宫山嘴水库重建工程导流明渠施工方案分析

刘 涛

（葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁葫芦岛125000）

宫山嘴水库重建工程导流明渠施工方案分析

刘 涛

（葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁葫芦岛125000）

通过对宫山嘴水库重建施工中导流明渠的高边坡开挖和加固技术、预留岩坎防渗灌浆技术进行阐述和分析，对导流洞进口明渠的各项施工技术措施进行了探讨，旨在为类似工程施工提供借鉴参。

宫山嘴水库；进口明渠；边坡开挖；边坡加固；防渗灌浆

D OI：10.3969/j.i s s n.1008_1305.2015.06.030

1 工程概况

宫山咀水库是位于辽宁省建昌县境内大凌河上游的一座综合水利工程，坝址距建昌县城6km。宫山咀水库兴建于1958年9月，1976年7月全部竣工，经过多年的运行，水库的病险状况不断恶化，出于安全考虑，对该水库进行了重建加固。重建工程主要包括主坝部分坝坡的拆除重建；第一输水洞的防渗处理，进口工作门更换、检修门和起闭机室房屋修缮；溢洪道下游护坦部分拆除重建。工程导流明渠开挖最高点高程759.00m，最大开挖高130.7m。导流明渠开挖设6级马道，马道高差为15m，马道宽4m。

2 进口高边坡开挖

2.1 施工特点

此次导流施工边坡开挖具有方量大，边坡高的特点，具体表现为以下几方面。首先，边坡开挖要为大坝重建提供近10万m3的填筑料，因此有较高的开挖料级配要求，尤其是要控制好大块率；其次，导流施工开始时导流洞施工已经基本完成，因此要对施工爆破进行控制，减小爆破震动对导流洞岩体稳定性的影响；再次，工程施工区紧邻大凌河，因此在施工过程中必须要控制好石渣掉落侵占河道的问题；最后，由于施工边坡高差大，施工又处于多雨期，地下水较为丰富，因此要及时进行支护，确保开挖边坡稳定。

2.2 爆破方法的应用

考虑到对爆破震动影响的控制，此次边坡开挖拟用深孔梯段爆破技术，同时控制好分层厚度，通过对边坡特征和施工技术指标的综合分析，确定分层厚度为9～10m。为了方便预裂施工，进一步对每层开挖实行分区施工模式，如图1所示。施工时先进行外侧的Ⅰ区开挖，Ⅱ区则和边坡预裂一起进行爆破。

2.2.1 钻孔

爆破作业采用Y Q 100B型钻机造孔，钻孔方向由搭设控制样架进行控制。为避免钻压过大引起的钻杆变形，开钻角度掌握在比设计边坡大0.5°左右，钻孔间距0.8m，孔径为80m m，钻孔超深0.2～0.5m左右。主爆孔造孔间排距3m×3m，孔径90m m，钻孔超深0.4～1m，第一排孔抵抗线W=1.3～2.0m。

2.2.2 爆破

爆破装药采用人工作业方式，主爆破孔采取全耦合柱状连续装药；缓冲及预裂采取柱状分段不耦合装药，非电毫秒导爆管雷管“V”型连网，非电起爆。采用孔内孔间微差起爆网络，如图2所示，单位耗药量q=0.50～0.55kg/m3。

2.3 控制石渣下河

为了防止施工过程中的石渣下河造成河道淤塞，在边坡开挖施工中采取多种方式进行控制。首先在顶部爆破施工时，对爆破方向进行控制、对单响药量进行精确计算；其次是采用分级挡护措施，开挖前在边坡中底部设置3～4级挡渣平台，在每道拦渣平台的外沿设置钢筋石笼拦渣坎；最后是及时对每级拦渣平台进行清理，保证集渣空间充足。

