羅坑水庫泄洪支洞除險加固工程施工要點

鄧惠梅

（韶關市曲江區羅坑水庫管理處，廣東 韶關 512000）

1工程概況

羅坑水庫土壩的左岸即為泄洪隧洞，主要包括鋼筋混凝土隧洞、閘門、進出口啟閉室、啟閉設備等。泄洪主洞同大壩軸線的角度為49°，主隧洞為鋼筋混凝土結構，全長285 m，內徑4 m。進出口的設置都是喇叭型漸變段，進口是由內徑4 m×4 m的方形漸變為內徑4 m 的圓形，設計為264.50 m 的進口高程；出口由內徑4 m的圓形漸變為內徑3.50 m×3.50 m內徑的方形，設計250.46 m的出口高程。

羅坑水庫泄洪支洞除險加固工程項目主要包括：通過砌鋼筋混凝土加固洞身，通過個別內襯鋼管進行水流改善；回填灌漿洞身、灌漿鋼筋混凝土壁與鋼管接觸間、圍巖固結灌漿。該泄洪支洞主要工程量為：土方和石方明挖量分別為428.31 m3和493.10 m3，總體土石方填筑1 413.03 m3，模板549.10 m2，混凝土206.56 m3，需要總勞動工日為5 912.60 工日。建筑材料量為：水泥256.87 t，砂563.42 m3，鋼筋38.40 t，塊石和碎石分別為1 103.86 m3和575.02 m3，柴油4.05 t。工程總投資為276.13萬元。

2 水庫泄洪支洞存在的問題和加固方案

2.1 存在的問題

其一，洞身內鋼筋多處露出，出現嚴重蜂窩現象，最深處達3.50 cm。如圖1所示。其二，隧洞混凝土強度低，難以達到《水工隧洞設計規范》規定的標準，不能滿足隧洞襯砌混凝土強度必須高于C15 的要求。因為2014 年12 月4 日，市水利水電工程質量檢測站對該水庫泄洪支洞混凝土回彈度進行嚴格檢測，結果是標號低于C10，沒有達到標準。其三，隧洞結構強度不符合設計標準。

圖1 泄洪支洞洞壁蜂窩狀照片圖

2.2 加固方案比選

方案A：利用鋼筋混凝土襯砌前段55 m（0+056-0+111），利用鋼筋混凝土襯砌后段80 m（0+111-0+191），同時將φ2.50 m的壓力鋼管內襯。方案B：利用鋼筋混凝土襯砌135 m的全段，通過技術和經濟方面的綜合比選，最后選擇方案A作為此工程施工方案。原因如下：前段55 m 圍巖的覆蓋層已經達到25～30 m，為較好的圍巖地質條件，只要襯砌的鋼筋混凝土厚度達到0.30 m 就可以達標；而后段80 m 圍巖覆蓋比較薄只有5～20 m，因此混凝土內套鋼管的方案比較適合。因為如果該段采用不套鋼管的鋼筋混凝土襯砌，需要達到0.80～1 m的襯砌厚度，不僅投資高且要大孔徑開挖，施工難度極高，所以，該工程施工對后段80 m采用鋼筋混凝土內套鋼管的加固方案。最后進行灌漿，包括固結灌漿、接觸灌漿、回填灌漿。其中用固結灌漿法進行隧洞圍巖灌漿，利用回填灌漿和接觸灌漿處理鋼管與混凝土襯砌的間隙。

3 施工材料和棄渣場的選擇要點

3.1 石料

石料場選在距離大壩2 km 土料場斜對面山腳，地層巖性為灰巖，屬于石炭系石磴子組，為中厚層狀巖裸露，呈現明顯層理，更適合砌筑，抗壓強度4.14 MPa，分布面積150×200 m2，可開采厚度約5～10 m，質量和數量都能滿足工程需要。

