磨刀坑水库溢洪道挂网加固技术探析

刘梦秋,周佳骏

(中国水利水电第五工程局有限公司,成都 610066)

溢洪道是水库等水利建筑物的防洪设备,主要结构包括进水口、控制段、泄槽段、消能段、海漫段、尾水渠等六部分。当水库里水位超过安全限度时,水就从溢洪道向下游流出,防止水坝被毁坏。溢洪道破坏体现为沉降开裂、冲刷破坏或自然风化,其中冲刷破坏为常见病害,即溢洪道在高速水流、夹砂水流或硬物撞击等因素的作用下出现破损、泄槽变形、渗漏、裂缝或塌陷等现象[1]。

1 工程概况

磨刀坑水库位于广州市白云区同和街道,是一座以防洪为主,兼有养殖、观赏、水环境调节等综合利用的小(1)型水库。设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为1000年一遇。校核洪水位32.61m,设计洪水位31.99 m,正常蓄水位30.38 m,防洪限制水位30.38 m,死水位20.52 m,堰顶高程30.38 m,设计泄洪流量62.5 m3/s,校核泄洪流量102 m3/s。原状溢洪道为浆砌石结构,2017年9月,广州市水务科学研究所出具的《广州市白云区磨刀坑水库大坝安全鉴定报告》显示,溢洪道部分区域出现砂浆或块石脱落、侧墙沉降开裂、混凝土底板冲刷严重等安全隐患,隐患长度达336 m。

2 方案选择

针对溢洪道病险问题,主要归纳3种处理方案,即局部砂浆修补、拆除重建、底板及侧墙挂网加固。砂浆修补措施简单方便,使用预拌砂浆对破损或开裂部分进行局部修补,此方法只能处理眼见表层病害,潜在性病害问题无法根治;溢洪道结构拆除重建施工方法涉及土石方开挖量大,投入资源较多,施工面要求高,工期长,施工成本高,对于抢险加固局限性大;底板及侧墙挂网加固施工方式为在清洗干净结构表面布置钢筋网片,再浇筑20 cm厚细石混凝土,达到消除表面冲刷病害和块石或砂浆脱落病害,施工方便、快捷,能在不影响防汛的前提下彻底消除溢洪道现状病害。故选择底板及侧墙挂网加固为磨刀坑水库溢洪道病害问题处理方案。

3 施工方案

考虑到磨刀坑水库溢洪道侧墙高2 m到5 m不等,采取每20 m一仓跳仓浇筑的方式作业,底板宽度为17 m至22 m不等,采取左右幅分开施工,同副20 m长度跳仓施工的方式作业,避免由于高温天气混凝土表面出现开裂等病害问题[2]。

3.1 工艺流程

施工准备→溢洪道边墙清理→铺设钢筋网→伸缩缝布置→支设边墙模板→浇筑侧墙C25细石混凝土→养护→溢洪道底板清理→铺设钢筋网→伸缩缝布置→支设底板模板→浇筑底板C25细石混凝土→养护。

3.2 施工准备

3.2.1 水电路准备

溢洪道挂网加固施工用水利用离心泵抽取库水,分别接φ50软管至工作面,用于溢洪道底板及侧墙表面冲洗、模板冲洗及后期混凝土养护。施工用电采用现场10kw汽油发电机发电,用于现场模板安装、抽水、混凝土浇筑振捣等。现场施工道路通畅,可从下游铁门处直接进入溢洪道内作业施工。

3.2.2 技术准备

由项目工程部编制溢洪道挂网加固施工方案,经技术负责人审核后上报监理工程师审批,监理工程师审批同意后,在作业人员设备进场前,施工方案编制人或工程部负责人组织对作业人员和管理人员进行施工方案技术交底。

3.2.3 资源配置准备

作业班组按照施工方案和技术交底要求,组织与现场施工强度匹配的人员和设备进场作业,包含装载机、自卸车、罐车、震动棒、汽车吊等。

3.2.4 材料准备

按照设计图纸要求,采购合格的直径为12 mm、14 mm钢筋进场,进场后随机抽取钢筋复检,检测合格后方可投入现场使用。

3.3 施工要点

3.3.1 溢洪道侧墙清理

溢洪道侧墙清理内容主要包括表面杂物、松散块石、松散砂浆、表面起伏较大部位等内容,采取人工使用铁锹、水管等工具进行表面剔除清理和冲洗,达到侧墙表面平整度基本一致的效果。

3.3.2 铺设钢筋网

在修整好的侧墙面上,铺上一层φ8@200×200钢筋网,网筋之间用扎丝间隔绑扎并在内外侧间隔绑扎5 cm厚混凝土垫块。边墙上钢筋网每隔1m间距梅花形钻入10 cm深直径为16 mm孔洞,再灌入植筋胶,植入锚筋与墙壁相连,锚筋外侧加工成90 °弯钩,并与钢筋网片绑扎牢固,确保浇筑混凝土时不发生移位。

3.3.3 伸缩缝布置

伸缩缝使用材料为2 cm厚沥青模板,根据原状浆砌石侧墙沉降缝位置布置沥青模板,沥青模板两侧钢筋隔断并距离沥青模板不小于1 cm,避免损坏沥青模板。

3.3.4 模板安装

溢洪道挂网加固侧墙模板支护采用定制钢模板[3],小块模板尺寸为600 mm×600 mm,厚度为5 mm,根据溢洪道侧墙走向及线形、支模作业长度等选择合适数量钢模板进行拼接。模板安装前,清除模板表面杂物,冲洗干净后涂刷脱模剂,完成后按照顺序逐一拼装,孔洞处使用泡沫胶等封堵,确保混凝土浇筑过程中无漏浆现象。模板拼装完成后,在间隔模板1 m、2 m、3 m、4 m处底板分别植入直径为14 mm钢筋,高度间隔50 cm由上往下逐一布置钢管支撑。

3.3.5 C25细石混凝土浇筑

C25细石混凝土浇筑使用6 m3混凝土罐车运入现场,再配合天泵将细石混凝土浇筑进入侧墙,浇筑时采取分层浇筑,每层厚度不大于50 cm,下层浇筑厚度均匀并振动密实后再次浇筑上层50 cm厚度混凝土,直至浇筑完成。

3.3.6 养护

侧墙混凝土浇筑完成后,及时使用土工布覆盖,并每天不少于6次洒水频次,当气温偏高时,适当增加洒水频次,始终保持表面土工布处于湿润状态[4]。

3.3.7 底板挂网加固

底板挂网加固施工方式同侧墙。

3.4 材料与设备

主要材料和主要设备见表1和表2。

表1 主要材料

表2 主要设备

4 结论

水库溢洪道挂网加固施工技术较好地解决了溢洪道表面局部松散脱落的隐患问题,可以在工期要求高、汛期期间前提下较快施工,使汛期正常泄洪且不产生较大安全影响。

磨刀坑水库溢洪道挂网加固技术的成功应用,将会在今后水库溢洪道除险加固或抢险作业中起较好的借鉴作用。