观音岩水电站小断面施工支洞封堵施工技术

陈建军，宋迎爽

(中国水利水电第七工程局有限公司观音岩项目部，四川 攀枝花，617012)

观音岩水电站小断面施工支洞封堵施工技术

陈建军，宋迎爽

(中国水利水电第七工程局有限公司观音岩项目部，四川 攀枝花，617012)

观音岩水电站右岸高程985m灌浆平洞施工支洞封堵施工，充分应用混凝土分区与渗水分期引排方案。施工完成后经多次巡视，在主洞侧相应部位未发现渗水迹象。该支洞封堵施工方案的成功应用，对类似工程施工有一定指导作用。

混凝土 渗水引排 洞室封堵 小断面支洞 观音岩水电站

1 工程概况

观音岩水电站右岸高程985m灌浆平洞施工支洞，起始点位于大坝下游沿江路靠山侧，路面高程1039.5m，终点位于灌浆平洞中部，高程为988.187m，设计全长734.5m，平均坡降系数为6.9%，设计断面4.5m×5m(宽×高)。施工支洞内部渗水很大，支洞开挖及主洞施工期间，在施工支洞内设置了三级泵站，通过接力倒水方式将支洞内的渗水抽排至洞外。

根据设计文件要求，右岸灌浆平洞内坝基帷幕灌浆施工完成后，对施工支洞进行封堵。具体封堵施工项目为：从主洞与支洞交叉口向支洞方向浇筑12m长的堵头混凝土，浇筑完成后对堵头混凝土与支洞周边接触面进行回填灌浆。

堵头混凝土采用地热微膨胀水泥，设计标号为C2825W8F100。混凝土浇筑前须清除松动和凸角岩块，将岩面清理干净，四周岩壁及混凝土面进行凿毛处理，混凝土浇筑层厚为2m～3m。在距主洞衬砌外边线75cm的支洞基岩面和距支洞堵头外端75cm、1.5m处，各设置一道BWⅡ型环形膨胀止水；支洞内封堵的12m范围内周边布置砂浆锚杆B25，L=4.5m，间排距2.5m×2.5m，外露1.5m。

回填灌浆在混凝土浇筑完成7d后进行，预埋HDPE管，进回浆主管、排气主管采用φ50×5mm，出浆支管、排气支管采用φ32×3mm，灌浆材料采用普硅42.5纯水泥浆，浆液水灰比0.5，灌浆压力0.2MPa～0.3MPa。

2 施工支洞封堵施工难点

2.1 渗水与泵坑影响

施工支洞封堵施工需要将一级泵站的水泵坑全部回填，如不采取合理的排水方案与混凝土分区方案，封堵施工将存在重大安全隐患，而且渗水不断，难以保证混凝土浇筑质量。

2.2 小断面影响

普通罐车进料口高度约为4.0m，顶拱设计高度仅为5m，宽度也仅4.5m，且洞内还布置有电缆、排水管等，两侧与顶部安全距离较小。一级至三级泵站之间路面积水且破坏较为严重，进洞车辆难以掉头，只能原路倒车出洞，对驾驶员的技术要求较高，存在较大安全隐患。

2.3 长距离影响

施工支洞全长734.5m，邻标挖除洞口至洞内约100m，剩余长度仍有634.5m。如考虑混凝土泵机布置在洞口接泵管至工作面，由于泵管过长可能造成多次堵管。同时，洞内封堵施工期间未封堵段成为通风散烟的唯一通道，对封堵工作造成较大安全隐患。

3 混凝土分区与渗水引排方案设计

结合渗水大、内低外高及封堵区域设有泵站的特点，混凝土分区必须与渗水的引排相结合，最终确定混凝土分为四个区进行浇筑(见图1)。

3.1 第一阶段路面设置挡坎,将路面积水全部汇集于泵坑中，继续利用泵站抽排渗水，混凝土1区备仓，底部预埋两根两端分别设置闸阀的φ325mm钢管，然后浇筑1区混凝土。

