拔管成孔法在漢陰洞河水庫樞紐工程大壩施工中的應用

王俊濤

拔管成孔法在漢陰洞河水庫樞紐工程大壩施工中的應用

王俊濤

(中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西咸陽712000)

結合洞河水庫樞紐工程概況及其壩體排水孔設計情況，對排水孔成孔方案進行比選，對比分析三種常用方法的優缺點，選定采用拔管成孔法施工方案為本次施工方案，并對大壩豎向排水孔采用拔管成孔法的工藝和方法，以及施工過程中的注意事項進行介紹，最后分析該工藝在工程實際運用中取得的成效。

水庫樞紐；拔管成孔法；大壩施工；應用

1 概況

1.1 工程概況

洞河水庫樞紐工程位于安康市漢陰縣以東8 km的澗池鎮境內，地處漢江北岸月河一級支流洞河下游，樞紐距洞河入月河口4.5 km。洞河水庫樞紐工程是一座以灌溉、供水為主，兼有發電和防洪等綜合利用效益的Ⅲ等中型工程，可控制灌區面積4.57萬畝，電站裝機容量3430 kW，年發電量797.52萬kW·h。

樞紐工程由攔河壩、泄洪表孔、泄洪底孔、引水洞、電站廠房和變電站等建筑物組成。攔河壩為碾壓混凝土拋物線雙曲拱壩，壩頂高程397.50 m，最大壩高65.50 m，壩底寬度15.64 m，頂寬6.5 m，上游面最大弧長264 m。

漢陰洞河水庫是國家大中型水庫規劃內項目，是陜西省首個PPP水源項目、陜西省“十二五規劃”、“雙十雙網”重點水利工程及安康市新增40萬畝水田群體工程中的骨干工程，意義重大。

1.2 壩體排水孔設計情況

洞河水庫樞紐工程拱壩在上游面附近設計單排豎向排水孔，孔徑為150 mm，孔距3 m，起止高程從342 m～391 m，從左岸至右岸分別與壩體灌漿排水廊道連通，形成內部排水系統。排水孔累計總長為4100 m。

廊道內設排水溝，連接至集水井。所有排水孔內滲水通過排水溝匯流至集水井，在集水井內設排水管路和水泵，進行抽排。

壩體排水孔的主要目的是減低壩內滲透壓力，同時可減少水滲到下游面產生不良后果，故排水孔質量對于拱壩工程十分重要。

2 排水孔成孔方案選擇確定

碾壓混凝土壩排水孔的成孔方法隨著碾壓混凝土筑壩技術的發展不斷完善，目前國內常用的施工方法主要有鉆機成孔法、盲管法和拔管法。三種方法施工特點和優缺點如下：

2.1 鉆機成孔法

鉆機成孔法可以較好地保證排水孔的暢通，但鉆孔時容易出現偏差，排水孔的位置無法進行精確控制；另外，拱壩豎向排水孔設計一般不是直線，其位置隨著大壩的體型發生變化，而鉆機成孔法只能是直孔，因此在拱壩施工中應用效果不是很好。

鉆機成孔法一般僅在低壩或鉆孔深度不大的情況下使用。鉆機成孔法進行鉆孔時需要在混凝土達到設計齡期后開始進行，需要占用較長的時間，對工期控制不利。

2.2 盲管法

盲管法安裝排水管的施工方法在碾壓混凝土工程中應用較多，但是施工時對倉內機械設備影響較大，特別是對于倉面較狹窄的拱壩而言，更是降低施工效率，且不能在盲管埋設部位及其周圍進行碾壓，以免破壞盲管的整體結構，對排水管質量造成影響。一般施工時盲管周圍采用變態混凝土，但變態混凝土密實性較高，對壩體排水不利，且采用變態混凝土對現場施工進度有一定的影響。

2.3 拔管法

拔管法就是提前用與壩體設計排水孔同直徑的鋼管埋設于碾壓混凝土中，隨著碾壓混凝土鋪料碾壓層而提升，形成預留孔洞，滿足排水要求。

拔管法對機械設備影響較小，平倉機、振動碾等可以直接在拔管部位行走施工，不影響大壩上升速度，且不用考慮拔管周圍混凝土的透水性。

漢陰洞河水庫樞紐工程大壩為雙曲薄拱壩，倉面比較狹窄，碾壓混凝土施工機械主要有兩臺雙鋼輪振動碾、1臺平倉機、兩臺裝載機、一臺25T汽車吊、一臺12T汽車吊和其他小型機具，機械設備眾多，干擾因素較多。若安裝盲管，則會嚴重影響倉內機械的正常使用，降低功效。若采用鉆機造排水孔，由于該拱壩設計排水孔為曲線，也無法達到設計要求的準確位置，且需要等到碾壓混凝土達到一定強度后才能實施，嚴重影響正常工程工期。

