2沙溪航电工程左岸PD1探洞封堵施工方案浅述

1沙溪航电工程左岸PD1探洞封堵施工方案浅述摘要：在河床式枢纽电站施工过程中，两岸坝肩经常会遇到规划设计阶段形成的地质勘探孔洞，这些地质探洞封堵效果的好坏直接影响到电站蓄水后大坝的安全。沙溪左岸PD1探洞位于坝肩岸坡底部，紧贴帷幕线稍偏上游。鉴于探洞具体工程情况，拟采用“安全支护+分段砼封堵+回填灌浆”的形式进行封堵施工，制订了详尽可行的技术方案。关键词：探洞支护封堵回填灌浆引言在电站大坝两侧的坝肩岸坡上，往往会存在小型地质探洞，电站蓄水后探洞封堵效果的优劣将直接影响大坝的安全。合理制定技术方案和选用施工设备，最大程度保证施工中的人员及设备安全和施工质量，是工程施工的关键。沙溪航电枢纽左岸PD1探洞拟采用先进行安全支护然后分段封堵灌浆的施工方案，消除了施工中的安全隐患，供大家参考和借鉴。一、工程概况沙溪航电枢纽工程位于阆中市沙溪乡嘉陵江干流上，枢纽上接苍溪梯级，下与金银台梯级相连，电站枢纽距阆中市约12km，212国道从坝区左岸通过，交通较为方便。枢纽建筑物从左到右由左岸挡水坝段、船闸、25#～1#翻板门坝段、4#～1#孔泄洪冲砂闸坝段、厂闸连接坝段、厂房坝段及右岸档水坝段组成。坝顶高程372.5m,坝顶总长度830m。沙溪航电工程左岸挡水坝边坡上的探洞PD1为电站前期地质勘探形成的小型洞室，探洞截面形式为马蹄形，实测宽度为2m～2.5m，高度亦为2m～2.5m左右，总长约50m。底高程为EL.356.78m，洞口坐标为（X=35588666.9880，Y=3500726.6627），洞底坐标为（X=35588670.3458，Y=3500726.6627）。探洞洞口小部分位于挡水坝坝体内，大部分出露于挡水坝坝体上游侧，紧贴帷幕线偏上游。大坝蓄水后探洞将位于上游正常蓄水位（EL.364.00m）以下，因此必须将探洞全段进行封堵并作回填灌浆，以保证大坝运行安全。根据进洞实地察勘，探洞PD1在地质勘探阶段开挖过程中未采取喷锚支护，断面不规则，开挖揭示洞室围岩岩层产状近水平,结构松散，局部整体性较差。如果进洞施工，存在极大的安全隐患，因此在封堵混凝土施工前，需进行安全支护处理，以保证进洞施工人员及设备的安全。二、施工程序①、在封堵混凝土施工前，首先自洞口向洞内分段循环进行探洞安全支护；②、探洞全段安全支护结束后，自洞内向洞口分段进行封堵混凝土的施工，分段长度按10m每段控制；③、每段封堵混凝土施工后进行回填灌浆施工；④、然后进行下一循环的封堵混凝土及回填灌浆施工，直至施工结束。三、施工布置3.1施工供水施工用水采用潜水泵从上引航道内侧抽取地下渗水或接现有供水管路供给。3.2施工供电施工供电从挡水坝上游侧变压器低压端接线。隧洞内照明电源采用低于36V的安全电压供电。隧洞2内供电线路必须布置在洞顶一侧，严禁直接铺设在隧洞底部，照明回路与动力回路分开敷设，且应单独设置闸箱及漏电保护器。电缆绝缘性能良好，无破皮老化。3.3施工道路施工道路采用左岸生活区旁通往挡水坝道路作为主要施工道路。3.4混凝土供给混凝土供给采用左岸拌和站集中拌制，10t自卸汽车运输，日立210反铲挖混凝土料入泵车。四、安全支护施工4.1支护方法根据探洞开挖围岩的实际情况，采用素喷混凝土或网喷混凝土或锚杆+格栅钢架+挂网+砼喷护的方法进行支护，支护顺序为从洞口往洞内进行，3m一个单元，待喷护砼有一定强度后再进行下一个循环。支护前，要仔细观察围岩情况，根据围岩情况确定具体支护方案。拟定支护原则如下：如果围岩比较完整，此段可不进行安全支护；如果围岩相对较为完整，但在小范围内存在局部裂隙，则采用素喷混凝土支护处理；若围岩在大范围内存在裂隙且有松动小石块，需要采用挂网喷混凝土支护处理；如果围岩较差，大范围结构松散、裂隙发育，且有松动岩块，则采用格栅钢架+挂网+锚杆+砼喷护进行支护。以格栅钢架+挂网+锚杆+砼喷护为例，施工工艺流程如下图：4.2主要施工参数及方法4.2.1喷射混凝土施工（1）施工工艺流程施工工艺见喷射混凝土工艺流程图4-1。图4-1喷射混凝土工艺流程（2）材料水泥:优先选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，水泥强度不低于42.5。