罗坑水库泄洪支洞除险加固工程施工要点

邓惠梅

（韶关市曲江区罗坑水库管理处，广东 韶关 512000）

1工程概况

罗坑水库土坝的左岸即为泄洪隧洞，主要包括钢筋混凝土隧洞、闸门、进出口启闭室、启闭设备等。泄洪主洞同大坝轴线的角度为49°，主隧洞为钢筋混凝土结构，全长285 m，内径4 m。进出口的设置都是喇叭型渐变段，进口是由内径4 m×4 m的方形渐变为内径4 m 的圆形，设计为264.50 m 的进口高程；出口由内径4 m的圆形渐变为内径3.50 m×3.50 m内径的方形，设计250.46 m的出口高程。

罗坑水库泄洪支洞除险加固工程项目主要包括：通过砌钢筋混凝土加固洞身，通过个别内衬钢管进行水流改善；回填灌浆洞身、灌浆钢筋混凝土壁与钢管接触间、围岩固结灌浆。该泄洪支洞主要工程量为：土方和石方明挖量分别为428.31 m3和493.10 m3，总体土石方填筑1 413.03 m3，模板549.10 m2，混凝土206.56 m3，需要总劳动工日为5 912.60 工日。建筑材料量为：水泥256.87 t，砂563.42 m3，钢筋38.40 t，块石和碎石分别为1 103.86 m3和575.02 m3，柴油4.05 t。工程总投资为276.13万元。

2 水库泄洪支洞存在的问题和加固方案

2.1 存在的问题

其一，洞身内钢筋多处露出，出现严重蜂窝现象，最深处达3.50 cm。如图1所示。其二，隧洞混凝土强度低，难以达到《水工隧洞设计规范》规定的标准，不能满足隧洞衬砌混凝土强度必须高于C15 的要求。因为2014 年12 月4 日，市水利水电工程质量检测站对该水库泄洪支洞混凝土回弹度进行严格检测，结果是标号低于C10，没有达到标准。其三，隧洞结构强度不符合设计标准。

图1 泄洪支洞洞壁蜂窝状照片图

2.2 加固方案比选

方案A：利用钢筋混凝土衬砌前段55 m（0+056-0+111），利用钢筋混凝土衬砌后段80 m（0+111-0+191），同时将φ2.50 m的压力钢管内衬。方案B：利用钢筋混凝土衬砌135 m的全段，通过技术和经济方面的综合比选，最后选择方案A作为此工程施工方案。原因如下：前段55 m 围岩的覆盖层已经达到25～30 m，为较好的围岩地质条件，只要衬砌的钢筋混凝土厚度达到0.30 m 就可以达标；而后段80 m 围岩覆盖比较薄只有5～20 m，因此混凝土内套钢管的方案比较适合。因为如果该段采用不套钢管的钢筋混凝土衬砌，需要达到0.80～1 m的衬砌厚度，不仅投资高且要大孔径开挖，施工难度极高，所以，该工程施工对后段80 m采用钢筋混凝土内套钢管的加固方案。最后进行灌浆，包括固结灌浆、接触灌浆、回填灌浆。其中用固结灌浆法进行隧洞围岩灌浆，利用回填灌浆和接触灌浆处理钢管与混凝土衬砌的间隙。

3 施工材料和弃渣场的选择要点

3.1 石料

石料场选在距离大坝2 km 土料场斜对面山脚，地层岩性为灰岩，属于石炭系石磴子组，为中厚层状岩裸露，呈现明显层理，更适合砌筑，抗压强度4.14 MPa，分布面积150×200 m2，可开采厚度约5～10 m，质量和数量都能满足工程需要。

3.2 砂料

此工程场地附近没有适合要求的砂料场，因此只能利用商用料场，此项目的砂料皆在渡口河边坝砂场购买，质地为纯净的粗砂，具备丰富的储量，质量和数量都可以满足此工程的需要，而且运输距离也比较适合。

3.3 弃渣场

此工程土石方开挖量不大，废弃渣可以运输到附近的弃渣场堆砌，该弃渣场位于水库大坝下游电站宿舍区周围的山坳，运距1 km，弃渣场总占地面积1 500 m2，如果按照平均堆高2 m计算，能够容纳弃渣3 000 m3，能够满足弃渣需求。

4 施工导流

4.1 导流标准及导流方式

此枢纽工程为Ⅲ等工程，导流临时建筑物为4级，据《水利水电工程施工组织设计规范》和此工程枢纽布置特点，施工导流拟采用溢洪道导流，考虑到迎水面施工工期短等特点，拟采用5 年一遇洪水标准，相应枯水期10—4 月洪峰流量81 m3/s。罗坑水库分期洪水洪峰流量见表1。

表1 罗坑水库分期洪水洪峰流量表 单位：m3/s

4.2 导流施工方案

拟通过溢洪道进行泄洪支洞施工导流。通过对溢洪道泄流的计算，溢洪道的宽度完全可以满足洪水的泄洪要求，5.60～7.80 m的溢洪道侧墙高度可以满足要求，并且溢洪道的建筑物中，泄槽底板、闸室中墩、闸室底板、闸室侧墙、挑流鼻坎、溢洪道侧墙结构强度都能满足相关规范的要求。所以，该水库泄洪支洞的施工导流通过溢洪道实现，是完全可行的。在具体作业上，首先将水库的水位降到最低，然后将检修闸门关闭并更换，最后衬砌泄洪支洞。如果在泄洪支洞衬砌过程中水位超过正常水位，就要通过溢洪道将多余水导流出去。

