙圆拱洞，跨度为20 m，高度为30 m，长度为484～717 m。施工巷道开挖断面尺寸为8.5 m(宽)×7.5 m(高)，密封塞长度为8 m，混凝土标号为C30，抗渗等级为W8(图1)。工艺竖井共计6条，其中3条为进油竖井，直径3 m，深145.5～150 m，密封塞高度为3 m，距井底40 m；3条为出油竖井，直径5 m，深度为165～166.6 m，密封塞高度为4 m，距井底45 m，混凝土标号为C30，抗渗等级为W8。库址区内地层岩性为第四系残坡积、洪积层(Q4el+dl+pl)，早白垩世二长花岗岩(K1ηγ)，晚元古界花岗片麻岩(Pt3gg)以及早白垩世中煌斑岩脉、闪长岩脉(K1χ、δ)。

2　施工巷道密封塞施工

图1　施工巷道密封塞平面布置图

2.1施工方案

施工巷道密封塞混凝土浇筑高度为7.95 m，根据人孔位置及结构形式分五层浇筑，第一层浇筑0.737 m，第二、三、四层浇筑2 m，第五层浇筑1.213 m。

施工巷道密封塞混凝土浇筑从基础底部搭设施工排架，模板采用小型钢模板和木模板，主要采用1 m×0.9 m(宽×高)、1 m×0.8 m(宽×高)、1.5 m×0.3 m(长×高)三种组合钢模。采用商品混凝土、由混凝土罐车运输，HBT60A60托泵泵送，导管选用φ150钢管。为保证仓内混凝土均匀布料，接近仓面时采用φ150橡胶管与φ150钢管连接。软轴式振捣棒振捣密实。

2.2主要施工程序

主要施工程序：人孔下部钢筋、冷却水管及接触灌浆管制作安装→第1仓混凝土浇筑→人孔吊装→第2仓钢筋及预埋管线制安→第2仓混凝土浇筑→上部钢筋及预埋件制安→第3仓混凝土浇筑→第4仓混凝土浇筑→第5仓混凝土浇筑→通水冷却后，接触灌浆施工(图2)。

2.3温控措施

图2 　施工巷道密封塞施工程序图

(1)冷却水管及温度计埋设。

冷却水管采用D25 mm、δ=3.5 mm PPR管，PPR水管内壁应光滑平整，管两端应切割平整。根据分层高度，冷却水管按照1 m埋设一层。混凝土开仓前，将PPR管在仓面弯曲成蛇形铺设。每个密封塞混凝土埋设3支温度计，分别埋设于第1仓、第3仓及第5仓的中间部位，以便随时掌握已浇筑完成的混凝土体内部温度变化。

(2)通水冷却。

初期通水冷却只为削减最高温升，通水应在混凝土浇筑开仓后立刻进行。水源为生产用水，采用常温水，通水时间为7 d，通水流量不小于1 m3/h。

通水冷却每24 h应调换进出口方向，保证混凝土内部温度与冷却水温差小于20 ℃～25 ℃，混凝土每天降温不宜超过1 ℃并作好详细的通水冷却温度记录。

(3)冷却水管的封堵。

待混凝土内部温度降低并稳定至26 ℃～28 ℃时停止通水，采用水泥砂浆全管封填密实。

2.4防渗处理

防渗处理主要采用回填灌浆、接触灌浆和表层涂刷XPEX(赛柏斯)防水材料等措施。

2.4.1回填灌浆

回填灌浆采用BW-250型灌浆泵和纯压式灌浆法。灌浆前首先埋设好阀门，自较低的一端开始，向较高的一端推进。低端的第一个孔做进浆孔，待高处的孔排出浓浆后立即将低端的孔关闭，再改变为进浆孔，直至达到结束标准。

浆液水灰比采用0.5∶1开灌，灌浆 压 力 为

0.5～1 MPa；灌浆应连续进行。对于因故中止灌浆的灌浆孔应扫孔后再进行复灌，直到达到结束条件；灌浆结束条件：灌浆段在最大设计压力下停止吸浆后，继续灌注10 min即可结束灌浆；完成灌浆后，用干硬性水泥砂浆封填灌浆孔，孔口压抹齐平。

2.4.2接触灌浆

接触灌浆采用BW-250型灌浆泵和孔内循环式灌浆法，全孔一次灌浆，分为两个次序进行，自边墙底部开始施工，浆液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1四个比级。开灌水灰比为3∶1，灌浆压力：Ⅰ序孔为1 MPa，Ⅱ序孔为1.5 MPa。

灌浆应连续进行，对于因故中止灌浆的灌浆孔应尽快恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。在恢复灌浆时，应用开灌比级的水泥浆灌浆，如注入率与故障前相近，即用故障之前的比级继续灌浆；如果故障后漏量减少较多，应采用逐级加浓的方式继续灌浆；如果故障后漏量减少很多且短时间停止吸浆，应重新造孔灌浆。灌浆结束标准：达到设计压力、注入率不大于0.4 L/min后，继续灌注30 min即可结束灌浆。完成灌浆后，采用“全孔灌浆封孔法”封孔。

