禹门口一级站扩建泵站厂房围堰水下混凝土施工方案

刘 洁

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 禹门口一级站泵站扩建工程概况

山西省禹门口黄河提水工程是大（1）型水利工程，其中禹门口一级站扩建泵站处于黄河东岸，西南部位于黄河岸边，紧靠原一级泵站上游侧，主要任务是解决运城市北赵灌区、西范灌区和西范东扩灌区的水源问题，同时和禹门口一级站统一调配水量兼顾向禹门口东扩和汾南灌区的补水。一级站扩建泵站主要建筑物包括进水闸、主厂房、副厂房、出水池等。

由于一级站扩建泵站厂房西南部紧临黄河主槽，泵站厂房施工期需做围堰挡水围护。平面位置见图1。

图1 围堰平面位置图

2 泵站施工导流方式及围堰结构设计

导流建筑物级别为5级，围堰采用5年一遇洪水标准。导流采用全断面汛期围堰，黄河原河道泄流。

围堰轴线距泵站基坑开挖边线6m，采用矩形C20素混凝土形式，堰顶高程为385.68m，顶宽3.2m，堰基岩面高低起伏不平，堰高为3.5～5.1m，围堰总长36.43m。堰基采用锚筋与基岩结合，锚筋直径Φ25，长1.5m，深入基岩1m，临水面一侧锚筋与围堰顶齐平，锚筋呈梅花型布置，间排距1m。如图2。

图2 围堰结构示意图

3 施工方案

如图2所示，混凝土围堰一部分处于非汛期水位之下，故围堰需进行水下部分混凝土施工。为此需要先修筑水下临时砂袋围堰，然后再施工混凝土围堰。

3.1 水下临时砂袋围堰施工

为了提高修筑混凝土围堰过程中水下施工水质的清晰度和避免施工过程中黄河水流对潜水施工安全的影响，施工前期在混凝土围堰迎水侧3m之外，设立临时砂袋围堰，经技术人员测算并设计，临时砂袋围堰为梯形结构，底宽3m，顶宽1m，高度为3.2m，砂袋堆积体迎水面和背水面坡度比均为1：0.33。长50 m。如图2所示。

3.1.1 临时围堰定位

（1）按图2所示，临时围堰背水侧基线在泵站基坑开挖边线向河槽方向10.6m处。经地质勘测此处河床存有2m以上厚度淤积硬泥，故在此处采用打钢管桩进行定位。

（2）依照陆上使用仪测量人员的引导，将船只抛锚在定位桩附近，船上人员将长3.5m的Φ50钢管（利用脚手架管）放入水下，潜水员将水下钢管端定好位，并经测量人员确认位置准确后，船上人员采用锤击的方法配合将钢管打入河床硬泥面，打入深度为1.0 m。

（3）基桩间隔2m设置一个，需设置26个基点位置。

（4）定位桩钢管全部安装完毕，潜水员在水下采用2.5m长的脚手架管将相邻两根定位桩钢管以卡扣方式横向连接固定，以防止基点位置受水流影响而发生倾斜变化。如图3。

图3 临时围堰钢管桩示意图

3.1.2 修筑临时砂袋围堰

（1）潜水员在水下使用吸砂泵对临时围堰底部河床淤积的松软泥沙进行清理，清理宽度为从定位桩向迎水侧3.5m、向背水侧0.5m，直到露出硬泥面为止。硬泥面基本为水平面。

（2）砂袋袋子使用普通编制袋，每袋装砂量约为35kg。在岸上将砂装袋后用塔吊吊放到水下。

（3）潜水员以定位钢管桩之间横向连接钢管作为基准线，在钢管基准线迎水侧进行水下砂袋码堆。码堆时采用分层码堆法：先在河床底板上码堆宽度为3m的一层砂袋，然后由塔吊吊300 kg重底面为平面的压板（长1.5m×宽1.5m）进行压平，然后进行上一层砂袋码堆，以防止临时围堰因码堆不密实而发生垮塌。

（4）码堆砂袋质量要求：a潜水员水下码堆砂袋时要求砂袋之间紧密，不得留有空隙。b码堆每一层砂袋后，检查砂袋的码堆情况，对于码堆不整齐或是砂袋之间留有空隙的，进行重新整理，直到符合要求为止。c对于码堆的每一层砂袋均进行重锤的压平，保证临时砂袋围堰的整体稳定性。

