阿湖水库排沙泄洪洞衬砌工程施工技术分析.pdf

第11期2023年11月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)11-0 153-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.11November,2023阿湖水库排沙泄洪洞衬砌工程施工技术分析金鑫（新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆乌鲁木齐8 30 0 0 0）【摘要为保障阿湖水库除险加固工程施工质量，结合阿湖水库排沙泄洪洞实际情况，制定溢洪洞渐变段、无压洞段的混凝土衬砌施工方案。排沙泄洪洞主要为中厚层砾岩，裂隙不发育，局部发育少量层间裂隙且存在基岩裂隙水，采用分层、分块浇筑的施工方案，在实施过程中需要严格按照施工工艺要求进行，保障施工质量。方案通过专家论证，项目顺利竣工，取得了较好的工程效果。【关键词泄洪洞；衬砌；施工方案中图分类号TV52【文献标识码B桩号排0+0 0 7 0+0 8 2 m段为类围岩，洞身位于微风化1引言带内，围岩呈次块状结构，围岩弹性抗力系数Ko=20MPa/cm,施工工艺对施工质量影响较大，为了保障阿湖水库除险坚固系数f=1.52.0，一次支护采用喷锚挂网支护；排加固工程施工质量，对排沙泄洪洞衬砌施工方案进行分析。0+0820+110m段为IV类围岩，围岩弹性抗力系数Ko=10MPa/cm阿湖水库主要建筑物由大坝（粘土心墙坝）、左岸1#放水洞12MPa/cm，坚固系数f=1.01.2。排0+0 0 0 排0+0 0 7、排和2#泄洪洞，左岸溢洪道和排沙泄洪洞组成。加固后水库死0+110排0+12 5.8 52 段V类围岩，围岩弹性抗力系数Ko=水位156 3.50 m，正常蓄水位157 4.0 0 m，设计洪水位157 4.9 9 m，校4MP/cm6MPa/cm,坚固系数fi=0.81.0；I V V类围岩一次核洪水位157 5.8 6 m，死库容6 6 7 万，总库容2 9 9 8 万。支护需采用喷砼，系统锚杆及加钢筋网，刚性支护，并浇筑砼主要任务是拦蓄布谷孜河洪水和冬闲水，解除该流域的洪水、衬砌。开挖过程中局部可能存在少量基岩裂隙水，施工注意干旱双重重灾，保证英阿瓦提水电站引水发电，同时结合养及时排水I-2殖、旅游。排沙泄洪洞隧洞工程特性见表1。表 1隧洞工程特性2工程概况围岩断面开挖断面长度最大排沙泄洪洞位于大坝右岸，主要由引渠段、闸井段、渐工程项目变段、无压洞身段、泄槽段等部分组成。混凝土衬砌施工主0+000.000渐变段要是指渐变段、无压洞段的混凝土施工。0+007.0000+007.000无压洞身段3排沙泄洪洞地质情况及衬砌方案0+082.0000+082.000无压洞身段3.1工程地质情况0+110.000排沙泄洪洞无压洞身段洞轴线方向17 7，洞顶上覆岩0+110.000无压洞身段0+125.852体厚6 m30m,岩性为新近系上新统砾岩（N），岩层产状65NW乙8 5，中厚层结构，泥钙质胶结，裂隙不发育，局部发育少量层间裂隙，局部赋存少量基岩裂隙水，水量随季节发生变化。隧洞轴线与围堰走向近于正交且岩层倾角陡立，对隧洞围堰稳定有利。洞身上覆岩体厚6 m30m，大部分处于微风化一若风化带内，以IV类围岩为主，呈次块状镶嵌结构。进口段受开挖断面型式影响及出口段上覆岩体较薄岩体呈碎裂结构，为V类围岩。