水利樞紐導流洞工程洞室混凝土噴錨技術

安克旭

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

1 案例基本概況

黃藏寺水利樞紐壩址位于黑河上游東西兩岔交匯處以下11 km 的黑河干流上，距青海省祁連縣約25 km，祁連縣現有公路與寧～張公路（227 國道）相連，至西寧市距離約299 km，至張掖市距離約223 km；該樞紐對外交通條件較為便利。導流洞進口高程2 530.00 m，出口高程2 525.00 m，洞長620.00 m，綜合縱坡0.806%。根據需要，導流洞軸線設置了2 個轉彎段，進口直線段長58.93 m，第一個轉彎半徑為70 m，轉彎角度60°，彎段長73.31 m，中間直線段長329.53 m；第二個轉彎半徑為70 m，轉彎角度40°，彎段長48.87 m，出口直線段長109.36 m。

2 導流洞洞室混凝土噴錨技術

2.1 混凝土拌制

混凝土初始拌制主要由混凝土攪拌站操作，具體型號為HZS50K。

2.2 巖石錨桿施工

2.2.1 工藝流程 錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 砂漿錨桿施工工藝流程圖

2.2.2 錨桿施工

2.2.2.1 主要材料。該工程所用錨桿主要采取的是II級螺紋鋼；填孔錨固使用錨固劑藥卷，藥卷符合規范要求及施工質量。

2.2.2.2 施工方法。一般情況下在鋼筋車間根據具體設計圖紙實施錨桿的加工，并且要確保其表面的清潔性，之后運到施工現場進行安裝，首先通過三臂鑿巖臺車或者手風鉆機進行錨桿孔的鉆制，保證其位置、深度、孔徑等滿足圖紙標準，控制位置偏差≤10 cm，孔深偏差≤10 cm，再通過先裝藥卷后插錨桿的方式進行施工。

2.2.2.3 檢驗和試驗。第一，錨桿材質檢驗。要加強錨桿所用鋼筋、錨固劑、外加劑等原材料的檢驗，確保合格后才可以使用。第二，對錨桿實施拉拔力試驗，可以在施工區域選擇具有代表性的巖體，在對錨桿進行必要的養護（28 d 左右）后，通過張拉千斤頂對其實施逐級張拉，且對拉力進行準確記錄，明確此巖石錨固強度。在噴錨支護中的錨桿拉拔力滿足規定值后要立即停止試驗。為了確保試驗的準確性，每一組所用錨桿拉拔力平均值要滿足設計標準，要保證拉拔力≥80%設計值。如果無法滿足設計標準，需要重新對其進行檢驗。

2.3 鋼支撐施工

洞室圍巖破碎、軟弱地段除常規支護外，施工過程中要求備足鋼支撐進行支護。

2.3.1 鋼支撐安裝 在鋼支撐支護的部位，可以將鋼支撐設置在襯砌斷面外部，如果不能防止進入襯砌斷面之內，就一定要得到監理人員許可之后執行。遇有危險情況應及時增強鋼支撐和采取其他措施。為保證鋼支撐置于穩固的地基上，施工中在鋼支撐基腳部位預留0.15～0.2 m 原地基，架立鋼支撐時挖槽就位。鋼支撐平面應垂直于平洞中線。為了確保鋼支撐能夠準確裝設，平洞開挖時需要在鋼支撐連接位置留有連接所用凹槽，并且在兩拱腳位置、兩邊墻腳位置留有安裝鋼支撐的凹槽。混凝土噴射初期，可以在凹槽位置打入木楔，同時也為設置鋼支撐設置連接板位置。要嚴格遵照設計位置設置鋼支撐，若是安裝時鋼支撐和初噴層間存在比較大的間隙，就需要用騎馬墊塊進行設置，有效控制鋼支撐和圍巖間距≤50 mm。鋼支撐及附件安裝就位后，用焊接和螺栓將其連接牢固以防松動；澆筑混凝土時，將鋼支撐及其附件留在其中。

2.3.2 鋼支撐連接固定 為加強固定鋼支撐、防止施工過程中洞室圍巖吊塊危及施工人員及設備安全。鋼支撐之間采用鋼筋網制成擋網。可以順著鋼筋網設置φ22～25 cm 的縱向連接鋼筋，同時環向間距控制在1～1.2 m。為了提升鋼支撐的整體穩定性，避免巖石掉落傷人，可以在鋼支撐間設置鋼筋網，可以通過焊接或者螺栓連接等方式將其和鋼支撐連接。在設有錨桿的部位，鋼支撐與錨桿之間采用焊接的方式連成一體。為避免鋼支撐在受力情況下下沉，鋼支撐下端加設底板；若基礎松軟，則安裝鋼支撐時在基腳處設槽鋼等墊板以增加基底承載力，必要時用混凝土加固基座。完成鋼支撐的架設后要立即噴射混凝土，一定要完全將鋼支撐進行覆蓋，保證鋼支撐和混凝土一起受力。進行混凝土噴射時可以從拱腳或者墻腳位置開始向上進行，避免上部噴射混凝土的不密實而影響強度。為確保混凝土襯砌最大限度地填滿空隙，在混凝土襯砌之前，按監理人的指示拆除一定范圍內的鋼筋網。

