非稳定流量下泄洪闸纵向混凝土围堰施工技术

何炬鹏

(龙门县白沙河水库流域管理处，广东 龙门 516800)

1 工程概况

青田水利枢纽位于瓯江干流与支流四都港交汇处，上游集水面积约13 810 km2。该水利工程建设目的是瓯江青田水域的水环境治理、流域航道运输以及综合水力发电储能[1-2]。工程采用一期、二期分期建设的施工导流方式[3]，其中一期通过围右侧12孔泄洪闸及先期厂房，从而约束减窄左侧河道导流；二期通过围左河道13孔泄洪闸和一期建成的导流泄洪闸束窄河床导流。

1.1 纵向围堰基本断面型式

纵向围堰采用钢筋混凝土结构，布置于12号泄洪闸孔左侧闸墩处，在闸室处分为上、下游区域。泄洪闸上游标段长度125 m，桩号为0-125～0+000，下游标段长度共计225.5 m，桩号为0+027～0+252.5，泄洪闸闸室位于上下游中间区段，长度为27.5 m，纵向围堰以砂砾料为基础，围堰从外向内组成材料依次为50 cm厚干砌块护坡、30 cm砂砾石垫层、防渗土工膜、30 cm砂砾石垫层和内部砂砾石堰体，断面采用倒“T”形，顶部和底部宽度依次为27.40 m、3.40 m。

1.2 围堰防渗挡水结构型式

考虑围堰基础防渗需要，纵向混凝土围堰设C15W6混凝土防渗墙[4-5]，厚60 cm。桩号0-096.9～0-008.8段防渗墙位于纵向混凝土围堰轴线下方，底高程-37.5 m。桩号0-008.8～0+243.0段防渗墙底高程-35.5 m，其中桩号0-008.8～0+072.5段防渗墙位于纵向混凝土围堰轴线下方，桩号0+092.5～0+243.0段防渗墙位于混凝土围堰底板右侧，沿底板一期基坑侧边线布置，桩号0+072.5～0+092.5段为过渡段。根据现场实际情况及施工进度需要，将0-008.8～0+092.5段防渗墙移至混凝土围堰底板一期基坑侧，既能使该段的围堰混凝土在防渗墙施工前进行浇筑，又缩短了防渗墙的总长度，降低了总造价。桩号0-008.8处设置了C20W6混凝土防渗墙，厚度80 cm，墙底深入基岩内至少50 cm，位于泄洪闸铺盖下方，为泄洪闸永久防渗墙。施工C20W6混凝土防渗墙与C15W6混凝土防渗墙时应首先保证C20W6混凝土防渗墙完整性和连续性。在施工C15W6混凝土防渗墙时，在端头埋设接头管，形成一个半圆形凹面，C20W6混凝土防渗墙施工完成后，混凝土填充半圆形部位，这样既能与C15W6混凝土防渗墙连接良好，又保持了C20W6混凝土防渗墙的完整性。位于纵向混凝土围堰范围内的上下游横向围堰防渗墙可根据现场实际情况尽量拉直，在保证防渗效果的前提下减小工程量。纵向围堰在防渗的同时需要在底板以上设置压重挡块发挥挡水效果，其中压重块主要设置在围堰背水侧，主要材料为C10混凝土预制，根据工程需要分段设置3～5块，围堰内侧以砂砾卵石料作为回填料。

2 施工场区平面布置

2.1 施工道路布置

工程场内临时道路主要以围堰顶交通为主，并在上下游区域设置与基坑段的过渡道路，道路路面宽为9 m，以连接围堰施工各作业面，工程场外道路依靠现有国道。场区内道路主要采用块石挤淤、砂砾卵石料填筑及分层碾压，以及表面泥结石路面筑成。在修筑过程中应特别注意淤泥段的沉降，如遇到明显沉降应以抛掷块石配合碾压的方式形成稳固的道路基面。

2.2 施工用电用水

工程施工主要用电项目为：混凝土的生产、振捣及养护设备、木料和钢筋料加工设施、制浆及注浆设备、场地日常照明及排水设施、专项混凝土防渗墙修筑设施及其余附属设备。围堰施工时配置5台2800 kVA变压器和2台300 kW柴油发电机作为主要电源供给和储备电源，能够保障用电需求。经检测项目区域瓯江水质能够满足混凝土生产建设各项标准，因此混凝土振捣及养护用水采用江水，并设置10 m3贮水池满足小范围内混凝土拌合蓄水要求。

2.3 施工备料布置

混凝土生产系统采用集中布置、全自动控制的拌合楼形式，以保障工程建设所需的混凝土成品施工用料，生产拌和系统位于纵向围堰上游右岸施工场地。木料加工厂和钢筋料加工厂面积分别约为420 m2、2800 m2，加工场区采用彩钢瓦顶和混凝土基面，地面浇筑100 mm厚C15混凝土。

