水利水电施工(2017年第2辑)
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3 混凝土衬砌期间渗水处理

中平洞主要采用针梁钢模台车进行浇筑,部分洞段采用满堂排架定型钢模浇筑。

3.1 渗水处理

3.1.1 大流量集中渗水处理

中平洞上游侧涌水段出水点主要分布在拱顶范围内,多为Ⅰ类、Ⅱ类围岩,无锚杆喷混凝土等初期衬护支护,岩面较为平整。在顶拱用膨胀螺栓将预先加工好的“方形集水盒”采用膨胀螺栓焊接固定在基岩面,集水盒的尺寸根据实际渗水点流量及范围加工,安装完成后需采用快干水泥或专用堵漏剂进行集水盒周边封堵,集水盒侧边预留排水孔与2寸(1寸≈3.33cm)镀锌弧形钢管焊接相连,将渗水沿顶拱通过2寸镀锌钢管引排至底拱两侧主排水管(根据实际情况左侧与右侧布置各一根4寸镀锌钢管作为主排水管),集水盒排水口出口镀锌管处50cm范围内设置三通管,针梁钢模台车衬砌施工至该渗水点时,将三通管非排水端接引至与衬砌模板贴合,管端采用塑料临时封堵防止渗水流出。该三通非排水端用于后期灌浆预留管路。具体布置示意图见图3。

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图1 部分洞段渗水分布图

3.1.2 大流量分散面广渗水处理

中平洞渗水部分以长条走向裂隙渗水为主,渗水量小,渗水面广,多呈“水帘状”,收集引排难度相对较大,对渗水比较分散部位,在顶拱用膨胀螺栓将预先加工好的“U形薄钢板”(钢板上穿孔)固定在顶拱,U形薄钢板的尺寸根据实际渗水点流量及范围加工,U形薄钢板安装完成后需与岩石接触密实,根据实际情况不密实的部位采用快干材料或专用堵漏剂封堵,U形薄钢板上焊接一2寸镀锌弧形钢管,将渗水沿顶拱引排至侧墙主排水管(根据实际情况左侧/右侧布置一根4寸镀锌钢管作为主排水管,左右两侧边墙均有渗水点时左右侧均需布置主排水管),具体布置示意图见图3。安装U形薄钢板若需搭设钢管脚手架,脚手架搭设需符合相关设计规范要求。安装U形薄钢板采用登高车等设备进行,具体根据现场实际情况确定。引排平面安装示意图见图4。

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图2 部分洞段排水孔布置示意图

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图3 大流量集中渗水处理布置示意图

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图4 大流量分散渗水处理布置示意图

3.1.3 较小集中渗水处理办法

针对范围较小且经过采用手风钻钻造排水孔并能有效收集渗水后采用1寸镀锌钢管插入排水孔,并采用快干水泥或堵漏剂等材料进行孔口封堵,使渗水经埋设排水管引流出,视情况将该排水管并入换向2寸镀锌排水钢支管,或者直接将排水管路引至底拱两侧4寸排水主管进行引排。引排平面安装示意图详见图5。

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图5 小流量集中渗水处理示意图

3.1.4 较小且分散渗水处理办法

针对范围较大但渗水较小无法进行有效收集的渗水面,在衬砌施工至该渗水面时预埋2寸镀锌钢管,排水管长度根据该部位基岩面到模板的垂直距离进行现场量测与切割,预埋镀锌钢管需两端采用土工布进行封堵以防止衬砌浇筑过程中混凝土溢入排水管影响引排效果。排水管安装后再针梁钢模模板面进行标记,待衬砌施工完成后进行管路疏通,后期灌浆将作为随机增设灌浆管进行灌注。引排平面安装示意图见图6。

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图6 小流量分散渗水处理示意图

3.2 底拱渗水处理

中平洞底拱渗水处理,根据目前岩层清底施工过程中监测显示,底拱渗水集中在Y2+017~Y2+127桩号,底拱渗水大部分属于裂隙条状渗水,裂隙渗水面较宽,无法进行彻底封堵,针对此种状况,采用手风钻在较大渗水裂隙处沿裂隙方向进行排水孔造孔施工,孔深控制在1~3m,采用2寸镀锌钢管进行安装,孔口及条状裂隙采用快干水泥或堵漏剂进行封堵压实,使渗水不再经裂隙而是通过预埋管路引出,在衬砌施工过程中通过在针梁钢模台车底拱50cm×150cm钢模上开孔,将预埋钢管通过模板观察振捣孔引出,接软管引出仓外。底拱渗水处理示意图见图7。

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图7 底拱渗水处理示意图

3.3 渗水引排

3.3.1 边顶拱渗水引排

环向排水管采用2寸镀锌钢管,膨胀螺栓固定于岩壁上,管间采用三通连接,至侧墙与纵向主排水管相接,并通过钻孔伸入纵向主排水管内2~3cm,相接部位用围焊焊接密实,防止漏水。