图1 进口边坡开挖分层示意图

图2 V型顺序微差爆破网络

3 开挖边坡加固工程施工

3.1 锚杆、锚筋桩施工

锚杆孔采用7655型风动凿岩机钻孔，孔径41m m，孔深4.5m。设计孔、排间距2m×2m，方阵形布设。锚桩孔采用Q Z J—100D型潜孔钻机钻孔，设计孔深8.5m，孔径95m m，孔、排距为2m×3m，条形布置。钻孔过程中的倾角和方位角结合钻孔部位的岩石特征确定。使用B W—250型泥浆泵进行注浆作业，个别利用机械注浆不方便的锚杆孔采用人工灌注，注浆采用W/C=0.4～0.5纯水泥浆，水泥选用32.5MP a普通硅酸盐水泥。锚杆选用直径25m m二级钢筋，截长4.6m，为了便于挂网喷护，外露10c m。锚筋桩选用25m m螺纹钢，截长8.6m，由3根焊接组合而成。喷锚支护的施工与锚杆相结合，能够有效提高岩体的整体抗滑能力，避免岩体继续风化以及河水浸入岩体裂隙。喷射作业选用H P Z U_5B型喷射机。

3.2 预应力锚索施工

3.2.1 施工设计

锚索孔径设计为115m m，倾角和方位角的大小则根据施工点岩体特征计算确定，原则上选用垂直构造结构面设计。锚索选用梅花形布设方式，设计间距3m×3m，孔深25m。钻孔施工完成后要对孔口进行必要处理，以形成基本垂直于钻孔的混凝土面。为了使锚索牢固地浇筑在混凝土座垫上，设计在座垫中配置一层100m的网状钢筋，以有效地分布局部压力，提高承压强度。孔口混凝土座垫配合比见表1。

表1 孔口混凝土座垫配合比

该工程采用75钢绞线，钢绞线截长的计算公

式如下：

式中：Lw为座垫+千斤顶+工作锚+余量；LZ为张拉段长；LM为内锚段长。

考虑到下料时存在的误差和安装的便捷性，钢绞线在计算结果的基础上加长1.2m。施工时将钢绞线穿入隔离架后，将隔离架稳步向前移动，使内锚固段间距为1.3m，然后进行内锚段6钢筋的截取工作，然后按隔离架120°角进行其中3根的焊接工作。焊接过程中要采取必要的防范措施，保证焊接工序不会对钢绞线产生损伤。焊接完成后将灌浆管放入隔离架中心孔，将编制好的锚索按孔号顺序正确排放，同时按照设计规范采用必要的临时防护措施。

3.2.2 锚索入孔

在锚索入孔前，要进行必要的检查，确保锚索无任何质量问题，入孔作业采用人工推送方式进行，推送过程中注意保证钢绞线的顺直。入孔完毕后即刻进行内锚固段灌浆。由于水泥浆体的强度受水灰比的影响较大，尤其是加大水含量虽然会降低操作难度，但是容易出现水泌降低灰浆的耐久性，因此，本次施工的水灰比严格控制为0.39，水泥选用32.5MP a普通硅酸盐水泥。为了改善这一水灰比下浆体的和易性，降低操作难度、提高灌浆质量，考虑在浆体中加入早强减水剂，用量为水泥重的2.5%，见表2。

灌浆采用B W—250泥浆泵输送入孔，灌浆压力保持在0.4MP a左右。在灌浆过程中控制好灌浆管提升速度，使其保持在浆体面下50c m左右，并严格控制浆体量。

表2 内锚固段浆材配比

3.2.3 锚具安装和张拉

在工作锚板安装前首先要将锚索体顺直，并将钢绞线按顺序穿入工作锚板，再将工作锚板套入工作锚夹片。张拉采用Z B 4_500型高压油泵和Y D C_ 240Q型千斤顶进行，其张拉力见表3。

3.2.4 封孔灌浆

为预防钢绞线的锈蚀，并使索体的加固作用得到加强，上述工序完成后要进行封孔灌浆。封孔灌浆浆体的配合比设计为0.4∶1，灌浆压力0.3MP a，灌注完成后要进行检查，必要时进行补灌，以保证水泥结石对基岩裂隙填充作用。上述工序全部完成后，用C 30混凝土对外锚头进行封闭，最后要对外部进行水泥砂浆造型，使其保持规整、美观。预锚结构和种类见表4。

