宮山嘴水庫重建工程導流明渠施工方案分析

劉 濤

（葫蘆島平山供水有限責任公司，遼寧葫蘆島125000）

宮山嘴水庫重建工程導流明渠施工方案分析

劉 濤

（葫蘆島平山供水有限責任公司，遼寧葫蘆島125000）

通過對宮山嘴水庫重建施工中導流明渠的高邊坡開挖和加固技術、預留巖坎防滲灌漿技術進行闡述和分析，對導流洞進口明渠的各項施工技術措施進行了探討，旨在為類似工程施工提供借鑒參。

宮山嘴水庫；進口明渠；邊坡開挖；邊坡加固；防滲灌漿

D OI：10.3969/j.i s s n.1008_1305.2015.06.030

1 工程概況

宮山咀水庫是位于遼寧省建昌縣境內大凌河上游的一座綜合水利工程，壩址距建昌縣城6km。宮山咀水庫興建于1958年9月，1976年7月全部竣工，經過多年的運行，水庫的病險狀況不斷惡化，出于安全考慮，對該水庫進行了重建加固。重建工程主要包括主壩部分壩坡的拆除重建；第一輸水洞的防滲處理，進口工作門更換、檢修門和起閉機室房屋修繕；溢洪道下游護坦部分拆除重建。工程導流明渠開挖最高點高程759.00m，最大開挖高130.7m。導流明渠開挖設6級馬道，馬道高差為15m，馬道寬4m。

2 進口高邊坡開挖

2.1 施工特點

此次導流施工邊坡開挖具有方量大，邊坡高的特點，具體表現為以下幾方面。首先，邊坡開挖要為大壩重建提供近10萬m3的填筑料，因此有較高的開挖料級配要求，尤其是要控制好大塊率；其次，導流施工開始時導流洞施工已經基本完成，因此要對施工爆破進行控制，減小爆破震動對導流洞巖體穩(wěn)定性的影響；再次，工程施工區(qū)緊鄰大凌河，因此在施工過程中必須要控制好石渣掉落侵占河道的問題；最后，由于施工邊坡高差大，施工又處于多雨期，地下水較為豐富，因此要及時進行支護，確保開挖邊坡穩(wěn)定。

2.2 爆破方法的應用

考慮到對爆破震動影響的控制，此次邊坡開挖擬用深孔梯段爆破技術，同時控制好分層厚度，通過對邊坡特征和施工技術指標的綜合分析，確定分層厚度為9～10m。為了方便預裂施工，進一步對每層開挖實行分區(qū)施工模式，如圖1所示。施工時先進行外側的Ⅰ區(qū)開挖，Ⅱ區(qū)則和邊坡預裂一起進行爆破。

2.2.1 鉆孔

爆破作業(yè)采用Y Q 100B型鉆機造孔，鉆孔方向由搭設控制樣架進行控制。為避免鉆壓過大引起的鉆桿變形，開鉆角度掌握在比設計邊坡大0.5°左右，鉆孔間距0.8m，孔徑為80m m，鉆孔超深0.2～0.5m左右。主爆孔造孔間排距3m×3m，孔徑90m m，鉆孔超深0.4～1m，第一排孔抵抗線W=1.3～2.0m。

2.2.2 爆破

爆破裝藥采用人工作業(yè)方式，主爆破孔采取全耦合柱狀連續(xù)裝藥；緩沖及預裂采取柱狀分段不耦合裝藥，非電毫秒導爆管雷管“V”型連網，非電起爆。采用孔內孔間微差起爆網絡，如圖2所示，單位耗藥量q=0.50～0.55kg/m3。

2.3 控制石渣下河

為了防止施工過程中的石渣下河造成河道淤塞，在邊坡開挖施工中采取多種方式進行控制。首先在頂部爆破施工時，對爆破方向進行控制、對單響藥量進行精確計算；其次是采用分級擋護措施，開挖前在邊坡中底部設置3～4級擋渣平臺，在每道攔渣平臺的外沿設置鋼筋石籠攔渣坎；最后是及時對每級攔渣平臺進行清理，保證集渣空間充足。