綜合本工程特點及各種因素，最終確定選擇拔管成孔法施工方案。

3 拔管成孔法施工工藝及方法

3.1 拔管設計

拔管采用與設計排水孔等直徑的鋼管制作而成，鋼管壁厚6 mm，對管身進行打磨，下口成錐形，有利于插入原孔內固定，管身長75 cm。管身上口加蓋子，防止攤鋪混凝土時混凝土掉入孔內。在距管上口5 mm處做一活動吊環用于提升拔管。在活動吊環上綁上鐵絲，鐵絲另一端松開，在攤鋪料后能快速找到拔管。

拔管結構示意圖如下圖1所示。

圖1 拔管結構示意圖

3.2 拔管成孔工藝及方法

拔管成孔工藝主要流程為：安裝拔管→混凝土卸料、攤鋪→混凝土碾壓→檢測→拔管提升。

漢陰洞河水庫樞紐工程拱壩碾壓混凝土攤鋪厚度為30 cm，因此在拔管提升時，拔管高度超出混凝土碾壓面30 cm左右，避免攤鋪物料時平倉機將拔管推倒，影響排水孔的成孔效果。卸料、攤鋪過程中需要注意避免機械碰到拔管，在攤鋪完成后快速找到活動吊環上的鐵絲，沿鐵絲找到拔管的準確位置。在混凝土碾壓過程中安排專人看護拔管，若發現拔管周圍混凝土存在高低不平時，應立即向低洼處填充細骨料混凝土再進行碾壓。檢測合格后，下一層碾壓混凝土卸料前進行拔管提升，提升時應注意先將拔管頂部混凝土清除，再將活動吊環扶正，用5 t手拉葫蘆慢慢將拔管提升30 cm。拔管提升時不得使用大型施工機械，主要原因是由于大型施工機械提升力過大，有可能擾動拔管周圍混凝土，影響混凝土的強度。拔管成孔工藝流程如圖2所示。

圖2 拔管成孔工藝流程圖

3.3 拔管成孔法需注意的事項

本工程工期27個月，大壩每月最大上升高度12 m，施工進度要求較高。

由于本工程碾壓混凝土施工速度較快，在進行上層混凝土碾壓前，由于下層混凝土強度較低，若上層機械進行碾壓，會造成已成型排水孔塌孔。為防止塌孔，需要在提升拔管時在鋼管內填充石子護壁，確保成孔效果。

另外在每升層碾壓混凝土施工完成后，必須對拔管成型的排水孔進行灌水檢查，查看每個排水孔是否暢通。若發生排水孔堵塞不暢通，在下倉混凝土開倉施工前應采取人工或機具進行疏通。

為防止排水孔周圍碾壓混凝土被過多擾動，影響施工質量，在提升拔管時，需采用人工手拉葫蘆謹慎提升，嚴禁使用大型機械如裝載機等進行拔管提升。

4 拔管成孔法應用取得成效

漢陰洞河水庫樞紐工程拱壩壩體排水孔采用拔管法，通過工程實踐，成效是顯著的。

在施工成本方面：（1）若采用鉆孔成孔法，每米鉆孔費用110元，完成該工程排水孔總費用約45.1萬元；（2）若采用盲管法，每米費用70元，完成該工程排水孔總費用約28.7萬元；（3）若采用拔管法，每米費用10元，完成該工程排水孔總費用約4.1萬元；與盲管法相比直接節約成本24.6萬元。

在工程質量方面，該工程采用拔管法成孔效果良好，排水孔全部暢通，滿足設計滲流及排水要求。

在工程進度方面，采用拔管法對拱壩碾壓混凝土施工影響較小，排水孔與壩體同步施工，有力的保證了工程進度。自2016年4月5日洞河大壩壩體碾壓混凝土開倉澆筑，至2016年6月15日，壩體累計上升17.7 m，提前10天達到設計攔洪高程。

5 結語

漢陰洞河水庫樞紐工程大壩采用拔管成孔法進行排水孔施工，相比鉆孔法和盲管法，更可行更可靠。通過近一年的工程實踐，結果表明，采用該方法，即節約了施工成本，確保了工程質量，同時又加快了工程進度。對于以后類似碾壓混凝土拱壩豎向排水孔，建議可采用拔管成孔法施工。

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1673-9000（2017）02-0132-02

2016-12-15

王俊濤（1980-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利水電工程施工管理工作。