图1 封堵混凝土分区剖面

3.2 第二阶段改造路面设置的挡坎，使路面积水汇集于预埋的排水钢管处，打开阀门，将所有洞内渗水引排至灌浆平洞内。抽干泵坑积水后拆除泵站，浇筑2区混凝土，要求2区混凝土顶部高于1区0.5m(3区备仓、浇筑时可拆除挡坎)。

3.3 第三阶段拆除挡坎，浇筑3区和4区混凝土，支洞内渗水通过1区预埋钢管自流入主洞内。

3.4 第四阶段完成回填灌浆与二、三级泵站拆除等。首先进行回填灌浆施工，封堵混凝土与基岩之间缝隙。经检查合格后拆除工作面的电路和二、三级泵站及其他设备、材料，人工关闭支洞内部排水钢管的阀门，所有人员撤出施工支洞。人员通过其他廊道进入灌浆平洞，关闭该端的阀门，然后对预埋钢管进行回填灌浆施工(见图2)。

图2 封堵段预埋排水管道及挡坎设置平面布置

4 堵头混凝土施工方案

为克服施工支洞洞径小、纵深长、路面状况差及渗水大的问题，经技术团队讨论，采用以下浇筑方案：

4.1 设备布置

在二、三级泵站之间的某一错车道，布置一台拖式混凝土地泵，接泵管入封堵仓号内。在混凝土地泵旁布置一个集料斗，集料斗与混凝土地泵之间布置一台小型液压反铲。

4.2 混凝土入仓方式

采用5t自卸汽车从拌和楼打料，水平运输至施工支洞内倒入集料斗中，小反铲从集料斗中挖料倒入混凝土泵进料口，通过混凝土地泵将混凝土送入仓号。

4.3 堵头混凝土施工

按照混凝土分区浇筑顺序与渗水引排设计方案，分四个阶段进行堵头混凝土控制施工。

5 其他主要项目施工方案简述

5.1 锚杆施工

首先搭设施工排架(单元尺寸为1.5m×1.5m×1.5m)，顶部铺设钢筋网片形成操作平台。根据现场情况量测放出孔位，采用手风钻钻孔(φ42mm，L=3m)，最后采用“先注浆后插杆”施工工艺进行施工。

5.2 排水管埋管施工

为满足第二阶段拆除泵站施工需要，需要在1区底部埋设两趟连通支洞与主洞的φ325mm钢管，两端设闸阀。埋设时支洞侧闸阀处于关闭状态，主洞侧闸阀处于开启状态，直到堵头混凝土浇筑完成前，支洞内渗水仍由支洞内抽排系统排出。堵头混凝土浇筑完成且做好拆除泵站准备时，打开支洞侧排水管闸阀，支洞内渗水全部排放至主洞中。待泵站拆除完成后，再将两侧闸阀关闭，从主洞对排水管进行灌浆回填。

排水管埋设施工期间，需保证埋设位置相对干燥。首先采用B28架立筋将排水管固定好，然后浇筑堵头混凝土，必须保证闸阀位于堵头混凝土之外，且在支洞侧做好滤网，避免小块石进入排水管内，从而影响排水效果。

埋管位置位于靠河侧，即水泵坑对面，既不影响施工期间正常抽排水，也保证后期关闭阀门安全，同时便于后期水泵坑处回填。

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5.3 膨胀止水安装

将需要粘贴膨胀止水的位置清除干净，采用吸水性好的棉丝、棉布等将基岩面(混凝土面)表面的水擦干后，粘贴膨胀止水，同时隔断渗水及飞溅水与膨胀止水接触，避免混凝土浇筑前膨胀止水已膨胀。

5.4 模板施工

堵头内侧在主洞内安装模板，埋管施工完成后根据埋管具体位置采用木板灵活补模，其他位置均采用组合钢模板拼装。主洞内侧设置架管背带和必要水平架管支撑，支洞内设置钢筋拉杆，与锚杆焊接成整体。

