论文部分内容阅读
摘 要 以龙潭水库为例，对导流泄洪洞的地质条件进行了介绍，然后对水库导流洞进口控制段、洞身段、出口段的施工技术进行了分析和探讨，取得了良好的施工效果，为类似工程提供了借鉴和参考。
关键词 水库；导流泄洪洞；施工技术
中图分类号：TV551.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.11.049
1 工程概况
ⅩⅩ市龙潭水库枢纽工程位于ⅩⅩ区境内的赵氏河上游，距耀州城区16km。导流泄洪洞位于龙潭水库枢纽工程大坝右岸，全长541.4m，由进口控制段、洞身段、出口段组成，进口段设放水塔。工程等级为Ⅲ等，工程规模为中型。洞身段长492m，底坡i=0.01，用圆拱直墙断面，设计断面为4.5m×7.3m（宽×高）。洞身段、出口挑流段底板和侧墙下1m采用HFC40粉煤灰高强钢筋砼衬砌，其余采用C30钢筋砼衬砌，衬砌厚度Ⅱ类围岩段0.4m，Ⅳ类围岩段0.6m。Ⅱ类围岩段采用随机锚杆、挂网喷护，Ⅳ～Ⅴ类围岩段采用系统锚杆、挂网喷护或钢支撑临时支护。
2 导流泄洪洞地质条件
导流泄洪洞进口高程680.0m，隧洞进口自然边坡坡度41°，为灰绿色砂岩，局部夹灰色泥岩，中厚层状，表层强风化，岩层倾角小于10°，岩石类别为Ⅳ～Ⅴ类稳定性较差；洞身主要在中厚层砂岩中通过，弱风化，岩层倾角小于10°，岩石类别为Ⅱ类，ko=30～50Mpa/cm，f=6。地下水位位于洞底以下，洞上覆砂岩厚17～23m，侧旁岩体厚25～30 m，隧洞出口段约110 m，范围内围岩风化严重，岩石类别为Ⅳ类，出口段岩性为中厚层状砂岩，岩体较破碎，洞底以上为泥岩、泥质粉砂岩，强风化，为Ⅴ类围岩。
3 导流洞施工技术
3.1 导流洞通风
结合本工程的实际情况，使用混合式通风的方法进行通风，设置了压入和抽出两套通风机。利用压入通风机将新鲜空气压入，然后利用抽出通风机将有害气体抽出。通风后保证洞内的空气和粉尘浓度可以达到国家的规定要求。本工程使用轴流式通风机，风机的电机功率为20 kW，风机风压大小为2000Pa，风机风量大小为500m3/min。为了避免压风机导致污浊空气的扩散范围过大，使用20 kW抽风机将污浊空气抽出[1]。使用直径为140cm的软质橡胶通风筒进行通风。随着隧洞逐步开挖，在压入式风机旁各设置了一台抽出式风机，布设直径140cm的硬质橡胶抽风管进行抽风，使用管箍将风管悬挂在隧洞顶部的挂钩上。
3.2 施工防尘土
泄洪洞施工过程中使用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合的方式进行施工。其中水幕降尘指的是将水雾化成比较小的水滴然后喷射到空气中，使尘土附着在水滴上，尘料相互碰撞后凝结成大的颗粒，从而加快尘土的沉降。具体的施工方法如下：在和掌子面相距一定距离的位置布置几道水幕，在边拱上布置水幕降尘器，放炮前10min将水幕开关打开，放炮30min后关闭水。
3.3 开挖作业
隧洞开挖时分布从进口和出口两端进行开挖施工，其中进口段桩号0+000至桩号0+340段共计340m岩石类型为Ⅱ类围岩，桩号0+340至桩号0+492共计152m围岩类型为Ⅳ类围岩，岩石类型较完整，岩层倾角小于10°。施工时根据围岩类型确定隧洞开挖方法。Ⅳ类围岩施工使用全断面光面爆破开挖施工技术进行施工，洞身开挖后，立即进行锚喷初期支护施工，并及时做好围岩的封闭工作。Ⅳ类围岩掘进作业循环时间：每一循环24 h，1次/d，共计1.8m。