骨料:细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率宜控制在5%～7%；粗骨料应采用耐久卵石或碎石，粒径不应大于15mm；喷射混凝土种不得使用含有活性二氧化硅的骨料，喷射混凝土的骨料级配应符合相关规定。水：应符合拌制水工混凝土用水要求，并满足JGJ63-89第3.0.4的规定，拌浆水的温度不得高于40℃。施工准备安装格栅钢架安装锚杆，挂网喷护C20砼待强下一个循环粗骨料细骨料水泥水搅拌机喷射机喷嘴空压机速凝剂受喷面养护3速凝剂：应采用符合施工图纸和质量要求的速凝剂。所用速凝剂尽可能偏中性且对人体危害较少，其品质不的含有对锚杆产生腐蚀作用的成分，并符合DL/T5100-1999标准。在使用速凝剂前应做与水泥的相溶性试验，初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。选用外加剂应设计人、监理人批准。（3）配合比喷混凝土的配合比，应通过室内试验和现场试验选定，并应符合施工图纸要求，在保证喷层性能的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量应通过现场喷射试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，应满足施工图纸和现场喷射工艺要求，喷射混凝土的强度应满足施工图纸要求，配合比试验成果报送监理工程师批准后方可施工。（4）配料、拌和及运输A拌制混合料的允许误差应符合下列规定：水泥和速凝剂±2%砂、石±3%B搅拌时间混合料搅拌时间应遵守下列规定：a采用容量小于400L强制式拌和机拌料时，搅拌时间不得少于1min；b采用自落式拌和机拌料时，搅拌时间不得少于2min；c人工拌料时，拌料次数不得小于3次，且混合料颜色要均匀；d混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。C运输混合料采用1t自卸汽车运输，在运输、存放过程中，应严防雨淋滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前应过筛。（5）喷射混凝土施工方法A喷射混凝土前，为每种拟用的外加剂至少做3次试块试验板，试验板测定的喷射混凝土工艺质量和抗压强度达到要求后，进行喷射混凝土施工。B喷射施工前清除开挖面的浮石、石渣和堆积物，处理好光滑岩面，搭设工作平台，采用高压风枪吹洗坡面岩粉、岩屑及其他污物；用短钢筋（Φ6.5）设置喷层厚度标志，对受喷面渗水部位，采用埋设导管、盲管或截水圈作排水处理。受喷面经验收后洒水润湿。C喷射机作业应严格执行喷射机操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，应将喷射机和输料管内的积料清除干净。D喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间一般工程不得少干7昼夜，重要工程不得少14昼夜；气温低于+5℃时，不得喷水养护。E冬季施工：喷射作业区的温度不应低于+5℃；混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃；普通硅酸盐水泥或矿渣水泥配制的喷射混凝土在分别低于设计强度30%和40%时，不得受冻。4.2.2锚杆、挂网施工喷锚网支护参数：锚杆Φ22mm，单长L=2.5m，布置范围为顶拱与顶拱腰线以下0.6m；喷C20砼，厚度δ=20cm；钢筋网4φ6.5@20cm×20cm，主要布置在岩体破碎、组合裂隙发育地段，岩体相对较为完整部位可不挂网。喷锚网采用常规方法施工。①喷砼采用5t自卸汽车将拌制好的湿料运至洞内工作面，人工为TK961湿喷机上料，利用筒易组合钻架进行人工喷射施工。每次喷厚5cm，根据喷厚进行分层施喷。②锚杆施工系统锚杆为Φ22、L=2.5m，梅花型布置的砂浆锚杆(顶孔拟采用快凝水泥药卷)，采用筒易组合钻架，手风钻钻孔，吹孔后注浆器注浆，人工安装，风镐打入孔底。③钢筋网施工方法：将加工厂预加工好的钢筋网片（一般为200cm×200cm）运至现场后，人工贴近岩面敷设、点焊，并与系统锚杆（或插筋）焊接。