錦屏二級水電站地下廠房拱肩噴層開裂處理施工技術

向應剛

(葛洲壩集團第二工程有限公司,成都,610091)

1 概述

1.1 工程概況

錦屏二級水電站地下廠房廠左0+040m～廠右0+160m段下游側拱肩受圍巖應力釋放的影響,出現一定程度的外鼓現象,混凝土噴層開裂、脫落情況較嚴重。由于拱肩施工部位與廠房下面作業面(高程1310.80m)距離約55m,高差較大,若發生噴層石渣或巖塊墜落,影響范圍廣,安全隱患大。而且廠房目前變形較大,新增加大量支護需及時組織施工,工期比較緊張。若不采取措施處理,施工人員、設備安全無法保證,將嚴重影響主廠房的施工進度。

為保證廠房施工安全,加快施工進度,在巖壁梁上搭設腳手架至拱肩部位,一次搭設完成,集中處理,把安全隱患時間壓縮到最短。在拱肩噴層處理范圍內采用主動防護網覆面保護,對開裂、外鼓混凝土噴層進行清撬處理。噴層清撬時石渣散落在主動防護網內,以保證清撬人員施工安全,防止較大噴層塊或巖塊破壞腳手架。然后將石渣卸至施工平臺,順傾斜竹溜板溜至巖壁梁上,最后人工清理廠房底板,保證廠房下部支護施工和混凝土澆筑安全。

1.2 地質概況

主廠房圍巖為微風化的條帶狀云母大理巖和微風化狀灰黑色中厚層細晶大理巖,地下廠房頂拱圍巖以Ⅲ類為主,部分為Ⅱ類,少量為Ⅳ類。圍巖基本穩定,僅局部穩定性較差。通過結構面組合分析,廠房頂拱圍巖穩定主要受緩傾角結構面和斷層控制。頂拱出露的斷層有24條,寬度大多在0.5m以內,多與廠房軸線成大角度相交,帶內充填碎裂巖、擠壓片巖、角礫巖及少量巖屑。裂隙發育,沿面大多鐵錳質充填或渲染,巖體完整性較差。

1.3 地應力

工程區位于川藏交界處,臨近主要的構造帶,構造應力強度較高,地應力釋放將導致圍巖破損,從而影響圍巖的穩定性。根據可研階段地應力測試成果,最大主應力量級一般在 10.1MPa～22.9MPa之間,以近垂直岸坡方向為主,其平均方向為 S43.1°～47.4°E,與區域最大主應力NWW方向基本一致,屬中高地應力區。

2 施工方法

2.1 全封閉式腳手架作業平臺

防護腳手架主要用于拱肩部位噴層修補之前,防護拱肩噴層、脫落,保護廠房下部洞室開挖、錨索、錨桿和混凝土施工。

防護腳手架搭設在巖壁梁上,搭設范圍廠左0+040m～廠右0+160m段,長度200m,寬約2m,高度約10m。采用雙排腳手架,縱距1.8m,橫距1.2m,步距1.2m,縱向每隔3跨設置一根斜撐,每隔3.6m×2.4m設置一根連墻桿,與邊墻錨桿焊接牢固。腳手架采用φ48mm鋼管,鋼管應完整、筆直、無彎曲、無裂縫。

距洞壁2m范圍內拱肩部位,施工腳手架搭設在巖壁梁上。腳手架搭設之前,需巖壁梁表面浮渣及雜物清除干凈。雜物清除時,巖壁梁下方設置明顯安全標示,禁止行人及車輛通行,并有專人負責安全監督。

腳手架頂部施工平臺滿鋪腳手板,外側及兩端防護欄桿不低于1.5m,且滿掛防護網。腳手架頂部向外懸挑 2m,成 45°向上,外緣采用φ8mm拉條每隔3.6m拉結在洞壁錨桿或插筋上。懸挑部分腳手架搭設時,使用50t吊輔助,起助臨時支撐作用,便于懸挑部分施工。竹跳板橫向鋪設在懸挑腳手架上,用鐵絲固定,竹跳板下表面設一道細眼紗網,再設一道安全防護網,防止飛石誤漏墜落。防護腳手架的搭設見圖1所示。