3.2 混凝土围堰施工

3.2.1 混凝土围堰基底清理

潜水员水下使用吸砂泵将河床底部沉积泥沙吸排出临时围堰外，直至露出河床基岩。从钢管定位桩向基坑方向3m处为清理基准线，堰基清理宽度为3.5m。

3.2.2 堰基锚杆支护

（1）钻设堰基锚孔。潜水员使用水下风动潜孔钻钻孔，钻孔直径为Φ32，孔深为1m。锚孔呈梅花型布置，锚孔间排距1m。经布设共需钻孔150个。

（2）锚杆锚固。锚固前潜水员用高压水清除孔内的岩屑和沉渣，使孔壁无尘土附着。潜水员使用水下专用环氧锚固剂对锚孔进行锚固作业。在陆上拌制好水下专用锚固剂后装入密封料斗，吊入水下后，潜水员打开料斗仓门，将水下专用锚固剂填入锚孔内，锚固剂的填入量为锚孔体积的1/2，然后插入锚筋并转动几次，使锚固剂充分与锚杆和孔壁粘紧，增加锚固力。要求锚固2d后每根锚杆抗拉拔力不小于20 kN。锚杆采用Φ25HRB335螺纹钢，迎水侧锚杆长度与堰顶齐平，其余锚杆长度为1.5m。

3.2.3 水下混凝土模板安装

沿混凝土围堰迎水面和背水面底部边线，分别打入一排Φ25锚杆作为基桩，将模板焊接到其上固定。具体程序如下：

（1）钻模板基桩孔。潜水员使用水下风动潜孔钻进行钻孔作业（钻孔为迎水面和背水面各1排），钻孔深入基岩1m，钻孔直径为Φ32，孔距为2m，经布设需钻孔38个。

（2）埋设模板基桩。基桩采用Φ25HRB335螺纹钢，长度为3m（顶端露出水面0.5m以上）。锚固前潜水员用高压水清除孔内的岩屑和沉渣，使孔壁无尘土附着。潜水员将陆上拌制好的水下专用锚固剂填入基桩孔内，锚固剂的填入量为锚孔体积的1/2，然后由塔吊配合将Φ25螺纹钢吊装插入基桩孔中，固化时间为2～4h。

（3）水下安装模板。钢模板采用1m×2m钢板，厚度为3mm。陆上将2根长度为2.2m的30 mm×30 mm的角钢采用间断焊接方式与钢板焊接（见图4）。根据焊接位置不同有两种模板，一种为两根角钢分别焊接在模板外边线向内20 cm处，另一种为两根角钢分别焊接在模板外边线向内25cm处。

图4 模板加工示意图

水面配合人员将钢模板吊放到水下，由潜水员调整位置到两根基桩之间需要安装处，潜水员采用水下湿式焊接法，将露出模板两端的角钢焊接到螺纹钢基桩上，焊接采用双面焊。安装下一张钢模板时，采用另一种模板，将相邻两张钢模板边线紧密结合，不留缝隙。外露角钢头焊接在相邻模板上。安装时，从基岩底部在水下最深处开始安装，然后逐层往上安装。

因基岩面不平整，底层模板底部与基岩之间存在大块异形空隙，待整块模板安装完成后，潜水员水下检查测量与基岩接合处需安装异形钢模板的尺寸，陆上人员根据潜水员所报尺寸，现场加工成异形模板，再由潜水员焊接到所缺空位处。

（4）模板与基岩缝隙填塞。潜水员在水下测量出每块底层钢模板下缘与基岩之间的缝隙，报给水面人员，水面人员按照要求尺寸制作钢板后送递给潜水员，潜水员采用焊接法将钢板焊上。对于小于2cm的缝隙，采用砂袋填堵法填塞，以防漏浆。

3.2.4 水下混凝土浇筑

（1）原材料检测。根据水下混凝土施工特殊性，需拌制水下不分散混凝土进行浇筑。配制水下混凝土所用的水泥、砂、卵石等原材料质量必须符合规范要求，经自检与抽检合格后使用。

（2）现场计算配合比。混凝土拌和前有实验人员现场检测砂、卵石的含水量，计算出施工配合比，混凝土拌和时按照施工配合比拌制混凝土。

（3）仓面检查。水下浇筑底层混凝土前，潜水员对所需浇筑仓面进行检查清理，保证浇筑面无沙粒等杂物，同时检查钢模板与基岩面之间是否有未填堵缝隙，保证浇筑过程中不漏浆。

（4）水下混凝土浇筑。将陆上拌和好的混凝土通过吊斗吊放入钢模板内，由潜水员在水下配合打开料斗仓门进行浇筑，料斗仓底部与下面基岩面之间距离不大于50 cm。水下混凝土浇筑要符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）和《水下不分散混凝土试验规程》（DL/T5117-2000）的要求。

水下不分散混凝土制备流程见图5。

图5 水下不分散混凝土制备流程

3.3 水下围堰钢模板拆除

待水下混凝土强度达到设计值100%后拆除模板。潜水员采用水下电氧切割法将基桩从基岩处切割开，并将钢模板分片切割开，并水洗电氧切割打吊点孔，再由塔吊配合吊出水面摆放。

4 施工特点小结

本工程围堰涉及水下混凝土施工，根据地形和地质情况采用适合的施工方案。其施工特点有：（1）设立临时砂袋，创造良好水下环境。（2）陆上测量定位，潜水员水下配合施工。（3）基岩中打入钢筋作为模板支撑体。（4）混凝土采用水下不分散性混凝土。（5）特制密封料斗进行水下浇筑。