纵向主排水管采用6寸镀锌钢管,每根长6m,由ϕ25插筋固定在中平洞、2号施工支洞洞壁上。每节钢管之间由钢制法兰、垫片及螺栓连接。

镀锌钢管由5t载重车运输至2号施工支洞、中平洞内,人工卸车。小型人工配合小型装载机安装。管路架设完成后,试运行检查管路是否漏水,若出现接头漏水,拆除漏水部位镀锌钢管重新安装,直至不出现漏水。

3.3.2 底拱渗水引排

中平洞底拱渗水处理完成后从已衬砌底拱处引出,通过接2寸软管引排至仓外,通过下坡洞自流引排至Y2+430处集水坑抽排至洞外。

3.4 排水孔处理

3.4.1 排水孔施工情况

中平洞开挖完成后,根据岩层揭露情况及渗水情况,前期采用阿特拉斯352E型三臂凿岩台车进行排水孔造孔施工,根据现场造孔过程中渗水改善情况不同排水孔孔深存在3~6m不等。后期采用YT-28手风钻人工进行边底拱排水孔造孔,根据现场渗水改善状况排水孔孔深为2~6m不等。

3.4.2 无效排水孔处理办法

排水孔造孔结合现场实际断面情况以贯穿渗水裂隙排水为施工原则,受裂隙走向及裂隙渗水分布情况,排水孔施工效果不一,按中平洞渗水处理专题会议内容要求:未有效引排渗水的排水孔,排水孔孔深不超过4m将采用注浆机灌注砂浆的形式进行封堵,注浆利用衬砌施工用钢筋台车作为作业平台或租用登高设备进行施工;排水孔孔深超过4m(含4m)时采用安装2寸镀锌钢管在衬砌施工时引至混凝土表面,后期灌浆工序施工过程中采用水泥灌浆形式封堵。

3.4.3 有效排水孔处理办法

存在较大渗水且能通过排水孔有效引排的渗水点或渗水面,采用集水盒收集或镀锌钢管引流的形式引排至顶拱两侧4寸主管,通过主管引排至2号施工支洞排水沟再排至洞外。

3.5 排水设施灌浆封堵施工

3.5.1 集中渗水灌浆管预埋

集中渗水裂隙采用集水盒集水通过支管引流至主管,为防止通过主管灌浆无法满足支管及集水盒内灌浆孔的灌注质量要求,避免出现灌注不密实、空洞情况,需在支管与集水盒接头处安装三通管,灌浆管一端连接三通,另一端与衬砌钢模板接触,管头采用塑料密封防止渗水溢出,衬砌施工时灌浆管与模板接触位置做好标记。

3.5.2 分散面广渗水面灌浆管预埋

对于顶拱渗水范围,在U形薄钢板安装完成后,根据实际情况,避开U形薄钢板与排水管接缝处安装三通管,灌浆管安装与集中渗水灌浆管安装工艺相同,安装完成后做好标记,混凝土衬砌完成后,斜向孔后期作为渗水处理灌浆孔。

3.5.3 较小且分散渗水面灌浆管预埋

中平洞衬砌施工过程中,对于基岩面潮湿,沁水等难以收集的渗水情况,衬砌混凝土强度未达到标称强度之前为防止渗水压力导致混凝土开裂、脱落等情况,灌浆管安装根据现场实际超欠挖情况确认灌浆管长度,灌浆管一端直接与基岩面接触,一端与模板相接,管头采用土工布封闭,防止混凝土溢入影响排水及后期灌注。安装完成后做好标记。

3.5.4 排水主管灌浆管预埋

侧墙主排水管每隔20m需预留灌浆管,衬砌施工过程中将灌浆管延长,通过底拱50cm×150cm模板观察振捣孔引出,管头安装高压球阀进行临时截流,防止渗水溢出,后期灌浆施工时将主排水管灌浆密实。

3.6 预埋管的台账管理

由于中平洞渗水分布比较广,渗水量大,开挖断面顶部、腰部、底部均有渗水,混凝土施工过程中在仓内进行排水设施,而且为了提高岩石整体性、抗渗性等进行灌浆预埋管施工,属于隐蔽工程,如果排水设施、预埋管在混凝土施工完成后未全部找出,未能进行灌浆施工及预埋管管口进行有效处理,将对中平洞带来不可估量的损失,因此,在排水设施、预埋管施工过程中必须做好现场排水设施、预埋管的台账管理工作。

施工过程中对有排水设施、预埋管的位置进行高程、桩号、管路方向等进行标注,照片记录,在混凝土浇筑时在模板对应位置做好相应标识,绘制排水设施、预埋管布置图,在布置图上进行准确标识,以便混凝土浇筑完成后顺利找出预埋管的位置所在,保证后续对排水设施、预埋管灌浆施工、预埋管管口进行有效处理的顺利进行。