宫山嘴水库重建工程导流明渠施工方案分析

宫山嘴水库重建工程导流明渠施工方案分析

黄云浩

(辽宁省石佛寺水库管理局，辽宁 沈阳110166)

【摘要】宫山嘴水库重建工程拟采用明渠导流，导流明渠边坡及围堰地质条件较差，给工程施工造成了较大困难。结合工程设计及实际情况，对施工设计进行了适当的优化，使导流明渠在规定时限内顺利完工，为整个重建工程的顺利实施，特别是如期实现截流创造了有利条件。本文对施工中导流明渠边坡以及纵向围堰的具体施工方案作了分析，得出的结论对同类工程具有一定的参考价值。

【关键词】导流明渠；边坡；纵向围堰

中图分类号：TV91

Analysis on diversion open channel construction plans in Gongshanzui

Reservoir reconstruction project

HUANG Yunhao

(LiaoningShifosiReservoirAdministration,Shenyang110166,China)

Abstract:Open canal flow diversion is adopted in Gongshanzui Reservoir reconstruction project. Flow diversion open canal slope and cofferdam have worse geological conditions, thereby leading to larger difficulties to project construction. Project design and practical condition are combined for suitably optimizing construction design. Therefore, flow diversion open canal can be smoothly completed within regulated time, and beneficial conditions are created for smoothly implementing the whole reconstruction project and especially realizing interception on schedule. In the paper, concrete construction plan of flow diversion open canal slope and longitudinal cofferdam in construction are analyzed, and the obtained conclusion has certain reference value for similar projects.

Key words: diversion open canal; slope; longitudinal cofferdam

1工程概况

宫山嘴水库是位于辽宁省建昌县大凌河上游的一座综合利用水利工程，坝址距建昌县城6km。水库兴建于1958年9月，1976年7月竣工，经过多年的运行，水库的病险状况不断恶化。出于安全考虑，此次重建工程主要包括主坝部分坝坡的拆除重建；第一输水洞防渗处理，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130.7m。导流明渠开挖设6级马道，马道高差为15m，马道宽4m。

2导流方式

此次除险加固工程施工区河谷形状系数为3.68，理论上讲可以采用一次断流或分期导流方式。根据相关的水文资料，大凌河洪水的流量较大，20年一遇洪水流量达1870m3/s。经计算，采用导流隧洞，其断面应为10m×12m。由于断面较大，工程造价较高，同时施工地点的地质条件复杂，岩层主要为砂岩和泥岩，给成洞造成较大困难。结合施工的交通条件与工期因素，在充分论证的基础上，确定采用导流明渠方案。

3地质条件

3.1导流明渠地质条件

根据工程设计，导流明渠位于大坝左岸，施工沿线的覆盖层较薄、轻度风化。施工沿线的基岩主要为灰黑色钙质泥岩，其中夹杂有少量钙质砂岩；钙质泥岩呈层理状分布，层厚极薄，钙质砂岩的厚度相对较大，单层厚度在0.5～2m之间。岩体结构松散、完整性较差。岩体的倾角最大值为70°，施工沿线开挖基岩部分属于弱风化至微风化岩体。

3.2纵向围堰工程地质条件

按照工程设计，纵向围堰位于大坝左岸侧，围堰的大部分地段基岩属于裸露状态，仅围堰末段30～50m范围内分布有少量冲积层，厚度均在3m以下。纵向围堰基岩与导流明渠沿线基岩性质基本相同，岩石属于轻分化至微风化状态，结构松散，完整性较差。

4导流明渠设计及施工

4.1导流明渠布置及断面设计

根据施工现场对外交通位置以及工程的整体布置，设计导流明渠位于大坝左岸，这样可以先期开展施工，缩短施工工期，为工程截流赢得宝贵时间。导流明渠及纵向围堰平面图如下图所示。

导流明渠平面布置图

4.2导流明渠施工概述

导流明渠土石方开挖总量为55.43万m3，其中石方开挖54.1万m3。此次开挖施工的主要特点是：属于高边坡开挖，怎样布置开挖施工道路是影响开挖进度的关键；开挖废料一部分由工作面直接外运至渣场，另一部分利用江边公路运输，因此不可上下同时作业，以保证施工安全；由于开挖面岩石完整性差，且开挖与边坡支护作业需要同时进行，因此两项工作需要错开工作面，确保施工人员安全。

4.3土石方开挖

4.3.1开挖施工程序

开挖施工应以“自上而下，分层开挖”的原则进行。首先开挖形成进入施工面的临时道路，然后从一端开始向另一端逐渐推进[1]。

4.3.2开挖分层

开挖分层高度掌握在10~15m，开挖中对基础面及马道预留厚度为2m的垂直保护层。垂直边坡及其他边坡面随梯段开挖一次性预裂成型。

4.3.3石方开挖

石方开挖采用钻爆法，钻孔采用Lm—500C型全液压钻机、Cm351型高风压钻机进行钻孔。石渣采用反铲挖装、自卸汽车运输出渣，对于自卸汽车无法直接进入的开挖工作面，采用直接向河边推渣或甩渣的方式，再从河边装渣运往渣场。

4.3.4控制爆破

提前进行爆破试验，优化钻爆参数[2]。爆破试验对孔网参数、最大单响药量、起爆网络、单耗药量等钻爆参数进行优化，以选择最佳爆破参数；对紧邻建基面采用梯段爆破(梯段爆破试验参数见表1)；趾板基础面、边坡马道预留垂直保护层，采用预裂爆破(预裂爆破试验参数见表2)。