2.4 噴射混凝土施工

2.4.1 主要材料

2.4.1.1 水泥。首要選擇性價比較高的普通硅酸鹽水泥，若是施工中存在較為特殊需求（例如防腐等），要在得到監理工程師批準之后才可以采取特殊水泥。正常情況下水泥的標號要在32.5 MPa 以上，并且要具有質量合格證明文件。

2.4.1.2 骨料。粗骨料可以采取碎石或者卵石，一般情況下粒徑保持在15 mm 以下；細骨料可以采取粗、中砂，一般情況下細度模數控制在2.5 以上，實際使用時含水率控制在5%～7%左右。

2.4.1.3 外加劑。所用外加劑務必要得到監理工程師的書面批準，其質量一定要滿足標準規定，生產廠家需要提供質量證明文件。要將其凝固時間控制在5～10 min。

2.4.1.4 鋼筋(絲)網。采用屈服強度不低于240 MPa 的光面鋼筋(絲)網。

2.4.2 噴射混凝土施工程序 在開挖之后要立即進行混凝土噴射，一般情況下將混凝土終凝到下次循環放炮時間控制在3 h 以內。噴射混凝土施工程序見圖2。

圖2 噴射混凝土施工程序圖

2.4.3 噴射混凝土施工方法

2.4.3.1 清理雜物。首先要將開挖區域和坡腳位置的雜物清理干凈，確保其不會存在松散雜物。對于某些容易受到水溶解的泥化巖層來說，可以通過壓力風將巖面清理干凈。受噴面檢驗合格后要在錨筋上設置標志。設置標志過程中，要保證外端頭在噴射混凝土表面之下3～5 mm，完成混凝土噴射后一定要確保其表面的平整性。

2.4.3.2 混合料的制備。根據施工圖紙要求，在噴射混凝土前45 d，通過室內試驗和現場試驗選定噴射砼配合比。噴砼配合比根據設計要求的強度等級，優先選擇有利于節約水泥和減少回彈率的配合比，并報送監理工程師審批。速凝劑的摻量通過現場試驗確定，噴射砼的初凝和終凝時間應滿足施工圖紙和現場噴射工藝的要求。

2.4.3.3 混合料的拌制。在混凝土混合料拌制過程中一定要嚴格遵照施工配合比進行不同材料的配置，控制攪拌時間在2 min 之上。為了確保混合料的有效性，在運輸以及儲存過程中避免被雨水淋濕或者雜物進入，投入到噴射機之前一定要過篩，且保證隨拌隨用，控制存儲時間在20 min 之內。

2.4.3.4 噴射混凝土。首先要對噴射設備和所用管路等進行仔細檢查，在正式噴射前進行試運行，完成拌和、運輸以及噴射系統的準備后實施噴射作業。在實際操作時要按照通風—送電—投料的順序確保混合料供應的連續性和均勻性。混凝土噴射過程中要采用助風管，確保管道的通暢性。采用TK961 混凝土濕噴機噴射砼。作業順序采用自下而上分段分區的方式進行，噴射距離控制在0.6～1.0 m，妥善處理區段間的接合部和結構的接縫處，避免存在漏噴部位。素噴混凝土厚度10 cm，一次噴至設計厚度。對于特殊要求的施工位置需要采取分層的方式進行噴射，一般在首層噴射之后對回彈物料進行清理，之后才可以實施下層噴射施工。在上層終凝后進行下層噴射，如果在終凝1 h 之后實施噴護，就要采取壓力風水清洗噴面。噴射過程中要確保供料的連續性，一旦由于特殊原因中斷，一定要將噴射機和料管內部的積料清理干凈。在溫度較低季節施工時，要采取必要措施保證噴射區溫度在5℃以上，且要控制混合料進入噴射機的溫度在5℃以上。

2.5 混凝土養護

一般在噴射混凝土終凝2 h 后對其進行灑水養護，控制養護時間在7 d 以上。一旦所處環境溫度在5℃以下，要使用塑料薄膜對其進行覆蓋。在噴射混凝土抗壓強度未達到10 MPa 前，用保溫材料加以覆蓋，防止其受凍。

3 結束語

導流洞是水利樞紐工程中的重要組成部分，本文以黃藏寺水利樞紐工程為例，分析了導流洞洞室混凝土噴錨技術，對于進一步推動水利工程發展具有現實意義。