淺談某地下水封石油洞庫密封塞施工技術(shù)

孫 海 江，　周 永 力，　趙　曉

(中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊，湖北 武漢　430200)

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淺談某地下水封石油洞庫密封塞施工技術(shù)

孫 海 江，周 永 力，趙曉

(中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊，湖北 武漢430200)

某地下水封石油洞庫設(shè)計總庫容量為300×104m3，是由密集布置的多條大斷面洞室組成的巨型洞室群。三條施工巷道和六條工藝豎井分別設(shè)置了混凝土密封塞。密封塞是保證洞庫氣密性最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，其施工具有預(yù)埋件多、密封標(biāo)準(zhǔn)高、豎井密封塞懸空等特點，施工難度大。密封塞采用了合理的澆筑程序和方法，同時采用了灌漿、XPEX(賽柏斯)防水涂料等防滲技術(shù)，從而實現(xiàn)了300×104m3洞庫72 h壓力降小于100 Pa的氣密性標(biāo)準(zhǔn)，對類似工程施工具有一定的參考價值。

地下石油洞庫；密封塞；氣密性；施工技術(shù)

1　概　述

某大型地下石油洞庫工程主要由主洞室群、豎井、水幕系統(tǒng)及施工巷道等組成，主洞室群分為3組，每組3個洞室，共9個洞室，每組洞室之間由施工巷道連通。洞室為直邊墻圓拱洞，跨度為20 m，高度為30 m，長度為484～717 m。施工巷道開挖斷面尺寸為8.5 m(寬)×7.5 m(高)，密封塞長度為8 m，混凝土標(biāo)號為C30，抗?jié)B等級為W8(圖1)。工藝豎井共計6條，其中3條為進(jìn)油豎井，直徑3 m，深145.5～150 m，密封塞高度為3 m，距井底40 m；3條為出油豎井，直徑5 m，深度為165～166.6 m，密封塞高度為4 m，距井底45 m，混凝土標(biāo)號為C30，抗?jié)B等級為W8。庫址區(qū)內(nèi)地層巖性為第四系殘坡積、洪積層(Q4el+dl+pl)，早白堊世二長花崗巖(K1ηγ)，晚元古界花崗片麻巖(Pt3gg)以及早白堊世中煌斑巖脈、閃長巖脈(K1χ、δ)。

2　施工巷道密封塞施工

圖1　施工巷道密封塞平面布置圖

2.1施工方案

施工巷道密封塞混凝土澆筑高度為7.95 m，根據(jù)人孔位置及結(jié)構(gòu)形式分五層澆筑，第一層澆筑0.737 m，第二、三、四層澆筑2 m，第五層澆筑1.213 m。

施工巷道密封塞混凝土澆筑從基礎(chǔ)底部搭設(shè)施工排架，模板采用小型鋼模板和木模板，主要采用1 m×0.9 m(寬×高)、1 m×0.8 m(寬×高)、1.5 m×0.3 m(長×高)三種組合鋼模。采用商品混凝土、由混凝土罐車運輸，HBT60A60托泵泵送，導(dǎo)管選用φ150鋼管。為保證倉內(nèi)混凝土均勻布料，接近倉面時采用φ150橡膠管與φ150鋼管連接。軟軸式振搗棒振搗密實。

2.2主要施工程序

主要施工程序：人孔下部鋼筋、冷卻水管及接觸灌漿管制作安裝→第1倉混凝土澆筑→人孔吊裝→第2倉鋼筋及預(yù)埋管線制安→第2倉混凝土澆筑→上部鋼筋及預(yù)埋件制安→第3倉混凝土澆筑→第4倉混凝土澆筑→第5倉混凝土澆筑→通水冷卻后，接觸灌漿施工(圖2)。

2.3溫控措施

圖2 　施工巷道密封塞施工程序圖

(1)冷卻水管及溫度計埋設(shè)。

冷卻水管采用D25 mm、δ=3.5 mm PPR管，PPR水管內(nèi)壁應(yīng)光滑平整，管兩端應(yīng)切割平整。根據(jù)分層高度，冷卻水管按照1 m埋設(shè)一層。混凝土開倉前，將PPR管在倉面彎曲成蛇形鋪設(shè)。每個密封塞混凝土埋設(shè)3支溫度計，分別埋設(shè)于第1倉、第3倉及第5倉的中間部位，以便隨時掌握已澆筑完成的混凝土體內(nèi)部溫度變化。

(2)通水冷卻。

初期通水冷卻只為削減最高溫升，通水應(yīng)在混凝土澆筑開倉后立刻進(jìn)行。水源為生產(chǎn)用水，采用常溫水，通水時間為7 d，通水流量不小于1 m3/h。