表2　预裂爆破试验参数

5边坡支护施工方案

5.1锚杆施工

5.1.1钻孔

设计锚杆间距3.0m×3.0m，梅花形布置，钻孔位置偏差不超过10cm。对孔深6m、直径25mm的锚杆孔，利用φ42钻头手风钻造孔；对孔深8m、直径28mm的锚杆孔，利用φ80钻头和潜孔钻造孔，在钻孔过程中要注意钻孔质量，尤其是孔深与钻孔角度必须要满足设计要求[3]。

5.1.2钻孔冲洗

钻孔完成后，要利用高压风水进行冲洗，直至孔内回水澄清，说明已经冲洗干净，最后用风彻底吹干积水和孔底残留物，再进入下一道施工工序。

5.1.3拌制砂浆

灌浆用砂浆采用现场拌制的方式，拌制注意选料，其中骨料要选用中细砂，质地要坚硬，粒径应在2.5mm以下，不宜过大；水泥应采用425号普通硅酸盐水泥。经过试验确定砂浆的具体配方，强度等级应在20MPa以上[4]。

5.1.4注浆

注浆过程采用“先下杆后注浆”的方式进行，下杆后将进浆管插入孔底，而回浆管只需要埋入30cm左右，然后利用砂浆泵注入砂浆，待孔口返浓浆后，缓慢拔出灌浆管，直至注浆结束。

5.1.5抗拔力检验

在浆体强度达到设计要求后，要进行抗拔力试验，可采用300根抽取一组进行试验，每组不少于3根。

5.2预应力锚索施工

5.2.1施工设计

锚索孔径设计为115mm，倾角和方位角的大小则根据施工点岩体特征通过计算确定，原则上选用垂直构造结构面设计。锚索采用梅花形布设方式，设计间距3m×3m，孔深25m。钻孔完成后要对孔口进行必要的处理，以形成基本垂直钻孔的混凝土面。为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。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根钢筋的截取工作，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，并按照设计规范采用必要的临时防护措施。

5.2.2锚索入孔

在锚索入孔前，要进行必要的检查，确保无任何质量问题，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，水泥浆体的质量受水灰比的影响较大，尤其是加大用水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，此次施工的水灰比严格控制为0.39，水泥选用32.5MPa的普通硅酸盐水泥。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，可以考虑在浆体中加入早强减水剂，用量为水泥重的2.5%；灌浆采用BW—250型泥浆泵输送入孔，灌浆压力保持在0.4MPa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50cm左右，并严格控制浆体量。

5.2.3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ZB4—500型高压油泵和YDC—240Q型千斤顶进行。

5.2.4封孔灌浆

为了预防钢绞线的锈蚀，在上述工序完成后要进行封孔灌浆，同时还可以使索体的加固作用得到加强[5]。封孔灌浆浆体的配合比设计为0.4∶1，灌浆压力为0.3MPa，灌注完成后要进行检查，必要时要进行补灌，以保证水泥结石对基岩裂隙的填充作用。上述工序全部完成后，用C30混凝土对外锚头进行封闭。封闭作业时要对其外部进行水泥砂浆造型，使其保持整齐、美观。

5.3排水孔施工

5.3.1钻孔

钻孔采用YMG—100型风动液压锚杆钻机，注意孔位精度，其中深度误差不应超过0.1m，孔斜误差保持在3°以内。

5.3.2钻孔冲洗

钻孔结束后，要对钻孔进行清洗方可进入下一道工序，方法是利用清水进行大流量冲洗，直至回水澄清为止，然后将孔内积水风干。

5.3.3下PVC管

如果还没有进行喷射混凝土施工，下PVC管孔口应预留一定长度，一般以喷射混凝土的厚度增加1cm为宜。下PVC管采用人工方式进行，孔口要利用砂浆进行封堵并固定。

5.4混凝土喷射施工

喷混凝土料在洞口拌和站拌和，由5t平板车拉到施工部位进行施工。在喷射混凝土之前，用水或风将受喷面粉尘和杂物清除干净，埋设控制喷射混凝土厚度的检查钎，初喷厚度3～5cm，复喷每次7～10cm，直至设计厚度。喷射混凝土作业分段分片由下而上顺序进行，分多层反复喷射至设计厚度。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。

6结语

通过对宫山嘴水库重建工程中导流明渠的边坡开挖技术、锚杆和预应力锚索加固技术以及排水孔施工的具体施工方法进行阐述和分析，在导流明渠施工过程中针对不同施工内容采取了相应的技术措施，确保了导流明渠施工质量。此次工程施工经验，可以为相关工程的施工提供借鉴。

参考文献

[1]陈玲丽,程艳秋.北引渠首泄洪闸工程导流明渠施工方案分析[J].黑龙江水利科技,2010(4):34.

[2]杨忠.关州水电站导流工程施工方案探讨[J].东北水利水电,2012(5):14-16.

[3]陈洪武,王光辉.樟洋渡槽施工导流方案的优化[J].水利水电施工,2003(S1):41-43.

[4]张兴林,杨鸿来.关坎脚水库工程施工导流设计[J].黑龙江水利科技,2014(2):88-90.

[5]李佳宁,蔡红兰.喜儿沟水电站导流明渠及围堰防渗方案优化[J].水利水电施工,2014(1):3-6.

中国水能及电气化2015年6期