水面以下混凝土干地施工技術研究

摘 要：本文結合銀盤水電站三期工程下游引航道水面以下混凝土澆筑工程，介紹了在水電站攔水發電期間下游水位不斷變化的復雜環境下，對施工方案不斷改進和創新，從最初的排架搭設和模板拼裝方案，到制作定型模板施工，再到修筑臨時圍堰和滲水強排后進行干地施工，到最后采取圍堰加高和固結灌漿方式徹底解決滲水對混凝土澆筑的影響，保證了工程安全和質量，順利完成引航道邊坡水面以下混凝土部分的澆筑。

關鍵詞：水面以下；混凝土澆筑；臨時圍堰；灌漿；強排；干地施工

中圖分類號：U655.56 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0161-02

1 概 述

下游引航道位于三期下游圍堰下游200m處，航道軸線長604.8m，其中有432m需要進行水面以下混凝土澆筑。混凝土澆筑以高程185m為水面分界線，水面以下最低開挖高程至EL175.5（176.2），混凝土澆筑坡比為1：0.6（1：1.0），澆筑高程為EL175.5（176.2）～EL184.5。水面以下混凝土澆筑厚度為1.5m。混凝土工程量為：C20混凝土5486.1m3，其中上游段2752m3，下游段2734.1m3。

下游引航道以樁號K0+602.44分界，上游段225.2m覆蓋層及水面以下開挖均未完成，上游段采用預留巖埂方式作為擋水結構，該部位水面以下混凝土施工難度不大，在本文中不做討論。下游段總長約206.8m覆蓋層均已開挖到位，水面以下部分還存在欠挖，石渣沒有清理干凈，下游段沒有施工道路，設備人員無法進入，施工難度大，為本文重點討論內容。

下游段無施工道路布置，且未開挖完成，現場施工存在較大困難，針對下游段水面以下混凝土澆筑問題進行了多次方案優化，主要分為四個階段。

第一階段下游引航道水面以下混凝土澆筑選擇在枯水期施工，下游水位在高程181.0m左右，邊坡錨桿施工采用？準48×3.8鋼管搭設鉆機操作平臺，利用操作平臺進行水面以下邊坡混凝土模板拼裝，模板型號主要為P3015、P1515、P1015。

第二階段在進行第一階段施工時，模板放樣位置只能在水上部位做標記，水面以下模板安裝存在較大偏差，也不能保證模板的整體性，混凝土澆筑時漏漿比較嚴重，不能保證混凝土澆筑質量。后期改用定型大模板施工，大模板采用4塊3m×3.6m拼裝大模板焊接成標準塊，側模使用散鋼模拼裝焊接至大模板，側模整個靠坡面側用鐵絲綁扎20cm厚橡塑材料用于側面封堵。

第三階段大模板安裝完成并進行了水面以下混凝土澆筑試驗，發現廠房三臺機組發電時下游水位高程為185.0m，四臺機組發電時下游水位上漲至186.0m左右，水面以下混凝土澆筑時不能避免水流對倉內混凝土的沖刷，漏漿嚴重，且由于水位上漲不得不停止施工，嚴重影響混凝土澆筑質量和施工進度。

針對以上問題，提出修筑臨時圍堰并對圍堰內積水進行抽排后進行干地施工的方案。臨時圍堰填筑利用現有的下游引航道出渣道路，直接將上游覆蓋層開挖的石渣混合料運至下游填筑，可減少運距，降低成本。填筑順序從上游往下游填筑，填筑過程中為確保車輛安全，間隔100m增設一個回車平臺，總寬度不超過10m。臨時圍堰填筑完成后分段進行臨時圍堰內側滲水強排，每50m一塊，在臨時圍堰內側增設一浮排，放置2臺單機雙吸離心泵350S44進行強排，抽完一塊，將浮排吊至下一塊繼續抽水。

第四階段在進行圍堰滲水強排過程中，發現圍堰內滲水并無明顯下降，2臺350S44水泵不能滿足抽排要求，首先考慮增加抽水設備繼續進行強排，但在該方案討論過程中重新明確和討論了增加水泵后抽排水的經費投入，且水面以下混凝土施工受水位等因素影響較大，施工工期存在不確定因素，最后明確采用臨時圍堰進行水泥灌漿的方案，達到圍堰快速防滲閉氣目的，灌漿完成后再對圍堰內滲水強排，之后采用散鋼模拼裝立模。