Ⅳ类围岩段月掘进安排54m，每月按照30 d计算。其作业循环时间见表1。共计作业循环时间：24h。
Ⅱ类围岩施工：采用全断面光面爆破开挖，锚喷网初期支护，采用凿岩机钻孔，扒渣机装碴，自卸汽车出碴，Ⅱ类围岩比较稳定，开挖时可提高循环进尺，每循环设计进尺1.8m，喷锚与掘进平行作业，月掘进108m左右。Ⅱ类围岩掘进作业循环时间表如表2所示（循环进尺1.8m）。共计循环作业时间12h。
3.4 初期支护施工
3.4.1 小导管预注浆超前支护
本工程小导管使用壁厚为4mm，外径为φ42mm的热轧无缝钢管进行支护施工，设计小导管的长度为4.5m，首先将前端加工成尖锥状，然后将φ6加劲箍焊接到尾部，管壁按照梅花形布置压浆孔，压浆孔之间的间隔距离为Φ8mm。
小导管环向间隔距离为30cm，外插角为5～10°，纵向每次开挖3.5m设制一环，搭接长度为1m，布置在拱部120°范围中。进行小导管注浆之前，要先使用混凝土封闭开挖面以及开挖面5m范围中的坑道，喷射厚度为50～100mm。
3.4.2 初期支护
为了避免围岩松弛变形，需要做好初期支护工作，并将围岩的承载力充分发挥出来。严格按照设计要求和规范进行施工，提高隧道运营的安全性。初期支护参数如表3所示。
为了降低回弹量，减少粉尘，保证喷射砼的质量，本工程使用湿喷法进行混凝土的喷射施工，喷射机型号为TK-961。砼由洞外拌合站拌合，砼罐车运输至洞内卸入TK-961湿喷机料斗，人工抱喷嘴湿喷，设计配合比如下：水泥∶沙∶石子∶水∶硅粉∶高效减水剂=1∶2.47∶1.53∶0.43∶0.1∶0.007。
3.5 支立钢拱架
使用工字钢支撑进行钢拱架的支撑，安装之前先检查断面，及时处理局部欠挖的情况。安装过程中测量控制钢支撑的垂直度、高程和中线。在施工过程中，要保证各个连接接头的牢固性，保证结构的稳定性，将标高和中线控制好，岩面和钢支撑之间设置鞍形垫块，保证拱架和岩面可以紧密贴在一起[2]。将垫片布设在段间，保证钢支撑结构的稳定性。钢筋网使用Φ8钢筋加工成方格网片，有钢支撑时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。
3.6 砼衬砌
3.6.1 侧墙、顶拱砼
侧墙、顶拱砼浇筑模板采用简易钢模台车，按照10 m一节分段。模板必须等钢筋绑扎完毕并通过验收合格后才能进行安装。进行浇筑时，先对侧墙进行浇筑，然后再对顶拱进行浇筑。在进行底部侧墙浇筑时，先将比例为1∶2或者1∶1的水泥砂浆铺设在底部，查看混凝土料运输过程中是否出现了离析，使用输送泵进行上料，并使用插入式振捣器进行振捣。振捣施工时，对隧道两侧同时分层振捣，分层振捣的厚度控制在50cm以内，为了避免浇筑过程中模架出现便宜，单侧浇捣高度不能过大。进行振捣时，振捣棒的插入深度要和分层厚度一致，插入频率要控制在振捣棒作用30cm以内，快插慢拔，不得漏振。振捣过程中不能持续欠振或过振的情况。浇筑好混凝土后立即洒水养护，强度达到50%后拆模。
3.6.2 底板混凝土浇筑
本工程底板混凝土采用HFC40粉煤灰高强度钢筋砼，底板的混凝土使用分段浇筑的方法进行施工。完成浇筑后，人工倒退进行收面，洞中的积水利用集水井进行会水后使用水泵将水抽出到洞外，持续保持干场作业。
4 结语
龙潭水库导流泄洪洞在施工时使用先开挖后浇筑的施工顺序进行施工。在施工时，其施工方法达到了规范要求，工程施工后达到了预期设计要求，为类似工程施工提供了一定的借鉴经验。
参考文献
[1]吴长勇.盘石头水库泄洪洞闸室混凝土滑模设计及施工[J].水科学与工程技术，2009（3）：45-47.