桩号类别型式尺寸/m/m纵坡V方变圆形 5.16.67.0i=0.043城门洞形5.0 5.9IV城门洞形5.0 6.0V城门洞形5.0 6.2 15.8 52=0.0 303.2衬砌方案排沙泄洪洞渐变段断面型式为方变圆形，净断面尺寸5.1m6.6m（宽高）；无压洞身段断面型式为城门洞形，净断面尺寸由3个断面组成。渐变段底板高程1558.2 0 0 m，洞长7.0 m，洞底纵坡=0.0 43；无压洞身段进口高程为1558.2 0 0 m，出口高程1554.134m，洞长118.8 52 m，洞底纵坡=0.0 3，洞身混凝土为全断面衬砌，总衬砌混凝土长度为12 5.8 52 m，混凝土衬砌量为12 6 0 m，衬砌混凝土具体工程量见表2。75.0i=0.03028.0i=0.030收稿日期2 0 2 3-0 2-0 3作者简介金鑫（19 9 2），男，回族，宁夏银川人，工程师，主要从事水利工程总承包相关工作。153第11期2023 年11 月表2 衬砌混凝土特性及工程量表序号单位工程量项目名称底板及直墙段采用1抗冲耐磨洞衬钢筋砼m3881.002洞衬钢筋砼3钢筋制安4施工方案分析4.1施工工序排沙泄洪洞洞身衬砌分四层进行浇筑，首先进行底板垫层浇筑，其次进行底板及倒角混凝土浇筑，然后浇筑两侧边墙，最后浇筑隧洞顶拱。底板、边墙及顶拱浇筑均采用组合钢模板施工，采用搭设48脚手架钢管作为支撑架，衬砌底板及边墙从排沙泄洪洞进口向出口逐仓进行施工；衬砌顶拱则从排沙泄洪洞出口向进口逐仓进行施工（即从下游向上游施工顺序施工）。洞身段混凝土施工程序见图1。施工准备洞身底板钢筋安装底板砼衬砌一边墙及顶拱钢筋安装墙及顶拱砼衬彻团一砼养护图1洞身段混凝土施工程序框图4.2洞身混凝土施工4.2.1混凝土分层分块（1）混凝土分层洞身混凝土分四层浇筑：先浇筑底板及倒角混凝土（包含底板垫层），再浇筑两侧边墙，最后浇筑顶拱混凝土。已浇底板垫层混凝土做为浇筑边墙及顶拱混凝土时的运输通道。(2）混凝土分块排沙泄洪洞洞身段长12 5.8 52 m（桩号排0+0 0 0.0 0 0 排0+125.852m），共分14块，其中渐变段1块，无压洞身段13块。每个浇筑块分4层浇筑，第一层浇筑底板垫层，第二层浇筑底板及倒角，第三次浇筑两侧边墙，第四次浇筑顶拱混凝土。分层分块见表3。表3排沙泄洪洞洞身混凝土浇筑分块特性表长度分块每块部位名称桩号/m排0+0 0 0.0 0 0 渐变段0+007.000排0+0 0 7.0 0 0 无压洞身段0+097.000排0+0 9 7.0 0 0 无压洞身段0+110.000排0+110.0 0 0 无压洞身段0+120.000排0+12 0.0 0 0 无压洞身段0+125.852合计4.2.2混凝土施工(1)施工缝面处理施工缝面处理包括建基面、施工缝面、永久伸缩缝面等的处理。建基面施工前按要求清除浮动岩石，凿除尖角及倒坡，清除石渣和积水。施工缝面人工凿毛，清除缝面污染体。:154陕西水利Shaanxi WaterResources永久伸缩缝面按要求粘贴硬质闭孔泡沫板。衬砌砼浇筑下层前，先铺设一层厚2 cm左右的砂浆。备注（2）混凝土浇筑施工C40F300W6砼根据衬砌砼结构形式，将每段砼分四层施工：底板垫层、m379.00顶拱采用C40F300W6砼76.50备注/m数长度/m方变圆洞形7.0017.00 1全断面衬砌城门洞形全10910.00 9城门洞形全6.526.50 210.0110.00 15.8515.851125.8514No.11November,2023底板和边墙及顶拱，先将底板浇筑完成，再利用钢模板进行边墙及顶拱混凝土浇筑。