結果證明，引航道邊坡水面以下混凝土施工采用修筑臨時圍堰并做灌漿處理，滲水強排后進行干地施工是可行的。

2 主要施工技術

2.1 臨時圍堰

2.1.1 圍堰設計

根據二期廠房3臺機組發電及歷年銀盤枯水期氣象條件，考慮臨時圍堰高程為185m。臨時圍堰堰頂寬度5m，高度為8.8m（EL176.2-EL185），兩側放坡為1：1.5，圍堰內側坡腳線距離引航道邊坡距離不小于5m。

2.1.2 圍堰填筑

臨時圍堰填筑利用現有的下游引航道出渣道路，直接將上游覆蓋層開挖的石渣混合料運至下游填筑，可減少運距，降低成本。填筑順序從上游往下游填筑，填筑過程中為確保車輛安全，間隔100m增設一個回車平臺，總寬度不超過10m。臨時圍堰填筑完成后，使用裝載機平行臨時圍堰軸線方向進行碾壓。

2.1.3 灌漿處理

（1）施工方法

因灌漿地層為石渣回填松散體，孔隙率較大，直接灌注0.5：1純水泥漿（吸漿量較大時加入水玻璃等速凝劑）回填松散土石內的空腔和孔隙。

施工程序：由于臨時圍堰較長，采用以200m為一段分段進行施工，先施工上游段。

孔位部位：采用單排，排間分兩序方式，孔間距為1m。

鉆孔：采用地質回轉鉆機一次性鉆至設計孔深，鉆孔孔徑為？準56mm。

灌漿：采用自下而上按每1m為一段、孔內純壓式灌漿法。施工工藝流程為：放樣→鉆機就位→鉆孔→鉆孔至終孔深→第一段灌漿（鉆桿作為射漿管）→鉆桿提升1m→第二段灌漿→……孔口段灌漿→結束。

為確保工程質量，施工中分析灌漿資料，對吸漿量大及鉆灌施工過程中出現異常的部位進行加密灌漿處理。

（2）技術措施

①鉆孔

a.孔位放樣：場地具備施工條件后，在孔位軸線上每隔10m由測量人員在現場設置一個控制點，現場技術人員根據測量提供的控制點，拉線定出孔位軸線，根據測量提供的控制點樁號和孔位布置，計算出孔位的具體位置，用鋼卷尺放出孔位，并用紅油漆標識。

孔位誤差要求不得大于10cm。

b.鉆孔：孔徑56mm，開鉆前檢查現場施工各項準備工作是否完成，如鉆桿、機械狀態、安全防護設施等，全部準備工作完成后，經過現場質檢人員認可后開鉆，開鉆時采用緩慢鉆進，鉆進1m后進行垂直度檢測，若發生偏斜則必須進行調整，以滿足孔斜控制要求，沒有偏斜則進入正常速度鉆孔。鉆孔次序與灌漿次序相一致。非相鄰同次孔序可同時施工，下一次序孔必須待相鄰的上一次序孔完成后方可開始鉆孔。

c.鉆孔記錄：在鉆孔過程中，詳細準確地記錄鉆孔時遇到的各種現象，根據返渣情況、鉆進速度、鉆機運轉情況判斷地層分層深度，大塊石的分布、埋深、粒徑及地層架空、漏失、串通等情況，鉆孔人員通知技術質檢人員在現場作出詳細記錄，以指導下步施工。

d.終孔：終孔孔深以深入基巖1m為準，經過監理和現場質檢人員簽字認可后方可最終結束鉆孔，移開鉆機。

②漿液配合比

漿液配比擬采用水灰比為0.5：1的純水泥漿，當吸漿量較大時，可在漿液中加2～5%的水玻璃。

③灌漿分段

自下而上灌漿法進行鉆灌施工，灌漿段長為1m。

④灌漿壓力

灌漿時為避免灌漿壓力造成漿液外漏宜采取無壓注漿或低壓灌漿方式，灌漿壓力不宜超過0.3MPa，孔口最后一段時，可適當提高灌漿壓力。

通過I序孔的灌漿處理后，II序孔的灌漿壓力可適當提高，施工過程中視具體情況確定。

⑤灌漿過程中特殊情況處理

a.灌漿過程中如遇吸漿量過大的孔段，應適當降低灌漿壓力和限制流量，以及摻加水玻璃等速凝劑進行灌漿。

b.灌漿過程中，如普遍出現吸漿量過小，吸水不吸漿，應根據實際情況并報監理工程師批準后，調整漿液配比，增加漿液流動性，確保灌漿效果。

c.灌漿過程中發生串漿時，如被串漿孔正在鉆進，串漿量不大，可繼續鉆進，否則，立即停止鉆進。封閉串漿孔，待灌漿結束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進施工。