[2]蔡红娟.青山水库泄洪放空洞防渗加固技术[J].工程建设与管理，2010（8）：96-98.
（责任编辑：刘昀）
关键词 水库；导流泄洪洞；施工技术
中图分类号：TV551.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.11.049
1 工程概况
ⅩⅩ市龙潭水库枢纽工程位于ⅩⅩ区境内的赵氏河上游，距耀州城区16km。导流泄洪洞位于龙潭水库枢纽工程大坝右岸，全长541.4m，由进口控制段、洞身段、出口段组成，进口段设放水塔。工程等级为Ⅲ等，工程规模为中型。洞身段长492m，底坡i=0.01，用圆拱直墙断面，设计断面为4.5m×7.3m（宽×高）。洞身段、出口挑流段底板和侧墙下1m采用HFC40粉煤灰高强钢筋砼衬砌，其余采用C30钢筋砼衬砌，衬砌厚度Ⅱ类围岩段0.4m，Ⅳ类围岩段0.6m。Ⅱ类围岩段采用随机锚杆、挂网喷护，Ⅳ～Ⅴ类围岩段采用系统锚杆、挂网喷护或钢支撑临时支护。
2 导流泄洪洞地质条件
导流泄洪洞进口高程680.0m，隧洞进口自然边坡坡度41°，为灰绿色砂岩，局部夹灰色泥岩，中厚层状，表层强风化，岩层倾角小于10°，岩石类别为Ⅳ～Ⅴ类稳定性较差；洞身主要在中厚层砂岩中通过，弱风化，岩层倾角小于10°，岩石类别为Ⅱ类，ko=30～50Mpa/cm，f=6。地下水位位于洞底以下，洞上覆砂岩厚17～23m，侧旁岩体厚25～30 m，隧洞出口段约110 m，范围内围岩风化严重，岩石类别为Ⅳ类，出口段岩性为中厚层状砂岩，岩体较破碎，洞底以上为泥岩、泥质粉砂岩，强风化，为Ⅴ类围岩。
3 导流洞施工技术
3.1 导流洞通风
结合本工程的实际情况，使用混合式通风的方法进行通风，设置了压入和抽出两套通风机。利用压入通风机将新鲜空气压入，然后利用抽出通风机将有害气体抽出。通风后保证洞内的空气和粉尘浓度可以达到国家的规定要求。本工程使用轴流式通风机，风机的电机功率为20 kW，风机风压大小为2000Pa，风机风量大小为500m3/min。为了避免压风机导致污浊空气的扩散范围过大，使用20 kW抽风机将污浊空气抽出[1]。使用直径为140cm的软质橡胶通风筒进行通风。随着隧洞逐步开挖，在压入式风机旁各设置了一台抽出式风机，布设直径140cm的硬质橡胶抽风管进行抽风，使用管箍将风管悬挂在隧洞顶部的挂钩上。
3.2 施工防尘土
泄洪洞施工过程中使用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合的方式进行施工。其中水幕降尘指的是将水雾化成比较小的水滴然后喷射到空气中，使尘土附着在水滴上，尘料相互碰撞后凝结成大的颗粒，从而加快尘土的沉降。具体的施工方法如下：在和掌子面相距一定距离的位置布置几道水幕，在边拱上布置水幕降尘器，放炮前10min将水幕开关打开，放炮30min后关闭水。
3.3 开挖作业
隧洞开挖时分布从进口和出口两端进行开挖施工，其中进口段桩号0+000至桩号0+340段共计340m岩石类型为Ⅱ类围岩，桩号0+340至桩号0+492共计152m围岩类型为Ⅳ类围岩，岩石类型较完整，岩层倾角小于10°。施工时根据围岩类型确定隧洞开挖方法。Ⅳ类围岩施工使用全断面光面爆破开挖施工技术进行施工，洞身开挖后，立即进行锚喷初期支护施工，并及时做好围岩的封闭工作。Ⅳ类围岩掘进作业循环时间：每一循环24 h，1次/d，共计1.8m。
Ⅳ类围岩段月掘进安排54m，每月按照30 d计算。其作业循环时间见表1。共计作业循环时间：24h。