圖1 進口邊坡開挖分層示意圖

圖2 V型順序微差爆破網絡

3 開挖邊坡加固工程施工

3.1 錨桿、錨筋樁施工

錨桿孔采用7655型風動鑿巖機鉆孔，孔徑41m m，孔深4.5m。設計孔、排間距2m×2m，方陣形布設。錨樁孔采用Q Z J—100D型潛孔鉆機鉆孔，設計孔深8.5m，孔徑95m m，孔、排距為2m×3m，條形布置。鉆孔過程中的傾角和方位角結合鉆孔部位的巖石特征確定。使用B W—250型泥漿泵進行注漿作業(yè)，個別利用機械注漿不方便的錨桿孔采用人工灌注，注漿采用W/C=0.4～0.5純水泥漿，水泥選用32.5MP a普通硅酸鹽水泥。錨桿選用直徑25m m二級鋼筋，截長4.6m，為了便于掛網噴護，外露10c m。錨筋樁選用25m m螺紋鋼，截長8.6m，由3根焊接組合而成。噴錨支護的施工與錨桿相結合，能夠有效提高巖體的整體抗滑能力，避免巖體繼續(xù)風化以及河水浸入巖體裂隙。噴射作業(yè)選用H P Z U_5B型噴射機。

3.2 預應力錨索施工

3.2.1 施工設計

錨索孔徑設計為115m m，傾角和方位角的大小則根據施工點巖體特征計算確定，原則上選用垂直構造結構面設計。錨索選用梅花形布設方式，設計間距3m×3m，孔深25m。鉆孔施工完成后要對孔口進行必要處理，以形成基本垂直于鉆孔的混凝土面。為了使錨索牢固地澆筑在混凝土座墊上，設計在座墊中配置一層100m的網狀鋼筋，以有效地分布局部壓力，提高承壓強度。孔口混凝土座墊配合比見表1。

表1 孔口混凝土座墊配合比

該工程采用75鋼絞線，鋼絞線截長的計算公

式如下：

式中：Lw為座墊+千斤頂+工作錨+余量；LZ為張拉段長；LM為內錨段長。

考慮到下料時存在的誤差和安裝的便捷性，鋼絞線在計算結果的基礎上加長1.2m。施工時將鋼絞線穿入隔離架后，將隔離架穩(wěn)步向前移動，使內錨固段間距為1.3m，然后進行內錨段6鋼筋的截取工作，然后按隔離架120°角進行其中3根的焊接工作。焊接過程中要采取必要的防范措施，保證焊接工序不會對鋼絞線產生損傷。焊接完成后將灌漿管放入隔離架中心孔，將編制好的錨索按孔號順序正確排放，同時按照設計規(guī)范采用必要的臨時防護措施。

3.2.2 錨索入孔

在錨索入孔前，要進行必要的檢查，確保錨索無任何質量問題，入孔作業(yè)采用人工推送方式進行，推送過程中注意保證鋼絞線的順直。入孔完畢后即刻進行內錨固段灌漿。由于水泥漿體的強度受水灰比的影響較大，尤其是加大水含量雖然會降低操作難度，但是容易出現水泌降低灰漿的耐久性，因此，本次施工的水灰比嚴格控制為0.39，水泥選用32.5MP a普通硅酸鹽水泥。為了改善這一水灰比下漿體的和易性，降低操作難度、提高灌漿質量，考慮在漿體中加入早強減水劑，用量為水泥重的2.5%，見表2。

灌漿采用B W—250泥漿泵輸送入孔，灌漿壓力保持在0.4MP a左右。在灌漿過程中控制好灌漿管提升速度，使其保持在漿體面下50c m左右，并嚴格控制漿體量。

表2 內錨固段漿材配比

3.2.3 錨具安裝和張拉

在工作錨板安裝前首先要將錨索體順直，并將鋼絞線按順序穿入工作錨板，再將工作錨板套入工作錨夾片。張拉采用Z B 4_500型高壓油泵和Y D C_ 240Q型千斤頂進行，其張拉力見表3。

