引水隧洞加固處理施工技術(shù).doc

某電站引水隧洞加固處理施工技術(shù)淺析1. 概述工程施工存在的主要問(wèn)題及原因分析某水電站引水隧洞穿越段為泥盆系中統(tǒng)上段,主要為灰色千枚巖，遇水微微膨脹變軟。因洞室超挖過(guò)大，原施工單位采取用片石、風(fēng)帶布回填超挖部分，并使用石棉瓦安裝在拱架外側(cè)以便加快施工進(jìn)度、減少材料用量，導(dǎo)致支護(hù)與洞身沒(méi)有結(jié)合，出現(xiàn)大面積空洞。致使洞內(nèi)出現(xiàn)有支護(hù)掉塊、開(kāi)裂、變形、塌方。2. 對(duì)引水隧洞進(jìn)行加固處理的方案1）在原變形、開(kāi)裂段澆筑底板混凝土，其中底部位設(shè)工字鋼橫撐段澆筑20cm厚C20素混凝土；底部設(shè)有工字鋼橫撐段澆筑25cm厚C20鋼筋混凝土，采用16螺紋鋼筋，縱向布置，間距20cm。沿洞軸線方向間隔1米加設(shè)1根錨筋有鋼橫撐段加設(shè)3根錨桿，進(jìn)行加固處理。2）在原塌方段利用取芯鉆孔進(jìn)行回填灌漿。3. 有關(guān)加固處理的施工技術(shù)措施拆換鋼拱架施工方法：洞身擴(kuò)挖：采取人工配合風(fēng)鎬進(jìn)行擴(kuò)挖，初噴混凝土：開(kāi)挖到設(shè)計(jì)要求后，清除危石及清理干凈巖面，噴4cm厚混凝土封閉巖面。鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、安裝鋼支撐、鎖腳錨桿：鋼筋網(wǎng)人工洞外加工，洞內(nèi)人工安裝。安裝過(guò)程中采用鋼釬將網(wǎng)片頂至密帖巖面，然后將網(wǎng)片焊接在錨桿上固定。鋼筋須經(jīng)試驗(yàn)合格，使用前要除銹，在洞外分片制作，安裝時(shí)搭接長(zhǎng)度不小于15cm。人工鋪設(shè)，利用錨桿連接牢固。鋼支撐采用在洞外加工，按設(shè)計(jì)尺寸均下料分節(jié)制作，同時(shí)考慮開(kāi)挖預(yù)留的尺寸，保證每節(jié)的弧度與尺寸均符合設(shè)計(jì)要求，節(jié)與節(jié)之間用鋼板、螺栓連接牢靠，在加工過(guò)程中必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求制作，做好樣臺(tái)、放線、復(fù)核和試拼，并作上號(hào)碼標(biāo)記，確保制作精度。鋼支撐按設(shè)計(jì)要求安裝，安裝尺寸允許偏差：橫向和高位為5cm，垂直度2度，間距10cm。鋼支撐的下端設(shè)在穩(wěn)固的地層上，拱腳高度低于上部開(kāi)挖底線以下1520cm。拱腳開(kāi)挖超深時(shí)，加設(shè)鋼板或混凝土墊塊。安裝后利用鎖腳錨桿定位。超挖較大時(shí)，拱背噴填同級(jí)混凝土，以使支護(hù)與圍巖密貼，鋼支撐與初噴混凝土務(wù)必緊密接觸。但應(yīng)留34cm間隙作混凝土保護(hù)層，控制其變形的進(jìn)一步發(fā)展。鋼支撐與鋼支撐之間采用25的鋼筋縱向連接，間距嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施做，鋼支撐應(yīng)與設(shè)計(jì)徑向錨桿的尾部焊接牢固，以便形成整體受力結(jié)構(gòu)。錨桿與噴射混凝土結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：鋼支撐施工工藝流程圖:錨桿施工： 系統(tǒng)支護(hù)采用砂漿錨桿主要設(shè)置在拱、墻部位，施工時(shí)采用風(fēng)鉆鉆孔，機(jī)械配合人工安裝錨桿，水泥砂漿終凝后安設(shè)孔口墊板。施工工藝見(jiàn)“砂漿錨桿施工工藝流程圖”。噴射混凝土施工工藝: 噴砼工藝流程如下圖：回填灌漿:在灌漿部位就近搭建臨時(shí)制漿站供漿，每個(gè)站內(nèi)配備1臺(tái)ZJ-400型高速攪拌機(jī)制漿，1臺(tái)J-600型攪拌機(jī)儲(chǔ)漿，1臺(tái)BW200型中壓泥漿泵輸漿。采用水灰比為1:1的純水泥漿液，漿液經(jīng)過(guò)均勻攪拌，攪拌時(shí)間不少于30s。輸漿流速控制在1.42.0m/s，自制備至用完的時(shí)間小于4h。漿液溫度保持在540。低溫季節(jié)漿液保溫措施：當(dāng)環(huán)境氣溫低于4時(shí)，對(duì)拌漿用水進(jìn)行加溫后再用于施工，由于本段注漿量不大，可以在洞外將水加熱后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，并用溫度計(jì)對(duì)水溫進(jìn)行控制,加熱水溫不超過(guò)40。