2.4.3表层XPEX(赛柏斯)防水材料处理

(1)XPEX(赛柏斯)防水材料。

水泥基渗透结晶性防水涂料(以下简称“赛柏斯”)是引进加拿大专有技术生产的、含有特殊活性化学物质、以渗透结晶为主的无机防水材料。赛柏斯是由波特兰水泥、硅砂和多种特殊活性较强的化学物质组成的灰色粉末状材料，其防水工作原理是：XYPEX(赛柏斯)材料中特有的活性化学物质以水为载体，利用混凝土本身的化学特性和多孔性,借助水的渗透作用,在混凝土微孔及毛细管中渗透、充盈，催化混凝土中的水泥微粒和水泥未完全水化的成分，使水泥再次发生水化和再水化作用，形成不溶于水的支蔓状结晶，并与混凝土凝结成整体，充分提高混凝土的密实度，从而提高混凝土强度并起到堵水防水效果，达到永久性的防水、防潮、抗渗和保护钢筋的效果，能够增强混凝土结构的强度。

(2)赛柏斯防水材料浆液配合比及适用部位。

赛柏斯防水材料浆液的配合比及适用部位见表1。

表1　赛柏斯防水材料浆液配合比及适用部位表

(3)赛柏斯防水材料施工流程。

混凝土与岩石接缝施工流程：刻槽→冲洗擦干→制浆 →掺合剂砂浆填充→涂刷XYPEX灰浆 → 检验 → 养护 → 验收。

施工缝、人孔及泵管周边接缝施工流程：刻槽→冲洗擦干→制浆 →浓缩剂浆液刷底→修补堵漏剂半干料团填缝→涂刷XYPEX灰浆 → 检验 → 养护 → 验收。

混凝土表面处理流程：接缝填料完成后→基面检查 → 基面处理 → 基面润湿 → 制浆 →第一道涂刷(浓缩剂浆液)→待强4～6 h→第二道涂刷(浓缩剂浆液)→待强4～6 h→第三道涂刷(增效剂浆液)→检验 → 养护72 h→ 验收。

3　工艺竖井密封塞施工

3.1施工方案比选

工艺竖井密封塞距井口约110 m，距井底约45 m，理论上具有自上而下My-box缓降溜管入仓和自下而上HBT60A60混凝土泵入仓两种入仓方式。My-box缓降溜管入仓需在作业面上方布设110 m管道，其安全性和混凝土性能保持方面不如混凝土泵入仓，因此,在实际施工时采用了混凝土泵入仓方式。由于密封塞位于竖井中部，底模支撑系统有预埋型钢平台和满堂脚手架两种形式，经计算比选，从经济和安全考虑，实际采用了预埋型钢平台支撑方式。

3.2施工方案

工艺竖井密封塞混凝土采用分层浇筑：进油竖井分两层浇筑，第一层浇筑1 m，第二层浇筑2 m，出油竖井分三层浇筑，第一层浇筑1 m，第二、三层各浇筑1.5 m。

竖井密封塞混凝土浇筑从竖井底部搭设排架，模板采用5 mm厚花纹钢板，采用HN400×200×8×13工字钢与事先预埋好的型钢拱架焊接平台作为模板支撑系统，人工进行模板组装(图3、4)。采用商品混凝土，由混凝土搅拌车运输，HBT60A60托泵泵送，软轴式振捣棒振捣密实，人工抹面收光。

3.3主要施工程序

主要施工程序(以出油竖井为例)：顶部及环向钢筋安装→其余钢筋及预埋件安装→第1仓混凝土浇筑→第2、3仓混凝土浇筑→通水冷却后、防渗处理及膨润土回填(图5)。

3.4温控措施及防渗处理

温控措施及防渗处理同施工巷道密封塞。工艺竖井密封塞上部需回填10 m厚膨润土，采用青岛维润新型材料有限公司生产的膨润土。施工时，首先将膨润土掺水拌制均匀，人工团成足球大小的球状，自井口丢至井底，密封塞上部冲水后膨润土膨胀产生防渗作用。

3.5注意事项

根据进度安排，钢筋安装工序与工艺管道焊接工序存在立体交叉作业，期间信号沟通和安全防护措施是安全控制的重点。作业时，上下作业面均应有专职信号员用对讲机负责上下联络。同时，在井口焊接平台下方10 m处设置一道5 mm厚花纹钢板，吊篮通道四周应安装护栏和防护密目网，防止焊渣等杂物坠落伤人。

图3　出油竖井密封塞模板支撑图

图4　进油竖井密封塞模板支撑图

图5　出油竖井密封塞施工程序图

4　结　语

该地下水封石油洞库设计总库容量为300×104m3，是密集布置多条大断面洞室组成的巨型洞室群。施工巷道及工艺竖井的密封塞是保证洞库气密性最关键的结构，可谓是该工程的咽喉。密封塞虽然工程量不大，但其具有预埋件多、密封标准高、竖井密封塞悬空等特点，施工难度大。同时，洞库气密性试验前需在密封塞外部充填大量密封水，若施工质量不佳，将对整个工程工期和造价产生较大影响。该工程密封塞采用了合理的浇筑程序和方法，同时采用了灌浆、XPEX(赛柏斯)防水涂料等防渗技术，从而实现了300×104m3洞库72 h压力降小于100 Pa的气密性标准，对类似工程施工具有一定的参考价值。

(责任编辑：李燕辉)

2016-07-12

TV554;TV52

B

1001-2184(2016)04-0029-04

孙海江(1981-)，男，河南焦作人，高级工程师，硕士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

周永力(1978-)，男，河南驻马店人，高级工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

赵晓(1976-)，男，陕西汉中人，高级工程师，工程硕士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.