中国水利水电第四工程局有限公司 青海西宁 810001
摘要：导流洞封堵体属大体积混凝土，如何在工期紧、任务重的环境下克服各种困难，又快又好的完成封堵任务，如何对封堵体进行合理分层分块、降低混凝土内部温度、做好封堵体变形收缩后的回填灌浆与接缝灌浆工作，是封堵体能否成功的关键。本文章中针对功果桥水电站导流洞封堵技术运用进行了介绍，可供类似工程做参考。
关键词： 导流洞 封堵 技术
1、工程概况
功果桥水电站导流隧洞封堵段分为两个部分：临时封堵段17m（导0+328.50m～导0+345.50m）和永久封堵段35m（导0+345.50m～导0+380.50m），其断面尺寸为16m×18m，洞内纵坡i=1.35%。
导流洞永久堵头设计挡水位1307.0m，校核洪水位1309.5m，其设计级别为2级，紧贴临时堵头下游面浇筑，与坝基防渗帷幕共同组成大坝防渗系统；临时堵头位于永久堵头上游，其设计级别为4级，主要用于下闸后减小导流洞永久堵头施工难度及保证导流洞永久堵头施工安全，保证永久封堵施工质量。临时堵头设计为快速堵头，应及早形成，具备挡水条件，是实现功果桥水电站提前发电的一个重要前提。
主要施工项目包括锚杆施工、堵头砼浇筑、回填灌浆、固结灌浆与接缝灌浆。
2、施工工序
施工工序为：下闸→洞内临时堵头上游侧排水→临时堵头衬砌面凿毛处理及钢管架、型钢支撑、模板架立→临时封堵段混凝土浇筑→临时封堵段顶拱回填灌浆→永久封堵段一期固结灌浆→永久封堵段混凝土凿毛→永久封堵段混凝土浇筑→永久封堵段回填灌浆→永久封堵段二期固结灌浆→接缝灌浆→冷却水管回填→灌浆廊道封堵→灌浆廊道回填灌浆→验收→完工。
3、施工难点
⑴工期紧。导流洞进口下闸后，库区水位达到发电水位1307.0m的前提是临时堵头必须具备挡水条件，使得临时堵头成为关键节点目标，必须在较短的时间内快速完成。
⑵工程量大，施工强度大。堵头全长52m。其中临时堵头长17m.，通仓连续升层，浇筑强度大。
⑶工序复杂，存在交叉作业。系统锚杆、永久封堵段固结灌浆与砼备仓升层同步。设计要求顶拱回填灌浆在混凝土浇筑完成15d后（砼强度达到70%），固结灌浆在回填灌浆完成后7d开始施工，接缝灌浆需在堵头内部温度稳定后再施灌。
⑷导流洞进口闸门封堵后，堵头上游侧渗水量偏大，给堵头混凝土施工带来压力，特别是当临时堵头具备挡水条件后，泄压排水钢管封闭，上游水位将快速上升，给永久堵头施工带来很大压力。
⑸堵头顶部坝基帷幕线尚未完全闭合，洞内情况复杂，经过多年泄流，顶拱及边墙多处变形、出现裂缝，且渗水量大，多数锚杆孔和固结灌浆孔内出现涌水现象，给引排水带来难度，处理不好将影响砼浇筑质量。
4、方案优化
⑴增加泄压排水钢管数量
原设计方案布设1根φ377泄压排水钢管（配带闸阀，能承受80m水头），通过下闸后洞内排水设备数量、排出水流量与洞内水位下降关系对比，经会议讨论，最终确定将泄压排水钢管增至4根，加大下泄水流量，降低了临时堵头浇筑风险。
⑵临时堵头通仓连续浇筑
原方案临时堵头分为4层，每层厚度在3.5m～5.0m，考虑到层间间歇时间5～7天，至少在1个月内完成。通过参建四方技术论证，为保证提前发电节点目标，通过加大堵头内部模板支撑系统（大量使用型钢）、使用大型钢模板（4.5m×3.0m）、调整砼初凝时间（掺加速凝剂、高效减水剂）等手段，临时堵头通仓连续升层浇筑是完全有可能实现的，最终临时堵头仅用7天完成施工。
⑶调整施工工序
永久堵头固结灌浆、锚杆施工与砼同步升层施工，砼每升1层，待初凝后，随即进行锚杆造孔、固结灌浆造孔和灌浆作业。
⑷采取措施加强砼浇筑质量
①调整砼级配加强顶拱部位与泄压钢管管口段砼浇筑质量，将顶拱范围内砼调整为一级配，将泄压管管口周边砼提升1个强度等级（C20二级配调整为C30二级配）。