d.應盡量保持灌漿的連續性，不得隨意中斷，一旦中斷，要及時恢復灌漿，如中斷時間超過30min，則采取相應補救措施。

⑥結束標準

a.當孔口返漿時，則可結束本段灌漿作業，隨即提升鉆桿進入下一段灌漿作業，直至終孔。

b.孔口若一直未返漿，當I序孔的單耗達到800kg/m時、II序孔的單耗達到500kg/m時，即可結束該段灌漿作業，隨即提升鉆孔進入下一段灌漿作業。

⑦封孔

灌漿孔結束灌漿后，采用水泥漿液將孔口脫空部分回填密實。

2.2 滲水強排

臨時圍堰填筑的石渣全部來自上游段覆蓋層開挖，進行水泥灌漿后也不能完全保證圍堰內側形成干地施工。因此考慮分段進行臨時圍堰內側滲水強排，每50m一塊，在臨時圍堰內側增設一浮排，放置2臺單機雙吸離心泵350S44進行強排。總抽排量：Q=1260×2=2520m3/h。抽完一塊，將浮排吊至下一塊繼續抽水。

2.3 欠挖處理

測量地形資料顯示，下游段覆蓋層開挖基本到位，水面以下部分還存在欠挖，由于沒有行車道路，處理水面以下欠挖有很大難度。考慮先靠岸邊填一條長臂挖機通行道路（該道路簡稱A道路），挖機直接開至下游處理欠挖，欠挖過程中掏出的石渣甩至臨時圍堰區域，直至水面以下欠挖處理完成。水面以下欠挖處理完成后，再開始臨時圍堰填筑，在填筑的過程中，需適當增加挖機停留平臺，停留平臺高程和水面高程相同即可，以便于長臂挖機停靠挖除A道路和圍堰填筑過程中往內側翻的石渣，臨時圍堰填筑和挖除A道路可同時進行，挖除A道路的石渣甩到臨時圍堰的外側。

2.4 混凝土分層分塊

下游段混凝土澆筑分塊按12m一段，分層按兩種情況考慮，第一種即圍堰滲水處理效果較好：EL175.5-EL185，共9.5m，分3層澆筑，分別為3m、3m、3.5m；EL176.2-EL185，共8.8m，分3層澆筑，分別為3m、2.3m、3.5m。第二種即滲水處理效果不好，巖埂、圍堰內側水位等同或略低于下游水位，第一倉必須澆出水面，然后再按3m一層澆筑。

2.5 模板安裝

面板選用P3015、P1515、P1015進行拼裝，邊角等特殊部位使用尺寸合適的散裝小模板。組合鋼模板主要由面板、圍檁、拉條、支撐、連接件和錨固件組成。

采用？準12Ⅰ級鋼筋作面板拉條，拉條筋與？準25插筋采用鉤連接，鉤口應采取封口措施。拉條與螺桿之間采用手工電弧焊焊接，采用單面焊，焊縫長度為8倍拉條直徑。螺桿與圍檁采用“3”形扣件連接。

2.6 混凝土入倉

混凝土由右岸拌和系統供應。混凝土水平運輸采用6m3混凝土攪拌運輸車經3#路至下游圍堰，利用現有道路到達施工作業面。

入倉方式：采用混凝土攪拌車運料→溜槽（長挖或混凝土泵）→混凝土倉面。

3 結 語

水面以下混凝土施工的最大難點在于如何減小水流對混凝土施工的不利影響，通過對下游引航道水面以下混凝土施工方案的不斷優化和創新，總結出了簡單易行的施工方法：利用開挖渣料回填臨時圍堰，水泥灌漿后可以較好的形成干地工作面。這不僅保證了水面以下混凝土施工的安全和質量，同時加快了施工進度，實現了在低成本投入的情況下也可以很好地完成水面以下混凝土施工。本工程水面以下混凝土澆筑技術可為類似工程提供指導。

參考文獻

[1]水工建筑物水泥灌漿施工技術規范.中華人民共和國國家經濟貿易委員會，2014.

收稿日期：2018-11-2

作者簡介：楊 濤（1989-），男，助理工程師，本科，主要從事水利水電技術研究工作。