對(duì)輸漿管路采取在管路上綁扎棉絮的方法，對(duì)漿液進(jìn)行保溫，不致使?jié){液結(jié)凍或漿管破裂，保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。施工腳手架洞內(nèi)灌漿部位用48架管搭設(shè)簡(jiǎn)易腳手架進(jìn)行施工。施工順序及施工方法:回填灌漿主要是對(duì)洞室頂拱支護(hù)和圍巖間的空隙進(jìn)行回填，施工工藝如下：鉆孔冼孔序孔灌漿灌漿結(jié)束封孔回填灌漿工藝流程圖質(zhì)量檢查序孔灌漿穩(wěn)壓10分鐘直至吸漿量為0鉆孔:本段注漿利用取芯時(shí)鉆好的孔。灌漿:灌漿方法及設(shè)備：采用孔口阻塞純壓式灌漿法施工,灌漿設(shè)備采用BW200型灌漿泵。漿液配比：灌注水灰比1:1水泥漿液。灌漿壓力：0.2-0.3MPa。灌漿因故中斷時(shí)，及早恢復(fù)灌漿。中斷時(shí)間大于30min的設(shè)法清洗至原孔深后恢復(fù)灌漿。灌漿結(jié)束后對(duì)外流漿或往上返漿的灌漿孔進(jìn)行閉漿待凝，待凝時(shí)間不少于24h或按監(jiān)理人指示的時(shí)間進(jìn)行閉漿待凝。灌漿結(jié)束和封孔:在規(guī)定壓力下，灌漿孔停止吸漿，并繼續(xù)灌注10min即可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后，先關(guān)閉孔口閘閥，再停泵，待孔內(nèi)漿液終凝后再拆除孔口閘閥。灌漿孔灌漿作業(yè)結(jié)束后，清除孔內(nèi)污物，采用濃漿將全孔封堵密實(shí)并抹平。割除露出混凝土表面的埋管。質(zhì)量檢查:1）在該部位灌漿結(jié)束7天后，便可進(jìn)行質(zhì)量檢查。灌漿結(jié)束后，按要求將有關(guān)資料提交監(jiān)理人，以便確定檢查孔的孔位，檢查孔的數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的5%。2）采用鉆孔注漿法進(jìn)行回填灌漿質(zhì)量檢查，向孔內(nèi)注入水灰比為2:1的水泥漿，在規(guī)定壓力下，初始10min的注入量不超過(guò)10L為合格。 否則按監(jiān)理人指示或批準(zhǔn)的措施進(jìn)行處理。3）檢查孔鉆孔注漿檢查結(jié)束后，采用水泥砂漿將鉆孔封填密實(shí)，并將孔口壓抹平整。底板混凝土施工:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用的鋼筋應(yīng)符合熱軋鋼筋主要性能的要求。每批鋼筋均應(yīng)附有產(chǎn)品質(zhì)量證明書(shū)及出廠檢驗(yàn)單，在使用前，應(yīng)分批進(jìn)行鋼筋機(jī)械性能試驗(yàn)。鋼筋的表面應(yīng)潔凈無(wú)損傷，油漆污染和鐵銹等應(yīng)在使用前清除干凈。帶有顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用。鋼筋加工的尺寸應(yīng)符合施工圖紙的要求,加工后鋼筋的允許偏差不得超過(guò)規(guī)范要求。鋼筋焊接和鋼筋綁扎應(yīng)按相關(guān)規(guī)定以及施工圖紙的要求執(zhí)行。鋼筋安裝采用散裝方法：采用汽車運(yùn)至洞內(nèi)，人工進(jìn)行安裝。鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層及各部分鋼筋大小、尺寸均按照施工圖紙的規(guī)定進(jìn)行，其允許偏差控制在水工混凝土施工技術(shù)規(guī)范（SDJ207-82）要求的范圍內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)鋼筋的連接采用搭接手工電弧焊焊接，鋼筋接頭分散布置，并符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求?，F(xiàn)場(chǎng)所有焊接接頭均由持有相應(yīng)電焊合格證件的電焊工進(jìn)行焊接，以確保質(zhì)量。錨筋的制作和安裝:錨筋采用25螺紋鋼筋制作，鉆孔采用YT-28手風(fēng)鉆。錨筋孔注漿前應(yīng)進(jìn)行清洗，插入錨固劑后，在錨固劑初凝前應(yīng)將錨筋加壓插入到要求的深度，并加振或輕敲，確保砂漿密實(shí)，錨筋安裝后不能與任何物體接觸，直到所填錨固劑達(dá)到足夠強(qiáng)度。澆注混凝土:水泥采用峨塔牌P.042.5R,砂石料取自業(yè)主指定的料場(chǎng)，配合比為：水：水泥：砂：碎石=1:1.54:3.52:5.28。塌落度55mm。根據(jù)目前的施工條件采用接收的滾筒式混凝土攪拌機(jī)拌合，5T載重汽車運(yùn)輸，人工入倉(cāng)?