②堵头内架设φ48钢管满堂架（间距1.5m×1.5m）作为砼浇筑振捣平台。
⑸加强引排水力度
重视堵头段原衬砌砼面变形及裂缝部位的引排水工作，对于渗水（涌水）部位采用钻孔、埋管等方式引入仓外或引入仓内做循环冷却水。
5、准备工作
⑴前期道路铺设、临时挡水坎形成、泄压排水（引排水）管路布设及堵头段清淤作业完成。
⑵钢支撑结构与大型钢模板制作完成。
⑶先前衬砌时预埋的铜止水已经凿出，
原砼衬砌面凿毛完成（深度不小于3cm）。
⑷充足的人员、设备、材料到位，时刻准备进场作业。
⑸设计技术交底及施工队伍技术交底完成，作业人员对设计意图及施工方法充分了解。
6、施工工艺
6.1堵头砼施工
6.1.1、模板配置、安装与支撑系统
为方便施工人员立模作业，临时堵头上游侧6m宽范围搭设满堂架，作为施工平台。同时，堵头在内部搭设满堂架，间距1.5m×1.5m，作为泵管支架和人工操作平台（砼振捣、人员通行）。
（1）临时堵头
临时堵头上游侧模板一次成型到顶，下游侧模板边浇筑边立模，采用2榀型钢支撑作为模板支撑系统，竖向采用I20a工字钢，横向采用[16a槽钢，型钢支撑采用Φ28插筋和φ16拉筋进行固定，型钢与型钢之间采用φ16钢筋对拉，对拉钢筋间距为1.8m。
模板采用大型钢模板（4.5m×3.0m），主要由P3015、P1015散钢模板拼装后用型钢加固形成，同时准备1.5m×3m的翻升模作为备用，导0+345.5处临时堵头与永久堵头结合部位键槽模板采用木模和定型钢模板，顶拱部位无法采用钢模覆盖的部位采用木模进行补充堵缝。考虑到施工安全，在混凝土浇筑后，上游侧模板不再进行拆除。
（2）永久堵头
永久封堵段混凝土浇筑采用P3015、P1015散钢模板或1.5m×3m的翻升模板立模，顶拱部位采用组合钢模板拼装立模，无法采用钢模覆盖的部位采用木模进行补充堵缝。模板吊拉系统采用Φ28钢筋和φ16拉筋与仓内预埋型钢或φ219钢管立柱焊接形成，模板拉筋间距为0.75m。
灌浆廊道模板采用木模进行立模，与混凝土面接触部位覆盖腹膜胶合板250mm*2500mm（δ=12mm），其支撑系统为钢筋拱架和型钢、φ219钢管立柱。
模板安装时，模板与模板间利用双面胶进行压缝（堵缝），底层模板基础用M25砂浆和Φ28钢筋找平。
6.1.2、铜止水及止浆片安装
对于前期在隧洞衬砌面已预埋的铜止水，在封堵期对混凝土面进行凿除，止水外露后再进行连接。需重新安装的止水，在衬砌面凿出槽后，使用环氧砂浆将其进行固定已凿出的槽内。
止水铜片的凹槽部位须用沥青麻丝填实，安装时应严格保证凹槽部位与伸缩缝位置一致，骑缝布置。埋入混凝土的两翼部分应与混凝土紧密结合，止浆片材料为镀锌铁皮，安装要求同止水的安装。
浇筑止水片附近混凝土时应辅以人工振捣密实。
6.1.3、分仓及升层
临时封堵段混凝土通仓连续升层。永久封堵段混凝土通仓薄层短间歇浇筑，大可分为10层，每层厚度控制在1. 5m～2.5m，层间间歇时间为5d～7d。
6.1.4冷却水管安装及一期通水冷却
在永久封堵体内预埋冷却水管，采用内径D=2.54cm钢管。间排距为1.0m（水平间距）～1.5m（垂直间距），冷却水管距衬砌面及廊道周边的距离为1.0m～1.5m，单根长度不超过250m。上层浇筑块收仓后，应立即采用天然河水进行一期冷却，水温控制在7。C～10。C，每隔24h改变一次通水方向。冷却时间为15d～20d,水管通水流量不小于20L/min。
6.1.5、砼浇筑
（1）材料要求
① 水泥采用中热普通硅酸盐P42.5水泥
② 粉煤灰采用II级以上优质粉煤灰，并采用高效减水剂，可适当加入速凝剂（主要用于临时堵头，掺量为水泥用量的2%）。