3.2 砂料

此工程場地附近沒有適合要求的砂料場，因此只能利用商用料場，此項目的砂料皆在渡口河邊壩砂場購買，質地為純凈的粗砂，具備豐富的儲量，質量和數量都可以滿足此工程的需要，而且運輸距離也比較適合。

3.3 棄渣場

此工程土石方開挖量不大，廢棄渣可以運輸到附近的棄渣場堆砌，該棄渣場位于水庫大壩下游電站宿舍區周圍的山坳，運距1 km，棄渣場總占地面積1 500 m2，如果按照平均堆高2 m計算，能夠容納棄渣3 000 m3，能夠滿足棄渣需求。

4 施工導流

4.1 導流標準及導流方式

此樞紐工程為Ⅲ等工程，導流臨時建筑物為4級，據《水利水電工程施工組織設計規范》和此工程樞紐布置特點，施工導流擬采用溢洪道導流，考慮到迎水面施工工期短等特點，擬采用5 年一遇洪水標準，相應枯水期10—4 月洪峰流量81 m3/s。羅坑水庫分期洪水洪峰流量見表1。

表1 羅坑水庫分期洪水洪峰流量表 單位：m3/s

4.2 導流施工方案

擬通過溢洪道進行泄洪支洞施工導流。通過對溢洪道泄流的計算，溢洪道的寬度完全可以滿足洪水的泄洪要求，5.60～7.80 m的溢洪道側墻高度可以滿足要求，并且溢洪道的建筑物中，泄槽底板、閘室中墩、閘室底板、閘室側墻、挑流鼻坎、溢洪道側墻結構強度都能滿足相關規范的要求。所以，該水庫泄洪支洞的施工導流通過溢洪道實現，是完全可行的。在具體作業上，首先將水庫的水位降到最低，然后將檢修閘門關閉并更換，最后襯砌泄洪支洞。如果在泄洪支洞襯砌過程中水位超過正常水位，就要通過溢洪道將多余水導流出去。

5 主體工程施工要點

5.1 拆除舊鋼筋混凝土措施

拆除原有鋼筋混凝土以及鋼管襯砌，需要分段分塊地有序進行，拆除后進行清渣，洞內的運輸利用腳輪車人工進行，洞外則通過自卸汽車運抵渣場。

5.2 新建鋼筋混凝土襯砌施工措施

拆除完畢舊的鋼筋混凝土后，要利用高壓水槍清洗處理圍巖表面。采用兩端同時進行的方式進行襯砌施工，先襯砌底拱后襯砌邊頂拱，而且要多段同時進行襯砌施工，在襯砌作業中必須進行良好的現場臨時支護措施，在混凝土澆筑環節里要保證振搗質量，要保證混凝土的坍落度滿足工程設計要求。

5.3 鋼管內襯施工方案

因為泄洪支洞洞徑較大，可利用14 mm厚度的鋼板進行鋼管襯砌的焊接，每塊鋼板沿洞長方向為2 m長，利用焊縫連接，針對長度方向的焊縫必須進行角度為30°～45°的錯接?？衫枚壴卵览咪摻钭鳛殄^桿，錨桿單根長度為1.50 m，其中1～1.20 m要嵌入巖層的穩定深度；錨桿的方向必須與原有混凝土襯砌和圍巖層面垂直，一共環向錨桿6 根，單塊鋼板環向焊接兩根錨桿；舊混凝土襯砌和鋼管之間要實施接觸灌漿，并且要進行安裝錨桿后鉆孔的充填灌漿。

5.4 灌漿施工要點

5.4.1 圍巖固結灌漿

①灌漿孔布置。灌漿孔的孔徑和孔深分別為52 mm和3 m，沿洞方向每3 m 布置一排，每排為6 孔，均勻分布在隧洞圓周處。②造孔。必須一次完成灌漿鉆孔。選擇適合設計孔徑的鉆具，但必須在50～130 mm之間。要確保造孔的鉛直度，偏斜度不能超過孔深的2%，此項目鉆孔深為3 m。③灌漿材料。此項目利用水泥漿作為灌漿材料，單位孔深灌入干料的數量為1.60 t/m3，可以通過試驗確定最佳用量。④灌漿壓力。現場灌漿試驗確定灌漿壓力，初始灌漿壓力200～400 kPa。