表3 Y D C-2400Q型千斤顶张拉力分布表

表4 预锚结构、种类

4 预留岩坎防渗灌浆处理

4.1 防渗灌浆的设计与要求

根据工程设计进口明渠的开挖完成后，在0～78m处预留5m左右的岩坎。在施工过程中首先对预留岩坎下游岩石进行了开挖，开挖后发现预留岩坎的岩石性质和原来的推测结果不一致，岩石呈节理裂隙发育，岩质比原来的推测要差；此外，由于受开挖扰动的影响，预留岩坎的岩层缝面宽度有所增加，隙宽大多在1m m以上，其中顶部裂隙宽度接近3c m。因此考虑采取防渗灌浆措施进行补救。

（1）通过对岩坎和岩石特性进行分析后决定进行双排灌浆孔灌浆，间距2m×1.5m，梅花形布置。

（2）灌浆标准：虽然预留岩坎不是永久性工程，鉴于其使用期较长，因此将灌浆标准定为透水率不大于5L u。

（3）灌浆孔深：设计灌浆顶高程为629m，底高程为616m；如果压水试验透水率不合格，则考虑适当加深一段。

4.2 施工技术及工艺

4.2.1 岩石的钻进

由于岩坎的长度为78m，因此将灌浆孔设计为2个单元，每单元设灌浆孔24个，考虑到岩石破碎会给成孔造成较大的困难，因此采用跟管钻进的施工方式。钻进过程中根据实际情况对钻进压力进行调节，同时利用各种测量仪器及时校正钻杆倾角防斜纠偏，以保证钻孔质量。

4.2.2 岩坎岩石灌浆

由于预留岩坎岩石破碎情况严重，同时渗漏水情况也十分明显，因此必须采用特殊的灌浆方法。

（1）提高灌浆压力。在保证岩坎岩石稳定性的前提下，力争在较高的压力下进行灌浆作业，以期增加浆液的扩散范围和密实度，提高预留岩坎的防渗效果。

（2）缩小段长。对于岩性较差岩层，采取缩小段长的方式，减小段内裂隙的差异，提高灌注质量，例如将5m的段长，分解为2m、1.5m、1.5m三段，以保证达到灌浆设计压力，提高扩散半径。

（3）形成反滤滞浆体。对于透水率较大的岩石，如果没有返水，则利用清水向孔内冲灌粗砂、中砂，使其堵塞岩石裂隙的通道，形成反滤，建立阻浆滞浆体。

（4）采用间歇灌浆的方法进行灌浆，间歇的时间15～30m i n不等。

（5）对于吃浆量极大的灌浆孔，采用堵漏与灌浆相结合的方法，采用以上方法进行灌浆后，在距其30c m左右处进行钻孔压水检查，若透水率不满足灌浆标准要进行补灌，直到合格为止。

4.3 结束与封孔

在设计压力下进浆率小于0.4L/m i n时，延续30m i n结束灌浆。然后将灌浆孔扫到孔底，并注入0.5∶1的水泥浆进行返水置换，待返浆液达到要求后，利用纯压式灌浆2h结束。

5 结语

通过对导流明渠高边坡开挖支护、边坡加固工程施工以及预留岩坎防渗灌浆处理等不同工作内容采取相应的技术措施，确保了导流明渠施工质量，为相关工程的各项施工积累了宝贵经验。

［1］巴兴礼.瓦房城水库滑坡治理预应力锚索施工［J］.水利技术监督，2013（06）.

［2］廖仕信.观音岩水库工程施工导流设计研究［J］.水利规划与设计，2014（06）.

［3］陈如寿.水库工程高边坡开挖施工技术［J］.水利技术监督，2014（05）.

［4］孟宪伟.潘口水电站导流洞进口高边坡开挖支护施工综述［J］.水利水电施工，2010（02）.

［5］邓耀启，柴喜洲，徐元海.宫山嘴水库3～#和4～#导流洞进口明渠施工技术［J］.水利水电技术，2010（05）.

［6］涂斌，孙金山.某水电站导流洞施工对边坡稳定性影响分析［J］.人民长江，2014（05）.

［7］张大雷，赵晓辉.水平铺盖与竖直悬挂帷幕相结合在解决岩溶坝基水库渗透稳定问题中的应用［J］.水利规划与设计，2014（07）.

T V 5

B

1008_1305（2015）06_0078_03

刘 涛（1974年—），女，高级工程师。