底板混凝土浇筑（包含垫层）混凝土采用12 m砼罐车运输至排沙泄洪洞进（出）口混凝土汽车泵前，经泵直接送人仓，按平铺法施工，铺料厚度为30cm50cm，采用50软轴振捣器进行振捣。边墙、顶拱混凝土浇筑全断面衬砌边墙、顶拱浇筑时，由模板上预留的工作窗口进料。边墙衬砌施工时，混凝土泵管经模板顶部进料，下料高度不大于150 cm，人工平仓振捣，采取分层平铺的方式浇筑，每层辅料厚度40 cm50cm,两侧对称下料，均匀上升。混凝土振捣需满足相关要求，此处不再赞述。底板混凝土浇筑超前边顶拱。顶拱砼浇筑时，在顶拱模板顶部预留高度低于岩面15cm20cm的3个进料口，进料口埋设159导管。导管应采用钢筋固定于模板和岩面间。同时，在顶部最高处埋设检查（排气）管（48）。当排气管有浆液流出时，表明已填满混凝土。（3）混凝土养护与拆模模板拆除。非受力施工缝和结构面在混凝土强度达到2.5MPa以上即可拆除模板；顶拱混凝土强度达到7 5%设计强度可拆除模板。混凝土养护。混凝土浇筑完毕后12 h18h开始养护，因受施工环境的影响，养护采用涂刷两边混凝土养护剂方式进行。施工过程中注意隧洞口的封闭，确保洞内温度适宜稳定，避免穿堂风的出现，造成混凝土干裂现象。4.3灌浆工程4.3.1回填灌浆工程(1)施工说明衬砌混凝土达到设计强度7 0%，及时进行回填灌浆。灌浆结束后，为防止浆液倒流，仰孔闭浆待凝时间不少于2 4h。灌浆时应密切注视变形。灌浆应分段进行，每段长度小于50 m。灌浆前应检查施工缝和混凝土缺陷，及时处理可能漏断面衬砌浆的部位。(2)钻孔与灌浆断面衬砌预埋管：采用在混凝土衬砌时预埋灌浆管的方法，预城门洞形全埋管采用钢管并牢固固定，管口采用棉布封堵和位置标识。断面衬砌回填灌浆在洞顶12 0 范围内布置，间、排距2 m，梅花型布置，城门洞形全断面衬砌钻孔深入岩石10 cm，并测记混凝土厚度和空腔尺寸。灌浆：灌浆分为二序进行。一序孔灌浆水灰比为0.5:1的水泥浆，二序孔为1:1、0.5:1两个比级的水泥浆。灌浆设计压力为0.3MPa。规定压力下灌浆孔停止吸浆，并继续灌浆10 min即可结束。（下转第159 页）第11期2023年11月2.3坝体沉降分析大坝沉降计算包括坝体和坝基的沉降计算。由于大坝坝基河床部位置于强风化中下部弱风化岩体上，对坝基不再进行沉降计算，仅对坝体进行沉降计算，沉降计算应分别按施工期和稳定渗流流期进行计算，取河床最大部面进行坝体沉降计算。根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2020）附录E进行坝体沉降量的初步估算。坝顶预留沉降超高=最终沉降量施工期沉降量，计算非饱和状态下的压缩曲线进行计算。经过计算心墙坝体最大断面的最终沉降量1.56 7 m，施工期竣工沉降量0.9 9 6 m，竣工后坝顶预留沉降量0.57 m，竣工后坝顶沉降量0.57 m满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2020）规定值。陕西水利Shaanxi WaterResources3结论在确保天生桥水库工程中大坝能安全、可靠、稳定运行的前提下，能否能有效的结合当地的料场情况，设计出“本地坝”，使得工程经济、合理，是关乎设计成败的关键，本设计在深入了解当地情况的前提下，设计出两种心墙的风化料坝：砾石土坝和沥青坝，通过各方面的比较，选定沥青混凝土心墙风化料坝作为最终坝型，该方案经济、适用、安全。