；炷翝仓埃宄装迳系碾s物、泥土等，夯實(shí)平整碎石墊層?；炷琳駬v采用50插入式振動(dòng)棒振搗，振搗時(shí)間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡并開(kāi)始泛漿時(shí)為準(zhǔn)。混凝土澆筑時(shí)保證倉(cāng)面表面潮濕，避免積水，對(duì)于面層混凝土另采用平板振動(dòng)器振搗，輔以人工抹面。施工縫面處理，每50米預(yù)留1條水平伸縮縫，采用瀝青填塞?；炷琉B(yǎng)護(hù)，采用灑水養(yǎng)護(hù)，如果溫度過(guò)低采取覆蓋養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天?；炷寥毕萏幚?，混凝土表面蜂窩凹陷或其他缺陷按監(jiān)理工程師意見(jiàn)認(rèn)真進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)前采用鋼絲刷或加壓水沖洗清除缺陷部分，或鑿去薄弱的混凝土表面，用水沖洗干凈，采用比原混凝土強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的砂漿、混凝土或其他填料填補(bǔ)缺陷處，并抹平壓實(shí)和按期養(yǎng)護(hù)。加固后洞室監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù):引水隧洞收斂測(cè)量記錄表因水隧洞收斂測(cè)量記錄 數(shù)據(jù)分析:通過(guò)收斂觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)變形到穩(wěn)定可以通過(guò)下面約束原理來(lái)說(shuō)明：圖中橫坐標(biāo)是隧道毛洞內(nèi)壁的徑向位移ur；圖中上半部的豎直坐標(biāo)是洞室內(nèi)壁在圍巖原始應(yīng)力作用下的徑向壓應(yīng)力r ，或支護(hù)施加于洞壁的反力P ，二者大小相等，方向相反；下半部的豎直坐標(biāo)為時(shí)間t。曲線 代表洞室側(cè)壁徑向位移ur 與側(cè)壁徑向壓力r的關(guān)系曲線。開(kāi)挖后先經(jīng)過(guò)一段直線段，即彈性變形階段。釋放應(yīng)力增長(zhǎng)到一定階段，周邊出現(xiàn)塑性變形，徑向位移增長(zhǎng)加快，線段進(jìn)入曲線。塑性區(qū)域不斷擴(kuò)大。塑性區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)松弛壓力，曲線向上翹曲。如果圍巖的強(qiáng)度高，不產(chǎn)生塑性變形或不發(fā)生松弛應(yīng)力，則不出現(xiàn)曲線和翹曲。曲線 是支護(hù)反力Pt 與洞壁徑向位移ur的關(guān)系曲線。隨著洞壁徑向位移的增加，支護(hù)反力也隨之增加。曲線與曲線 的交點(diǎn)A表示支護(hù)反力與圍巖作用力相平衡，洞壁位移不再發(fā)展。此時(shí)支護(hù)受到的平衡地壓力為P 。曲線 采用的支護(hù)剛度過(guò)大，交點(diǎn)為 B，支護(hù)所受的平衡地壓力為P 。曲線 支護(hù)時(shí)間過(guò)晚，交點(diǎn)為C，此時(shí)支護(hù)將要承受較大的松弛地壓力P 。圖中曲線是洞壁位移“隨時(shí)間變化的曲線，可以通過(guò)監(jiān)控量測(cè)得到，更為直觀。其中第1階段是圍巖無(wú)約束自由變形階段；第階段初期支護(hù)開(kāi)始起作用，洞壁位移減緩；第階段從支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)開(kāi)始，支護(hù)移趨于穩(wěn)定，不再增長(zhǎng)，進(jìn)入第階段。第一次量測(cè)之前的位移值常常得不到，應(yīng)設(shè)法彌補(bǔ)。如果支護(hù)安設(shè)時(shí)間過(guò)晚，則“位移-時(shí)間”曲線因受不到支護(hù)阻力將快速度增長(zhǎng)，如曲線 。當(dāng)位移超過(guò)A點(diǎn)的位移值后，由于坑壁松動(dòng)范圍的增加，很有可能坍塌或因坑壁壓力加大而使支護(hù)破壞。曲線可供施工人員判別圍巖和支護(hù)變形是否趨于穩(wěn)定，是一種非常重要的信息，也是新奧法一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，可以實(shí)際量測(cè)得到。4.結(jié)語(yǔ)根據(jù)加固后洞室監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，該隧洞圍巖與支護(hù)變形趨于穩(wěn)定，加固