2.4 防渗墙施工设施

防渗墙修筑设施主要为围堰上下游先期建成投产的制浆站、施工期临时水泥制浆站、1座300 m3的回浆池和1座50 m3水池。同时配置基坑内沉淀池作为排污系统，沉淀厚废渣定期人工清除，沉淀净化后的清水可排放进入库区。

3 围堰施工

混凝土纵向围堰施工采用分段流水施工，涉及围堰开挖填筑、防渗及混凝土等施工程序。

3.1 围堰基础开挖与回填

围堰基础开挖前应做好场地内排水与基面清理工作，确保地下水在开挖面以下0.5～1.0 m，排水可采用明沟结合集水井的方式。基础清淤方式主要依据淤泥层的厚度决定，通常采用PC360挖掘机和推土机集料等机械清淤方式。以上工作完成后进行基础开挖与回填工作。基础土层开挖厚度2 m，按照分层分段的原则进行开挖，同时开挖前应检查场区内地下水位，以确保全干的开挖状态。开挖时将基坑两侧边坡坡率定为1∶1.5，控制开挖边坡的坡度和高度，减少不必要的滑移和局部卸荷。开挖完成后，应利用振动碾对场区的建基面进行至少5遍以上的压实处理，确保建基面的孔隙率和压实度满足要求，建基面孔隙率在12%及以下。同时应在建基面设置保护层，基底施工完成后可分块挖除。

建基面施工完成后，应填筑低于建基面的原场地部位，回填根据分层分块原则填筑，分层厚度定为0.5～1.0 m。回填料根据纵向围堰不同位置确定，铺盖、消力池及其他部位均回填砂砾卵石料，闸室段需含5%水泥的砂砾卵石料。每层填筑完成后，进行压实指标检测。

3.2 防渗墙施工

纵向围堰施工工艺流程涉及造孔、清孔、浇筑混凝土以及墙段连接等程序。

防渗墙造孔采用“纯抓法”施工工艺，如遇孤石采用冲击钻处理，该工艺能够有效提升抓取效率，合理发挥机械设备的优势。60 cm和80 cm混凝土防渗墙槽长分别定位6.6 m、6.8 m，根据两主一副标准划分，主孔长度均为2.9 m，副孔长度分别为0.8 m、1.0 m。

防渗墙清孔采用“气举法”施工工艺，即借助空压机、排渣管、风管等主要设备将过空压机压缩后的气液混合体，在排渣管内外压差作用下升扬排除泥浆及沉渣以达到清孔的目的。清孔结束后应在回浆口取适量泥浆测试，满足泥浆密度<1.15 g/cm3，槽内淤积厚度<10 cm，同时泥浆含砂量应<6%。

墙段间连接采用“接头管法”施工工艺，其主要程序为：首先在清孔换浆工作结束后在槽孔端接设接头管，浇筑混凝土采用泥浆下导管直升法，在浇筑过程中可依据混凝土初凝状况逐步拔起接头管，从而在槽孔端形成有效接头孔；二期槽孔浇筑在一期的基础上形成圆弧形接头孔，以达到墙段间有效连接。

3.3 闸室基础低压注浆

闸室低压注浆处理灌浆孔按照2.5 m×2.5 m孔距布置，灌浆孔孔深应探入闸室建基面基础底部砂砾卵石层内至少5.0 m以上，盖重采用1.5 m厚混凝土底板，满足14 d龄期以上开始灌浆造孔。闸室低压注浆工艺主要程序涉及钻孔、下花管、注水试验、灌浆、灌浆结束与封孔，其中灌浆钻孔采用孔径φ90 mm、套管护壁厚110 mm的标准，钻探至设计孔深时，下直径φ75 mm的PVC花管，同时拔起厚壁套管投入细砂，灌浆采用自上而下封闭孔口重复施工，灌注水泥量应>150 kg/m。全区域灌浆完成后应用浓浆封闭全孔。

3.4 混凝土整体施工

围堰混凝土施工程序主要为支模拆模、结构分缝和止水、钢筋工程、混凝土浇筑与养护。

3.4.1 模板安装

纵向混凝土围堰底板安装时采用大模板构件，立模时清理模板下口，使模板贴紧混凝土面，为保证模板稳定，在模板外侧设地锚支撑柱，地锚桩采用φ48 mm钢管，每隔1.5 m布置一道。同时预埋好下一仓模板使用的定位锥。模板使用φ48 mm钢管做围令，内外均设置φ16 mm拉条，保证模板的稳定。

纵向围堰直墙区段采用悬臂模板构件，门槽部位采用组合模板，同时需先期预埋木盒，在闸室圆头区段应配以定型钢模板构件。纵向混凝土围堰直墙利用起始浇筑装置浇筑3 m高起始仓。在浇筑底板时即预埋支立模板所需的定位锥、锚筋及B7螺栓。