③ 堵头砼标号为C20W8F100二级配。
（2）浇筑方式
通过混凝土罐车运抵现场，混凝土浇筑入仓采用泵送入仓的方式，通过架设栈桥或钢管架形成泵管通道，利用HB60混凝土泵将混凝土送入仓内。
用混凝土泵浇筑过程中，泵管出口架设在仓内的的钢管架上，浇筑一层抬升一层。
在顶拱浇筑时，考虑到仓号较长，为避免出现顶拱浇筑不饱满，应分12m～11m一仓，合计3小仓进行浇筑，泵送浇筑时结合骨料初凝的时间要求，在顶拱段进行短间歇送料。
6.1.6、温度控制
堵头混凝土内部最高温度不大于36℃，混凝土拌和、运输中应采取温控措施，控制混凝土入仓浇筑温度不大于12℃。
可采采取拌合加冷水、加冰的方法进行降温，罐车运输过程中做好骨料的防晒、降温措施。
永久堵头混凝土全部浇筑完毕后30天后，方可开始进行后期（二期）冷却。仍采用河水冷却，水温约7℃～10℃，通水流量不小于20L/min，每24h改变一次通水方向；通水时间以封堵体混凝土内部温度达到稳定温度17℃为准（即可进行接缝灌浆）。控制封堵体实际接缝灌浆温度与设计接缝灌浆温度的差值在±1℃范围内，应避免较大的超温和超冷。
堵头温度测量以封堵体内部埋设的温度计为主，以闷水测温温度为辅。闷水测温应在通水冷却结束前进行，闷水时间为3天。
6.2、回填灌浆
回填灌浆在封堵混凝土达70%设计强度（浇筑后15天）后进行，在顶拱仓号封堵前预埋进、回浆管路形成灌浆系统。顶拱回填灌浆孔间排距为3m×3m，进浆管均采用1.5寸PVC管，出浆支管均采用1.5寸PVC管。出浆液支管伸入封堵混凝土10cm，采用三通管与进浆管连接，并按设计方位固定牢靠，灌浆前出浆孔口用牛皮纸绑扎封好。
6.2.1施工方法
灌浆施工应自较低的一端开始，向较高的一段推进。低处孔灌浆时，高处孔可用于排气、排水，当高处孔排出浓浆后，可将低处孔堵塞，改从高处灌浆，依此类推，直至结束。
6.3.2回填灌浆技术要求
（1）回填灌浆采用纯压式灌浆法进行灌注。分为两个次序进行，两序孔中都包括顶孔。
（2）浆液水灰比控制在0.5：1，灌浆压力控制在0.2MPa～0.3 MPa。
（3）灌浆应连续进行，因故中止灌浆时间大于30min时，对灌浆孔进行清洗至原孔深后恢复灌浆，此时若灌浆孔不吸浆，则就近重新钻孔灌浆。
（4）此压力下，灌浆孔停止吸浆时，延续灌注15min即可结束灌浆。如果孔内有涌水情况，回填灌浆屏浆时间为60min。
（5）灌浆结束后，采用干硬性水泥砂浆将全孔封填密实，孔口抹平。
6.3固结灌浆
6.3.1、施工方法
导流隧洞永久封堵段边墙及底板布置为一期固结灌浆孔（入岩8.0m，间排距为3m×3m），与砼同步升层，在封堵混凝土下一层浇筑前完成钻孔灌浆工作。
顶拱范围布置二期固结灌浆孔，在封堵混凝土浇筑完成、顶拱回填灌浆结束后（灌浆结石达到设计强度70%），在灌浆廊道内进行钻孔灌浆，采用先预埋管路后造孔的方式进行施工。
6.3.2、固结灌浆技术要求
⑴钻孔
钻孔：采用XY-2型地质钻机，孔径为Φ76mm，金刚石钻头钻进。
⑵钻孔冲洗及压水试验
钻孔冲洗：采用自孔底向孔外大水量敞开冲洗及压力风冲洗或风水联合冲洗。
冲洗压力：冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa，则采用1MPa；冲洗风压可为灌浆压力的50%，压力超过0.5MPa，采用0.5MPa。
压水试验：压水试验在灌浆孔冲洗后进行，对一般的压水孔段进行“简易压水”。
⑶ 灌浆
① 灌浆方法：采用自上而下（由浅入深）孔内循环分段灌浆法，灌浆塞置于该段段顶0.5m处，射浆管距孔底不大于0.5m。