5 主体工程施工要点

5.1 拆除旧钢筋混凝土措施

拆除原有钢筋混凝土以及钢管衬砌，需要分段分块地有序进行，拆除后进行清渣，洞内的运输利用脚轮车人工进行，洞外则通过自卸汽车运抵渣场。

5.2 新建钢筋混凝土衬砌施工措施

拆除完毕旧的钢筋混凝土后，要利用高压水枪清洗处理围岩表面。采用两端同时进行的方式进行衬砌施工，先衬砌底拱后衬砌边顶拱，而且要多段同时进行衬砌施工，在衬砌作业中必须进行良好的现场临时支护措施，在混凝土浇筑环节里要保证振捣质量，要保证混凝土的坍落度满足工程设计要求。

5.3 钢管内衬施工方案

因为泄洪支洞洞径较大，可利用14 mm厚度的钢板进行钢管衬砌的焊接，每块钢板沿洞长方向为2 m长，利用焊缝连接，针对长度方向的焊缝必须进行角度为30°～45°的错接。可利用二级月牙肋钢筋作为锚杆，锚杆单根长度为1.50 m，其中1～1.20 m要嵌入岩层的稳定深度；锚杆的方向必须与原有混凝土衬砌和围岩层面垂直，一共环向锚杆6 根，单块钢板环向焊接两根锚杆；旧混凝土衬砌和钢管之间要实施接触灌浆，并且要进行安装锚杆后钻孔的充填灌浆。

5.4 灌浆施工要点

5.4.1 围岩固结灌浆

①灌浆孔布置。灌浆孔的孔径和孔深分别为52 mm和3 m，沿洞方向每3 m 布置一排，每排为6 孔，均匀分布在隧洞圆周处。②造孔。必须一次完成灌浆钻孔。选择适合设计孔径的钻具，但必须在50～130 mm之间。要确保造孔的铅直度，偏斜度不能超过孔深的2%，此项目钻孔深为3 m。③灌浆材料。此项目利用水泥浆作为灌浆材料，单位孔深灌入干料的数量为1.60 t/m3，可以通过试验确定最佳用量。④灌浆压力。现场灌浆试验确定灌浆压力，初始灌浆压力200～400 kPa。

5.4.2 洞身回填灌浆

可以利用纯水泥浆作为衬砌与围岩间的回填灌浆，设定0.30 MPa 的灌浆压力，灌浆孔孔径38 mm，灌浆孔深入围岩0.20 m，每0.30 m设置一排，每排为2孔。

5.4.3 钢管与钢筋混凝土壁间接触灌浆

根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》施工技术参考规范，进行接触灌浆；必须在钢管衬砌完毕后进行接触灌浆，也可以进行分段灌浆；通过现场锤击检查确定钢衬接触灌浆孔的位置，每个独立脱空区初定两个孔，最高处和最低处各布孔1个，也可以按照实际的脱空区情况增加合理的孔数量。

用磁座电钻进行钢衬上灌浆孔钻进，设定15 mm 的孔径，每孔要对钢衬与混凝土间间隙尺寸进行测量记录；灌浆前要利用送风对缝隙串通情况进行检查，将空隙里的积水和染物吹干净，风压不能超过灌浆压力；灌浆压力的确定取决于脱空程度、脱空面积的大小、钢衬的壁厚，钢衬变形不能超过设计的规定值，具体来说控制在0.10 MPa之内，设计0.08 MPa为灌浆压力；钢衬接触灌浆利用0.80∶1水灰比的浆液，根据需要可以合理加减水剂，以提升浆液的可灌性和流动性；从低处孔开始灌浆，并要敲击震动钢材衬，直到高处孔浆液排出后，依次关闭孔口的阀门，并对每个孔排出浆的浓度和数量实施记录；灌浆孔停止吸收浆液后要延续5 min的灌浆；灌浆一周后要利用锤击法检查灌浆的质量，按照设计要求，单块脱空范围必须控制在0.50 m2内，超过就要重新灌浆；通过检查灌浆质量达标后，焊接灌浆钻孔口并磨平。

5.5 浆液灌注注意事项

要在洞口设置浆液搅拌机械，并集中进行制浆。浆液灌注必须连续进行不能出现中断，特别是在钢衬接触灌浆工序中如果出现灌浆中断，必须马上用水冲洗管路，一旦堵塞超过一定时间，就会导致整个罐区的报废。如果是掺砂灌注，必须使用流动性极佳的天然河砂。如果是掺速凝剂灌注，一段时间的施灌作业后，就要灌注一定量的无速凝剂的浆液，以避免速凝剂的残留堵塞管路。要均匀缓慢地进行施灌，直到升到设计压力，在钢衬接触灌浆工序里，利用小浆量要合理延长灌注时间，更有利于浆液的沉淀充实。

灌注施工中，要对灌浆压力严格控制，尤其是钢衬灌浆过程中，要将百分表安装在钢衬或者混凝土表面，进行监测，以避免混凝土抬动以及钢衬的起拱。灌浆压力到达设计值时，钢衬接触灌浆要灌到最浓级别的浆液，排出的浆液比重要等同于注入的比重，没有吸浆率后进行10 min迸浆，便灌注结束。对钻灌的浆液进行及时整理，同时提前补灌薄弱的部位。

6 结语

目前，很多水库都因为运行年限太久或者建筑质量不过关，病险问题非常多，并且类型和状况十分复杂，因此，不仅要及时发现存在的病险，及时采取加固改造的措施，更要确保加固改造施工中的质量。对此项工作，国家十分重视，在政策、资金方面给予很大支持，施工部门应该引进新工艺、新技术，严格管理施工的各个环节，确保除险加固工程施工的高效优质，让水库工程更好地服务国计民生。