圖1 防護腳手架搭設示意

腳手架底部外側采用腳手板防護,防護高度至傾斜竹跳板下緣,防止溜渣時石渣彈出傷人。距洞壁2m范圍以外拱肩部位需用20t吊配合人工進行施工,起重臂末端安裝安全吊籃。20t吊工作期間,須有專業操作人員操作、指揮。

2.2 主動防護網防護

為保證施工安全,在噴混凝土清除之前,掛雙層主動防護網覆面。施打短錨桿 φ28mm,L=4.5m,使用短錨桿懸掛主動防護網,錨墊板加固,主動網貼巖壁,錨墊板規格為20cm×20cm×1.4cm。短錨桿外露 50cm,間距 50cm×50cm。掛主動防護網以防止拱肩處理時坍塌或石碴掉落傷人,加快拱肩防護處理施工速度。混凝土噴射施工時,主動防護網也可以不剝除。本項目將主動防護網剝除后再噴射混凝土,然后再把主動防護網掛上,以防止后期隱患。

2.3 掛網噴混凝土施工

2.3.1 表層開裂噴層的清除

使用風鎬清除廠房下游側拱肩處噴層開裂、鼓皮等部位的噴混凝土,并清除外露巖石面的松動塊石。表層混凝土清除干凈后,把大塊石渣或噴層擊碎,然后拆開防護網下部連接,將防護網內部存留石碴清除干凈,溜至巖壁梁上,使用50t吊車垂直運輸至廠房底板,由自卸車運至渣場。噴層處理完成后,用清水將巖石表面沖洗干凈。

2.3.2 插筋施工

由于該部位錨桿已被噴混凝土覆蓋,部分錨桿外露長度已不滿足掛防護網和鋼筋網的長度,需要在掛鋼筋網和防護網之前施打插筋。使用手風鉆施打插盤筋孔,使用4#空壓站供風,φ80mm橡膠管送風。錨桿 φ22mm,長度 1.5cm,外露50cm,按150cm×150cm布置,水泥錨固劑快速錨固,最后用錨墊板固定主動防護網。

2.3.3 掛鋼筋網

掛網鋼筋使用φ6.5mm圓鋼,現場調直加工,長度不等。先將鋼筋加工成間排距為1.5m×1.5m的鋼筋框架,再加密鋼筋框架形成鋼筋網片。鋼筋網片網眼間排距15cm×15cm,鋼筋之間用扎絲綁扎牢固,然后焊接到插筋上并與原鋼筋網相互連接成整體。鋼筋網與插筋采用電焊點焊連接。

2.3.4 噴混凝土施工

2.3.4.1 噴射方法。混凝土噴射采用潮噴法,噴射機置于巖壁梁上固定牢固。混合料拌制均勻后裝入小型手推車,由簡易提升裝置垂直運輸至巖壁梁上,人工搓鍬裝入噴射機料斗,將原噴層處理面噴至原設計厚度。混凝土補噴至設計厚度后,將主動網掛在噴層外側錨桿上進行防護。

2.3.4.2 混合料制備。噴射混凝土混合料在現場拌制,摻入納米材料,采用混凝土噴射機噴射,噴射混凝土強度等級為C25。混合料要拌制要均勻,顏色一致,在存放過程中嚴防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入,裝入噴射機前要通過篩網。混合料隨拌隨用,保持物料新鮮。

2.3.4.3 混凝土噴射。混凝土噴射采用潮噴法,自下而上,從一端向另一端分段施工。噴嘴按螺旋形軌跡一圈壓半圈的方式沿橫向移動,層層噴射,使混凝土均勻密實,表面平整。噴嘴與噴射面盡量保持垂直,以減少回彈,確保噴混凝土的質量。區段間的接合部位和結構的接縫處應妥善處理,不得漏噴。噴射作業時,保持工作風壓穩定,連續供料。完成或因故中斷作業時,應將噴射機及料管內的積料清理干凈。

2.3.4.4 噴射混凝土終凝2h后,及時進行灑水養護,養護時間不少于7d。

3 結語

錦屏二級地下廠房拱肩開裂處理,采用全封閉腳手架和主動防護網的方法,在一個半月內完成了防護處理施工,即保證了廠房下部施工的進度和安全,又保證了拱肩處理的施工安全。

由于此方法需要在巖壁吊車梁上搭設腳手架,此工程拱肩處理在廠左,橋機無法運行至1#、2#機組段,因此1#、2#機組肘管安裝需借助50t汽車吊進行吊裝運輸。