3.4.2 结构分缝和止水

工程结构分缝分为两种：一为设有止水的永久缝，缝宽2 cm，内设低发泡塑料板嵌缝；二为未设止水的永久缝，内设两毡三油嵌缝。

止水材料主要包括652型橡胶止水带和止水铜片。所有止水接缝拼接成一道连续的水封，均采取先安装后浇筑的施工方法。

3.5 混凝土浇筑与养护

工程混凝土由拌合系统统一供料，水平运输采用5 t自卸汽车，垂直运输采用长臂挖掘机和履带吊，人工平仓振捣。纵向围堰平面按照设计要求的伸缩缝分仓，不再另行增加施工缝。围堰底板分两次浇筑，第一次浇筑底部2 m混凝土，第二次浇筑上部1 m混凝土及50 cm面层。纵向混凝土直墙铅直方向，每3 m为一仓。

混凝土浇筑实行“开仓证”制度，经监理检查符合开仓条件，签发开仓证，才允许混凝土浇筑。混凝土浇筑完成12～18 h内开始保湿养护，养护龄期应在14 d及以上。

4 围堰施工强度分析与评价

4.1 工程进度节点目标

工程工期紧，任务重，能否按照节点目标完成施工任务，直接关系到年度安全度汛。主要节点目标包括该月中旬完成纵向混凝土围堰防渗墙，15 d后完成纵向混凝土围堰▽7.5 m以下混凝土，以及60 d后确保纵向混凝土围堰完工。

纵向混凝土围堰工程建基面形成并通过验收后开始进行混凝土防渗墙、混凝土浇筑，其浇筑工程进度安排如下：

(1)有横向围堰防渗墙的区段(桩号0-105.0～0-068.8、桩号0+195.5～0+253.0)、防渗墙位于混凝土围堰轴线处的区段(桩号0-068.8～0-008.8)需先施工防渗墙再施工底板混凝土。

2.3 两组治疗前后SF-36分值比较 治疗前两组SF-36分值对比，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗2周后两组SF-36分值均较治疗前有所提高，且观察组高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

(2)防渗墙位于纵向围堰底板一侧的区段(桩号0+027.5～0+195.5)先施工围堰底板，同时施工防渗墙和直墙。

(3)由于闸室段混凝土工程量较大，且涉及C20W6混凝土永久防渗墙及闸室段低压注浆，可考虑优先进行铺盖、闸室段防渗墙施工，及时开始闸室段混凝土浇筑。闸室底板浇筑第一层后即可开始进行基础注浆施工。

4.2 施工强度分析评价

先对各桩号段工期及工程量强度进行分析：

(1)桩号0-125.0～0+008.8段▽7.5 m以下纵向混凝土围堰共计14 111 m3，底板分为13仓进行浇筑，直墙分为24仓。计划工期42 d，平均每天浇筑336 m3。

(2)桩号0+008.8～0+027.5段▽7.5 m以下纵向混凝土围堰共计7608 m3(包括11～14号泄洪闸底板、两侧闸墩以及直墙)，底板分为8仓进行浇筑，直墙闸墩分为16仓。计划工期34 d，平均每天浇筑224 m3。

(3)桩号0+027.5～0+195.5段▽7.5 m以下纵向混凝土围堰共计20414 m3，底板分为18仓进行浇筑，直墙闸墩分为45仓。计划工期41 d，平均每天浇筑498 m3。该段混凝土浇筑先于防渗墙施工，是最早开始混凝土施工的部位，施工强度大，应充分利用前期其他部位不具备施工条件的时段，充分投入模板及人工设备，降低后期施工强度。

纵向混凝土围堰防渗墙计划工期60 d，防渗墙共计9983 m2，平均日施工强度为166 m2。

本工程克服变流量水流冲刷、较大工程量混凝土等施工难点，采用分仓法浇筑，于70 d的工期完成纵向混凝土围堰施工及验收，确保达到安全渡汛要求。

5 施工质量技术措施

施工过程中应严格落实工程质量技术，保障纵向围堰施工质量。

基础开挖回填应重视地基处理，纵向围堰基础压实处理应满足表1设计指标[6]。

表1 纵向围堰基础压实后设计指标

防渗墙槽孔终孔质量检查项目主要有深度、厚度和孔斜。工程设计墙厚为0.6 m、0.8 m，施工槽孔应整体垂直光滑，孔位偏差应<30 mm。基础灌浆质量检查可采用检查孔的压水试验、灌浆前后灌体波速、灌浆资料成果分析等综合评定。质量检查以压水试验透水率为准，其孔段合格率在85%以上，该灌浆部位可评定为合格。

6 结 论

本文以青田水利枢纽工程为研究对象，针对非稳定流量条件下纵向混凝土围堰施工难题进行相关技术研究。合理利用围堰填筑施工道路、电力设施、混凝土生产设施设备，采用一系列适用性较强的纵向围堰施工技术，克服变流量水流冲刷、较大工程量混凝土等施工难点，采用分仓法浇筑，于70 d的工期完成纵向混凝土围堰施工及验收，确保达到安全渡汛要求，现工程已经投入使用，有效地保障了当地的度汛及发电工作。