钢筋网安装时要留有保护层，并保证钢筋的搭接长度。4.2.3格栅钢架施工在支护中，先架立格栅钢架，并进行系统锚杆施工，与钢架焊连，填塞稳定及加固钢架，钢架间岩面铺挂钢丝网，最后分3次喷20cm厚砼包裹钢架。格栅钢架由4根Φ22mm主筋、φ12mm箍筋及Φ16mm辅筋加工制作而成，断面为10cm×15cm。两榀钢架之间焊接纵向连接筋，连接筋为Φ22的II级钢筋，环向间距1m。钢架脚部设置预制砼垫块（20×20×15cm），并用Φ22、L=2m的锁脚锚杆固定柱脚。格栅钢架各节组装顺序为先上后下，最后用手动葫芦吊装就位，与系统锚杆焊连，再加固定位，并用短钢筋节或砼楔块进行背后局部垫填。进洞4m长度范围内及局部围岩格栅钢架排距按0.50～0.60m控制，进洞4m后格栅钢架排距按0.80～1.00m控制。由于探洞开挖断面不规则，格栅钢架在洞口制作，形状根据开挖断面确定，示意图如下：4.3施工监测隧洞监控量测不仅能指导施工，预报险情，确保施工安全，而且通过现场监测获得围锁脚锚杆腰线0.6米线锁脚锚杆系统锚杆格栅钢架系统锚杆喷砼探洞底宽探洞高度5岩的动态信息，为支护设计提供依据。4.3.1量测目的（1）掌握围岩在施工中的动态，控制围岩变形；（2）了解支护结构效果，及时采取措施，安全施工；（3）修正设计参数，保证探洞洞既稳定又安全。4.3.2量测项目施工监测主要量测围岩段收敛和顶拱沉降。量测区的间距为6m，每个收敛量测段的测点不少于3点。围岩收敛和顶拱下沉量测原则上在同一断面上进行。量测的频率为1～2次/天。4.4排水措施洞底两侧人工开挖形成排水沟，排水沟断面20*20cm。工作面排水：根据实地观测，探洞内地下水大部分呈滴状渗水，局部为线状渗水，当工作面出现线状渗水时，喷砼施工出现掉块现象，因此需采取措施：增加速凝剂用量，在线状渗水处钻孔，用软管将水引至底部排水沟后再进行喷护施工。4.5塌方预防及处理4.5.1塌方预防防止塌方，是保证安全施工和快速支护的关键。在探洞洞安全支护施工过程中，我部拟采用下列预防塌方的措施：①、勤观测：在施工过程中，随时观察和量测现场工程地质和水文地质变化情况，研究变异规律，据以拟定施工对策。②、强支护：在不良地质段加密格栅钢架及锚杆，增加喷砼厚度等。4.5.2塌方处理由于探洞地质情况较差，并且在翻板门坝段和船闸开挖过程中受到爆破的影响，洞室围岩结构较初期有一定改变，需做塌方事故的预备方案。在发生塌方以后，我部拟采取以下处理措施：①、深入现场观察研究，分析塌方原因，弄清塌方规模、类型及发展规律，核对塌方段的地质构造和地下水活动状况，尽快制定切实可行的塌方处理方案；②、在未制定塌方处理方案前，不可盲目地抢先清除塌体；③、对一般性塌方，在塌顶暂时稳定之后，立即加固四周围岩，及时支护结构物，托住顶部，防止塌穴继续扩大；④、有地下水活动的塌方，先治水再治塌方；⑤、认真组织塌方处理专业队伍，指定有经验的专职干部领导；⑥、充分保证处理塌方的必须器材设备供应，避免中途停工。五、混凝土封堵施工5.1概述探洞封堵由内向外分10m一段进行封堵，采用免拆模板作间隔。探洞高度较低，宽度较窄，且为平洞，振捣入仓非常困难，一般的入仓手段无法满足混凝土密实度的要求，因此混凝土入仓采用泵送。6图5-1探洞封堵施工方案示意图5.2泵送混凝土施工工艺5.2.1机械设备泵车选用活塞式泵车，型号为HBT60.7.75.8A型泵车。砼输送管可采用直管、弯管、软管、管接头及截止阀。直管为管径125mm、长度2m（或3m）的钢管，软管为4m长的橡胶管。5.2.2泵送混凝土性质要求泵送砼要求具有一定的流动性和较好的粘塑性，砼泌水小、不易分离，砼的坍落度以80～180mm为宜。泵送砼最佳稠度是砼输出管道口后，保持10cm长的圆柱状态后散开。泵送砼骨料中的卵石最大粒径与输送管内径之比≤1：2.5；3mm以下的细骨料应占10%～30%；砂粒应控制在40%～50%，且通过0.315mm筛孔的砂不少于15%。泵送砼水泥选用普通硅酸盐水泥。泵送砼中的外加剂为减水剂。为改善砼的和易性并能减少砼的泌水率，防止离析，选用掺合料为粉煤灰。水泥用量应控制在300～500kg/m3。泵送砼