② 灌浆压力：灌浆压力控制在：第一段0.8～1.0MPa，第二段1.0～1.2MPa。
③浆液水灰比及变浆标准：水泥强度等级不应低于42.5级，浆液水灰比按3:1、2:1、1:1、0.5:1（重量比）四个比级进行变换。
浆液变换原则如下：①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；②当某级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比；③当注入率大于30L/min，可根据具体情况越级变浓。
④ 灌浆结束标准：在规定压力下，当注入率不大于1.0L/min，继续灌注30min，灌浆即可结束。如果孔内有涌水情况，固结灌浆屏浆实际为60min。
⑤ 封孔：灌浆孔灌浆结束后，封孔采用“机械压浆置换封孔法” ，用浓浆顶出孔内稀浆使全孔封填密实；对于顶拱部的上仰孔，灌浆并封孔结束后，及时取出灌浆塞并安装孔口封闭器，并补充满浓浆后给压闭浆。
（4）质量检查
① 固结灌浆质量进行压水试验检查，试验采用单点法。
② 固结灌浆压水试验检查在该部位灌浆结束3或7d后进行。检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5%。
6.4、接缝灌浆
范围：导流洞永久封堵段混凝土与原衬砌混凝土之间缝面两侧边墙及顶拱范围、导流洞临时封堵段与永久封堵段分缝处。
6.4.1施工方法
接缝灌浆在混凝土二期冷却完成，混凝土温度稳定在17。C后进行施灌。
进浆管、回浆管、排气管采用1.5寸PVC管，配浆管、出浆支管采用1寸PVC管，顶拱接缝灌浆利用二期固结灌浆孔扫孔后作为灌浆管路。
6.4.2技术要求
①灌浆过程中必须控制灌浆压力和缝面增开度，灌浆压力控制在0.5 MPa。
② 浆液水灰比采用0.5：1。
浆液水灰比可采用2:1、1:1、05:1三个比级。一般情况下，开始可灌注水灰比为2:1的浆液，待排气管出浆后，浆液水灰比可改为1:1。当排气管出浆水灰比接近1:1，或水灰比为1:1的浆液灌入量约等于灌区容积时，即改用水灰比为0.5:1的浆液灌注，直至结束。
当缝面张开度较大，管路畅通，两个排气管单开出水量均大于30L/min时，开始就可灌注水灰比为1:1或0.5:1的浆液。
③ 接缝灌浆结束条件：
当排气管排浆达到或接近最浓比级浆液，且管口压力达到设计规定值，注入率不大于0.4L/min，持续20min，灌浆即可结束。
④特殊情况处理：
当排气管出浆不畅或堵塞时，在缝面张开度限值内提高进浆压力，力争达到灌浆结束条件；若无效则在灌浆结束后，立即从排气管中进行倒灌。倒灌使用最浓比级的浆液，在规定的压力下，缝面停止吸浆，持续10min，灌浆结束。
⑤质量检查
接缝灌浆必须做好施工过程的质量控制和检查、并以分析灌浆施工记录和成果资料为主，结合钻孔取芯、钻孔压水试验等测试资料，综合进行评定。
7、结语
一般而言，沿顶部和周边缝漏水是封堵体失败或失事的主要原因之一。功果桥水电站导流洞封堵工程中，克服了高压水头下渗水、工期紧、任务重及交叉作业等多方面的困难。对堵头砼进行合理的分层、采取措施控制混凝土内部温度、严格按照设计技术要求进行灌浆作业，成功完成了封堵体的施工，保证了节点目标的顺利实现。
作者简介：苏晓银 女（1986-）助理工程师中国水利水电第四工程局有限公司
论文作者:苏晓银
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/15
标签：混凝土论文; 水灰比论文; 浆液论文; 压力论文; 模板论文; 钻孔论文; 型钢论文; 《防护工程》2017年第31期论文;