5.4.2 洞身回填灌漿

可以利用純水泥漿作為襯砌與圍巖間的回填灌漿，設定0.30 MPa 的灌漿壓力，灌漿孔孔徑38 mm，灌漿孔深入圍巖0.20 m，每0.30 m設置一排，每排為2孔。

5.4.3 鋼管與鋼筋混凝土壁間接觸灌漿

根據《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》施工技術參考規范，進行接觸灌漿；必須在鋼管襯砌完畢后進行接觸灌漿，也可以進行分段灌漿；通過現場錘擊檢查確定鋼襯接觸灌漿孔的位置，每個獨立脫空區初定兩個孔，最高處和最低處各布孔1個，也可以按照實際的脫空區情況增加合理的孔數量。

用磁座電鉆進行鋼襯上灌漿孔鉆進，設定15 mm 的孔徑，每孔要對鋼襯與混凝土間間隙尺寸進行測量記錄；灌漿前要利用送風對縫隙串通情況進行檢查，將空隙里的積水和染物吹干凈，風壓不能超過灌漿壓力；灌漿壓力的確定取決于脫空程度、脫空面積的大小、鋼襯的壁厚，鋼襯變形不能超過設計的規定值，具體來說控制在0.10 MPa之內，設計0.08 MPa為灌漿壓力；鋼襯接觸灌漿利用0.80∶1水灰比的漿液，根據需要可以合理加減水劑，以提升漿液的可灌性和流動性；從低處孔開始灌漿，并要敲擊震動鋼材襯，直到高處孔漿液排出后，依次關閉孔口的閥門，并對每個孔排出漿的濃度和數量實施記錄；灌漿孔停止吸收漿液后要延續5 min的灌漿；灌漿一周后要利用錘擊法檢查灌漿的質量，按照設計要求，單塊脫空范圍必須控制在0.50 m2內，超過就要重新灌漿；通過檢查灌漿質量達標后，焊接灌漿鉆孔口并磨平。

5.5 漿液灌注注意事項

要在洞口設置漿液攪拌機械，并集中進行制漿。漿液灌注必須連續進行不能出現中斷，特別是在鋼襯接觸灌漿工序中如果出現灌漿中斷，必須馬上用水沖洗管路，一旦堵塞超過一定時間，就會導致整個罐區的報廢。如果是摻砂灌注，必須使用流動性極佳的天然河砂。如果是摻速凝劑灌注，一段時間的施灌作業后，就要灌注一定量的無速凝劑的漿液，以避免速凝劑的殘留堵塞管路。要均勻緩慢地進行施灌，直到升到設計壓力，在鋼襯接觸灌漿工序里，利用小漿量要合理延長灌注時間，更有利于漿液的沉淀充實。

灌注施工中，要對灌漿壓力嚴格控制，尤其是鋼襯灌漿過程中，要將百分表安裝在鋼襯或者混凝土表面，進行監測，以避免混凝土抬動以及鋼襯的起拱。灌漿壓力到達設計值時，鋼襯接觸灌漿要灌到最濃級別的漿液，排出的漿液比重要等同于注入的比重，沒有吸漿率后進行10 min迸漿，便灌注結束。對鉆灌的漿液進行及時整理，同時提前補灌薄弱的部位。

6 結語

目前，很多水庫都因為運行年限太久或者建筑質量不過關，病險問題非常多，并且類型和狀況十分復雜，因此，不僅要及時發現存在的病險，及時采取加固改造的措施，更要確保加固改造施工中的質量。對此項工作，國家十分重視，在政策、資金方面給予很大支持，施工部門應該引進新工藝、新技術，嚴格管理施工的各個環節，確保除險加固工程施工的高效優質，讓水庫工程更好地服務國計民生。