Ⅱ类围岩施工：采用全断面光面爆破开挖，锚喷网初期支护，采用凿岩机钻孔，扒渣机装碴，自卸汽车出碴，Ⅱ类围岩比较稳定，开挖时可提高循环进尺，每循环设计进尺1.8m，喷锚与掘进平行作业，月掘进108m左右。Ⅱ类围岩掘进作业循环时间表如表2所示（循环进尺1.8m）。共计循环作业时间12h。
3.4 初期支护施工
3.4.1 小导管预注浆超前支护
本工程小导管使用壁厚为4mm，外径为φ42mm的热轧无缝钢管进行支护施工，设计小导管的长度为4.5m，首先将前端加工成尖锥状，然后将φ6加劲箍焊接到尾部，管壁按照梅花形布置压浆孔，压浆孔之间的间隔距离为Φ8mm。
小导管环向间隔距离为30cm，外插角为5～10°，纵向每次开挖3.5m设制一环，搭接长度为1m，布置在拱部120°范围中。进行小导管注浆之前，要先使用混凝土封闭开挖面以及开挖面5m范围中的坑道，喷射厚度为50～100mm。
3.4.2 初期支护
为了避免围岩松弛变形，需要做好初期支护工作，并将围岩的承载力充分发挥出来。严格按照设计要求和规范进行施工，提高隧道运营的安全性。初期支护参数如表3所示。
为了降低回弹量，减少粉尘，保证喷射砼的质量，本工程使用湿喷法进行混凝土的喷射施工，喷射机型号为TK-961。砼由洞外拌合站拌合，砼罐车运输至洞内卸入TK-961湿喷机料斗，人工抱喷嘴湿喷，设计配合比如下：水泥∶沙∶石子∶水∶硅粉∶高效减水剂=1∶2.47∶1.53∶0.43∶0.1∶0.007。
3.5 支立钢拱架
使用工字钢支撑进行钢拱架的支撑，安装之前先检查断面，及时处理局部欠挖的情况。安装过程中测量控制钢支撑的垂直度、高程和中线。在施工过程中，要保证各个连接接头的牢固性，保证结构的稳定性，将标高和中线控制好，岩面和钢支撑之间设置鞍形垫块，保证拱架和岩面可以紧密贴在一起[2]。将垫片布设在段间，保证钢支撑结构的稳定性。钢筋网使用Φ8钢筋加工成方格网片，有钢支撑时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。
3.6 砼衬砌
3.6.1 侧墙、顶拱砼
侧墙、顶拱砼浇筑模板采用简易钢模台车，按照10 m一节分段。模板必须等钢筋绑扎完毕并通过验收合格后才能进行安装。进行浇筑时，先对侧墙进行浇筑，然后再对顶拱进行浇筑。在进行底部侧墙浇筑时，先将比例为1∶2或者1∶1的水泥砂浆铺设在底部，查看混凝土料运输过程中是否出现了离析，使用输送泵进行上料，并使用插入式振捣器进行振捣。振捣施工时，对隧道两侧同时分层振捣，分层振捣的厚度控制在50cm以内，为了避免浇筑过程中模架出现便宜，单侧浇捣高度不能过大。进行振捣时，振捣棒的插入深度要和分层厚度一致，插入频率要控制在振捣棒作用30cm以内，快插慢拔，不得漏振。振捣过程中不能持续欠振或过振的情况。浇筑好混凝土后立即洒水养护，强度达到50%后拆模。
3.6.2 底板混凝土浇筑
本工程底板混凝土采用HFC40粉煤灰高强度钢筋砼，底板的混凝土使用分段浇筑的方法进行施工。完成浇筑后，人工倒退进行收面，洞中的积水利用集水井进行会水后使用水泵将水抽出到洞外，持续保持干场作业。
4 结语
龙潭水库导流泄洪洞在施工时使用先开挖后浇筑的施工顺序进行施工。在施工时，其施工方法达到了规范要求，工程施工后达到了预期设计要求，为类似工程施工提供了一定的借鉴经验。
参考文献
[1]吴长勇.盘石头水库泄洪洞闸室混凝土滑模设计及施工[J].水科学与工程技术，2009（3）：45-47.
[2]蔡红娟.青山水库泄洪放空洞防渗加固技术[J].工程建设与管理，2010（8）：96-98.
（责任编辑：刘昀）