通水冷卻每24 h應(yīng)調(diào)換進(jìn)出口方向，保證混凝土內(nèi)部溫度與冷卻水溫差小于20 ℃～25 ℃，混凝土每天降溫不宜超過1 ℃并作好詳細(xì)的通水冷卻溫度記錄。

(3)冷卻水管的封堵。

待混凝土內(nèi)部溫度降低并穩(wěn)定至26 ℃～28 ℃時停止通水，采用水泥砂漿全管封填密實。

2.4防滲處理

防滲處理主要采用回填灌漿、接觸灌漿和表層涂刷XPEX(賽柏斯)防水材料等措施。

2.4.1回填灌漿

回填灌漿采用BW-250型灌漿泵和純壓式灌漿法。灌漿前首先埋設(shè)好閥門，自較低的一端開始，向較高的一端推進(jìn)。低端的第一個孔做進(jìn)漿孔，待高處的孔排出濃漿后立即將低端的孔關(guān)閉，再改變?yōu)檫M(jìn)漿孔，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

漿液水灰比采用0.5∶1開灌，灌漿 壓 力 為

0.5～1 MPa；灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。對于因故中止灌漿的灌漿孔應(yīng)掃孔后再進(jìn)行復(fù)灌，直到達(dá)到結(jié)束條件；灌漿結(jié)束條件：灌漿段在最大設(shè)計壓力下停止吸漿后，繼續(xù)灌注10 min即可結(jié)束灌漿；完成灌漿后，用干硬性水泥砂漿封填灌漿孔，孔口壓抹齊平。

2.4.2接觸灌漿

接觸灌漿采用BW-250型灌漿泵和孔內(nèi)循環(huán)式灌漿法，全孔一次灌漿，分為兩個次序進(jìn)行，自邊墻底部開始施工，漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1四個比級。開灌水灰比為3∶1，灌漿壓力：Ⅰ序孔為1 MPa，Ⅱ序孔為1.5 MPa。

灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，對于因故中止灌漿的灌漿孔應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，再恢復(fù)灌漿。在恢復(fù)灌漿時，應(yīng)用開灌比級的水泥漿灌漿，如注入率與故障前相近，即用故障之前的比級繼續(xù)灌漿；如果故障后漏量減少較多，應(yīng)采用逐級加濃的方式繼續(xù)灌漿；如果故障后漏量減少很多且短時間停止吸漿，應(yīng)重新造孔灌漿。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到設(shè)計壓力、注入率不大于0.4 L/min后，繼續(xù)灌注30 min即可結(jié)束灌漿。完成灌漿后，采用“全孔灌漿封孔法”封孔。

2.4.3表層XPEX(賽柏斯)防水材料處理

(1)XPEX(賽柏斯)防水材料。

水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料(以下簡稱“賽柏斯”)是引進(jìn)加拿大專有技術(shù)生產(chǎn)的、含有特殊活性化學(xué)物質(zhì)、以滲透結(jié)晶為主的無機(jī)防水材料。賽柏斯是由波特蘭水泥、硅砂和多種特殊活性較強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)組成的灰色粉末狀材料，其防水工作原理是：XYPEX(賽柏斯)材料中特有的活性化學(xué)物質(zhì)以水為載體，利用混凝土本身的化學(xué)特性和多孔性,借助水的滲透作用,在混凝土微孔及毛細(xì)管中滲透、充盈，催化混凝土中的水泥微粒和水泥未完全水化的成分，使水泥再次發(fā)生水化和再水化作用，形成不溶于水的支蔓狀結(jié)晶，并與混凝土凝結(jié)成整體，充分提高混凝土的密實度，從而提高混凝土強(qiáng)度并起到堵水防水效果，達(dá)到永久性的防水、防潮、抗?jié)B和保護(hù)鋼筋的效果，能夠增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

(2)賽柏斯防水材料漿液配合比及適用部位。

賽柏斯防水材料漿液的配合比及適用部位見表1。

表1　賽柏斯防水材料漿液配合比及適用部位表

(3)賽柏斯防水材料施工流程。

混凝土與巖石接縫施工流程：刻槽→沖洗擦干→制漿 →摻合劑砂漿填充→涂刷XYPEX灰漿 → 檢驗 → 養(yǎng)護(hù) → 驗收。

施工縫、人孔及泵管周邊接縫施工流程：刻槽→沖洗擦干→制漿 →濃縮劑漿液刷底→修補(bǔ)堵漏劑半干料團(tuán)填縫→涂刷XYPEX灰漿 → 檢驗 → 養(yǎng)護(hù) → 驗收。