3.2.4 封孔灌漿

為預防鋼絞線的銹蝕，并使索體的加固作用得到加強，上述工序完成后要進行封孔灌漿。封孔灌漿漿體的配合比設計為0.4∶1，灌漿壓力0.3MP a，灌注完成后要進行檢查，必要時進行補灌，以保證水泥結石對基巖裂隙填充作用。上述工序全部完成后，用C 30混凝土對外錨頭進行封閉，最后要對外部進行水泥砂漿造型，使其保持規(guī)整、美觀。預錨結構和種類見表4。

表3 Y D C-2400Q型千斤頂張拉力分布表

表4 預錨結構、種類

4 預留巖坎防滲灌漿處理

4.1 防滲灌漿的設計與要求

根據工程設計進口明渠的開挖完成后，在0～78m處預留5m左右的巖坎。在施工過程中首先對預留巖坎下游巖石進行了開挖，開挖后發(fā)現預留巖坎的巖石性質和原來的推測結果不一致，巖石呈節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質比原來的推測要差；此外，由于受開挖擾動的影響，預留巖坎的巖層縫面寬度有所增加，隙寬大多在1m m以上，其中頂部裂隙寬度接近3c m。因此考慮采取防滲灌漿措施進行補救。

（1）通過對巖坎和巖石特性進行分析后決定進行雙排灌漿孔灌漿，間距2m×1.5m，梅花形布置。

（2）灌漿標準：雖然預留巖坎不是永久性工程，鑒于其使用期較長，因此將灌漿標準定為透水率不大于5L u。

（3）灌漿孔深：設計灌漿頂高程為629m，底高程為616m；如果壓水試驗透水率不合格，則考慮適當加深一段。

4.2 施工技術及工藝

4.2.1 巖石的鉆進

由于巖坎的長度為78m，因此將灌漿孔設計為2個單元，每單元設灌漿孔24個，考慮到巖石破碎會給成孔造成較大的困難，因此采用跟管鉆進的施工方式。鉆進過程中根據實際情況對鉆進壓力進行調節(jié)，同時利用各種測量儀器及時校正鉆桿傾角防斜糾偏，以保證鉆孔質量。

4.2.2 巖坎巖石灌漿

由于預留巖坎巖石破碎情況嚴重，同時滲漏水情況也十分明顯，因此必須采用特殊的灌漿方法。

（1）提高灌漿壓力。在保證巖坎巖石穩(wěn)定性的前提下，力爭在較高的壓力下進行灌漿作業(yè)，以期增加漿液的擴散范圍和密實度，提高預留巖坎的防滲效果。

（2）縮小段長。對于巖性較差巖層，采取縮小段長的方式，減小段內裂隙的差異，提高灌注質量，例如將5m的段長，分解為2m、1.5m、1.5m三段，以保證達到灌漿設計壓力，提高擴散半徑。

（3）形成反濾滯漿體。對于透水率較大的巖石，如果沒有返水，則利用清水向孔內沖灌粗砂、中砂，使其堵塞巖石裂隙的通道，形成反濾，建立阻漿滯漿體。

（4）采用間歇灌漿的方法進行灌漿，間歇的時間15～30m i n不等。

（5）對于吃漿量極大的灌漿孔，采用堵漏與灌漿相結合的方法，采用以上方法進行灌漿后，在距其30c m左右處進行鉆孔壓水檢查，若透水率不滿足灌漿標準要進行補灌，直到合格為止。

4.3 結束與封孔

在設計壓力下進漿率小于0.4L/m i n時，延續(xù)30m i n結束灌漿。然后將灌漿孔掃到孔底，并注入0.5∶1的水泥漿進行返水置換，待返漿液達到要求后，利用純壓式灌漿2h結束。

5 結語

通過對導流明渠高邊坡開挖支護、邊坡加固工程施工以及預留巖坎防滲灌漿處理等不同工作內容采取相應的技術措施，確保了導流明渠施工質量，為相關工程的各項施工積累了寶貴經驗。

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劉 濤（1974年—），女，高級工程師。