堵头外侧在支洞内安装模板，首先考虑将埋设钢管的路面段堵头模板安装好，混凝土浇筑至起拱位置后(进主洞预留洞口已全部封堵完)，然后拆除水泵坑边缘平行于支洞轴线方向的模板，打开埋管闸阀，快速将一级泵站所有设备拆除，将二、三级泵站之间渗水通过挡坎拦截引排至埋管处。最后安装平行于堵头外侧边线水泵坑段模板，外侧设架管背带和支撑，内侧设钢筋拉杆与锚杆和先浇段预埋插筋焊接成整体。

泵坑侧浇筑至起拱位置后，统一安装堵头起拱以上模板，外侧设架管背带和支撑，内侧设钢筋拉杆与锚杆和先浇段预埋插筋焊接成整体，泵管位置采用木板补模。

5.5 泵站、线路拆除施工

一级泵站需在第二阶段予以拆除，工序上在路面堵头混凝土浇筑完成起拱以下，泵坑混凝土回填施工之前，拆除时限为1天(两班)，拆除时须将预埋排水管支洞侧闸阀打开。

二、三级泵站需在堵头混凝土施工完成且所有周转材料全部撤出支洞后进行，同步拆除照明灯具及线路，最后安排不少于2名熟悉洞内情况的人员，携带性能良好的手持照明灯进入支洞内，将埋于堵头混凝土中排水管支洞侧的闸阀关闭。

6 质量保证措施

6.2 预埋排水管道安装必须足够稳定，混凝土浇筑至相应高程时必须对埋管周边加强振捣，避免或减少埋管与混凝土接触面之间的渗水量。

6.3 膨胀止水粘贴时必须保证基岩面(混凝土面)平整、干燥、连续，混凝土覆盖前避免与水接触，保证膨胀止水效果。

6.4 新老混凝土接触面需要凿毛，新混凝土施工时必须加强振捣，避免或减少后期向主洞渗水。

6.5 混凝土泵长距离输送混凝土可能造成堵管，入仓间隔时间超过混凝土初凝时间，应按照施工缝处理，避免层间缝成为渗漏通道。

6.6 泵坑位置回填时，应采取坍落度较小的混凝土，回填速度要快，大部分水赶出泵坑后再加强振捣。

6.7 顶拱混凝土回填，应尽量填满，顶部无法填满部分通过回填灌浆解决。

7 安全保证措施

7.1 所有施工人员必须通过进场教育培训，经考核合格方能上岗。

7.2 对工人做好安全交底，对存在隐患的部位必须重点介绍。

7.3 作业区所有人员必须正确使用、佩戴劳动保护用品。

7.4 现场兼职安全员负责监督制止违章行为。

7.5 所有涉电作业必须由专职电工进行。

7.6 施工排架立杆必须座落在基岩上，斜撑、剪刀撑和扫地杆必须按规范搭设。

7.7 钻孔过程中随时注意施工排架的工作状态，发现晃动较大时及时排查隐患。

7.8 洞内湿度较大，可能存在漏电隐患，所有操作人员必须佩戴绝缘手套、穿绝缘胶底鞋。

7.9 洞内光线较暗，需加强工作面照明效果，避免坠落、碰撞等伤害，进洞人员需穿戴含反光标示的衣物。

7.10 指挥交通人员应站在安全区域，禁止站在车辆正后方和水泵坑边缘。

7.11 所有进洞车辆灯光效果必须良好，照明系统存在隐患车辆严禁进洞。

7.12 锚杆钻孔施工可能钻出有压水，钻进过程中随时观察，出水后首先放缓钻进速度，确定没有伤害后才能正常钻进。如水压较大必须暂停施工，及时向领导回报。

7.13 认真做好施工安全记录。

7.14 在施工过程中，对违背施工安全的行为应及时制止并处罚。

8 结语

地下洞室开挖均存在大量的安全隐患，尤其是断面小、纵深长、渗水大的洞室开挖，不仅进度难以控制，而且安全隐患突出。该方案的成功运用，证明它是一个成功的案例。随着科技的日新月异，不久的将来会有更加先进的施工设备与施工工艺出现，届时该方案将会成为历史，不过在新技术尚未成型之前，该方案仍值得类似项目参考。

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2095-1809(2016)03-0018-03