混凝土表面處理流程：接縫填料完成后→基面檢查 → 基面處理 → 基面潤濕 → 制漿 →第一道涂刷(濃縮劑漿液)→待強(qiáng)4～6 h→第二道涂刷(濃縮劑漿液)→待強(qiáng)4～6 h→第三道涂刷(增效劑漿液)→檢驗 → 養(yǎng)護(hù)72 h→ 驗收。

3　工藝豎井密封塞施工

3.1施工方案比選

工藝豎井密封塞距井口約110 m，距井底約45 m，理論上具有自上而下My-box緩降溜管入倉和自下而上HBT60A60混凝土泵入倉兩種入倉方式。My-box緩降溜管入倉需在作業(yè)面上方布設(shè)110 m管道，其安全性和混凝土性能保持方面不如混凝土泵入倉，因此,在實際施工時采用了混凝土泵入倉方式。由于密封塞位于豎井中部，底模支撐系統(tǒng)有預(yù)埋型鋼平臺和滿堂腳手架兩種形式，經(jīng)計算比選，從經(jīng)濟(jì)和安全考慮，實際采用了預(yù)埋型鋼平臺支撐方式。

3.2施工方案

工藝豎井密封塞混凝土采用分層澆筑：進(jìn)油豎井分兩層澆筑，第一層澆筑1 m，第二層澆筑2 m，出油豎井分三層澆筑，第一層澆筑1 m，第二、三層各澆筑1.5 m。

豎井密封塞混凝土澆筑從豎井底部搭設(shè)排架，模板采用5 mm厚花紋鋼板，采用HN400×200×8×13工字鋼與事先預(yù)埋好的型鋼拱架焊接平臺作為模板支撐系統(tǒng)，人工進(jìn)行模板組裝(圖3、4)。采用商品混凝土，由混凝土攪拌車運輸，HBT60A60托泵泵送，軟軸式振搗棒振搗密實，人工抹面收光。

3.3主要施工程序

主要施工程序(以出油豎井為例)：頂部及環(huán)向鋼筋安裝→其余鋼筋及預(yù)埋件安裝→第1倉混凝土澆筑→第2、3倉混凝土澆筑→通水冷卻后、防滲處理及膨潤土回填(圖5)。

3.4溫控措施及防滲處理

溫控措施及防滲處理同施工巷道密封塞。工藝豎井密封塞上部需回填10 m厚膨潤土，采用青島維潤新型材料有限公司生產(chǎn)的膨潤土。施工時，首先將膨潤土摻水拌制均勻，人工團(tuán)成足球大小的球狀，自井口丟至井底，密封塞上部沖水后膨潤土膨脹產(chǎn)生防滲作用。

3.5注意事項

根據(jù)進(jìn)度安排，鋼筋安裝工序與工藝管道焊接工序存在立體交叉作業(yè)，期間信號溝通和安全防護(hù)措施是安全控制的重點。作業(yè)時，上下作業(yè)面均應(yīng)有專職信號員用對講機(jī)負(fù)責(zé)上下聯(lián)絡(luò)。同時，在井口焊接平臺下方10 m處設(shè)置一道5 mm厚花紋鋼板，吊籃通道四周應(yīng)安裝護(hù)欄和防護(hù)密目網(wǎng)，防止焊渣等雜物墜落傷人。

圖3　出油豎井密封塞模板支撐圖

圖4　進(jìn)油豎井密封塞模板支撐圖

圖5　出油豎井密封塞施工程序圖

4　結(jié)　語

該地下水封石油洞庫設(shè)計總庫容量為300×104m3，是密集布置多條大斷面洞室組成的巨型洞室群。施工巷道及工藝豎井的密封塞是保證洞庫氣密性最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，可謂是該工程的咽喉。密封塞雖然工程量不大，但其具有預(yù)埋件多、密封標(biāo)準(zhǔn)高、豎井密封塞懸空等特點，施工難度大。同時，洞庫氣密性試驗前需在密封塞外部充填大量密封水，若施工質(zhì)量不佳，將對整個工程工期和造價產(chǎn)生較大影響。該工程密封塞采用了合理的澆筑程序和方法，同時采用了灌漿、XPEX(賽柏斯)防水涂料等防滲技術(shù)，從而實現(xiàn)了300×104m3洞庫72 h壓力降小于100 Pa的氣密性標(biāo)準(zhǔn)，對類似工程施工具有一定的參考價值。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV554;TV52

B

1001-2184(2016)04-0029-04

孫海江(1981-)，男，河南焦作人，高級工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

周永力(1978-)，男，河南駐馬店人，高級工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

趙曉(1976-)，男，陜西漢中人，高級工程師，工程碩士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.