通过对大坝进行渗流、边坡稳定、沉降等方面的计算研究，采用沥青混凝土心墙风化料坝可满足坝体运行所需要的各种条件，因此选择沥青混凝土为心墙、风化料为坝壳料的大坝坝型，在技术上较为可行。No.11November,2023（上接第154页）4.3.2固结灌浆工程(1)施工说明在回填灌浆结束7 d后进行固结灌浆，浆液采用3、2、1、0.5四个比级，无压洞身段全断面进行固结灌浆，孔间、排距2.0m，深人围岩2.5m，梅花型布置，设计灌浆压力为0.5MPa（以现场试验确定灌浆压力）。(2）冲洗及压水试验冲洗采用3/4寸高压皮管，用高压风水联合对孔壁进行冲洗，把孔内沉碴冲洗干净，并测定实际孔深。冲孔采用脉动式，洗至回水澄清并延续10 min方可，压力为灌浆压力的80%,并不大于1MPa。当邻有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足2 4h，不得进行裂隙冲洗。压水试验采用单点法，流量稳定标准为10%。(3）灌浆灌浆方法：采用单孔灌浆法。灌浆顺序：固结灌浆应按环间分序、环内加密的原则进行。灌浆压力为0.5MPa。开灌水灰比为3:1,然后按3:1、2:1、1:1、0.5：1逐级变浓。结束标准与封孔：当注人率不大于0.4L/min时，继续灌注30 min，灌浆即可结束。5结语根据阿湖水库排沙泄洪洞实际情况，对溢洪洞渐变段、无压洞段的混凝土衬砌施工方案进行简要分析。排沙泄洪洞主要为中厚层砾岩，裂隙不发育，局部发育少量层间裂隙且存在基岩裂隙水采用分层、分块浇筑的施工方案，从混凝土施工、回填灌浆两个方面对主要施工工艺进行分析，在排沙泄洪洞衬砌工程实施过程中严格按照施工工艺要求进行，保障施工质量和安全。方案通过专家论证，项目顺利竣工，取得了较好的工程效果。1杨春宝，朱斌，孔令刚，等。水位变化诱发粉土边坡失稳离心模型试验J.岩土工程学报,2 0 13,35（0 7）：12 6 1-12 7 1.2吴航通，郭传科，徐建荣，等.拱坝低热水泥混凝土抗裂效果仿真J.水利水电科技进展，2 0 2 0,40（5）：7 6-8 0,8 8.参考文献（上接第156 页）混凝土铺盖设置在闸室上游端，总长为2 5m，可发挥出与防滑板相似的作用，渗径总长度为44.14m,比指标要求的38.5m更高。在边墩上游端部位将扶壁式弧形钢筋混凝土翼墙设置在两侧，从而使闸门拥有更高的绕流防渗性能。闸室下游运用土工布和四级反滤相结合的方式导渗，将一级导渗设置在水平向，位置为消力池底部起首处，同时在护坡底部设置侧向导渗。6稳定性分析该节制闸为平板钢闸门，属于开式中型介质闸，为10 m2.5m孔设计，顺水流方向闸门底板长度为15m，承台宽为5m,其设计为钢筋混凝土结构底板，墩厚度为1.2 m，高7.8 m。在完建工况下分析该节制闸边墩和中墩的稳定性，见表3。由表3可知，在工程完工情况下，水闸可满足抗滑稳定系数相关要求。表3边墩和中墩稳定性分析结果基底应力地基承载力抗滑稳定系数组别最小值最大值平均值允许值/kPa允许值计算值边墩91.45中墩89.537结论在本次研究中以实际节制闸重建工程为研究对象，分析了计算防渗透排水、计算水流量能力、计算消减下泄水流动的方法，详细论述了水利工程水闸施工中的水力计算方法，最终该节制闸重建工程顺利完成了建设任务并达到了较高的质量水平，充分证明了本文所述水力计算方法的科学性和有效性。159.109.70100.58156.03122.811001001.251.259.40