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、開裂、變形、塌方。2. 對引水隧洞進(jìn)行加固處理的方案1）在原變形、開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：開挖到設(shè)計要求后，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)試驗合格，使用前要除銹，在洞外分片制作，安裝時搭接長度不小于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)計尺寸均下料分節(jié)制作，同時考慮開挖預(yù)留的尺寸，保證每節(jié)的弧度與尺寸均符合設(shè)計要求，節(jié)與節(jié)之間用鋼板、螺栓連接牢靠，在加工過程中必須嚴(yán)格按設(shè)計要求制作，做好樣臺、放線、復(fù)核和試拼，并作上號碼標(biāo)記，確保制作精度。鋼支撐按設(shè)計要求安裝，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挖底線以下1520cm。拱腳開挖超深時，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，拱背噴填同級混凝土，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)計要求施做，鋼支撐應(yīng)與設(shè)計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，施工時采用風(fēng)鉆鉆孔，機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“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制漿站供漿，每個站內(nèi)配備1臺ZJ-400型高速攪拌機制漿，1臺J-600型攪拌機儲漿，1臺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)過均勻攪拌，攪拌時間不少于30s。輸漿流速控制在1.42.0m/s，自制備至用完的時間小于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，對拌漿用水進(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到現(xiàn)場，并用溫度計對水溫進(jìn)行控制,加熱水溫不超過40。對輸漿管路采取在管路上綁扎棉絮的方法，對漿液進(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，及早恢復(fù)灌漿。中斷時間大于30min的設(shè)法清洗至原孔深后恢復(fù)灌漿。灌漿結(jié)束后對外流漿或往上返漿的灌漿孔進(jìn)行閉漿待凝，待凝時間不少于24h或按監(jiān)理人指示的時間進(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，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)量證明書及出廠檢驗單，在使用前，應(yīng)分批進(jìn)行鋼筋機械性能試驗。鋼筋的表面應(yīng)潔凈無損傷，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)計及相關(guān)規(guī)范要求?，F(xiàn)場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，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，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拌合，5T載重汽車運輸，人工入倉?；炷翝仓?，清除底板上的雜物、泥土等，夯實平整碎石墊層?；炷琳駬v采用50插入式振動棒振搗，振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡并開始泛漿時為準(zhǔn)?；炷翝仓r保證倉面表面潮濕，避免積水，對于面層混凝土另采用平板振動器振搗，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)，如果溫度過低采取覆蓋養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時間不少于14天?；炷寥毕萏幚?，混凝土表面蜂窩凹陷或其他缺陷按監(jiān)理工程師意見認(rèn)真進(jìn)行修補。修補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，采用比原混凝土強度等級高一級的砂漿、混凝土或其他填料填補缺陷處，并抹平壓實和按期養(yǎng)護(hù)。加固后洞室監(jiān)測數(shù)據(jù):引水隧洞收斂測量記錄表因水隧洞收斂測量記錄 數(shù)據(jù)分析:通過收斂觀測發(fā)現(xiàn)，整個變形到穩(wěn)定可以通過下面約束原理來說明：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。開挖后先經(jīng)過一段直線段，即彈性變形階段。釋放應(yīng)力增長到一定階段，周邊出現(xiàn)塑性變形，徑向位移增長加快，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。此時支護(hù)受到的平衡地壓力為P 。曲線 采用的支護(hù)剛度過大，交點為 B，支護(hù)所受的平衡地壓力為P 。曲線 支護(hù)時間過晚，交點為C，此時支護(hù)將要承受較大的松弛地壓力P 。圖中曲線是洞壁位移“隨時間變化的曲線，可以通過監(jiān)控量測得到，更為直觀。其中第1階段是圍巖無約束自由變形階段；第階段初期支護(hù)開始起作用，洞壁位移減緩；第階段從支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)開始，支護(hù)移趨于穩(wěn)定，不再增長，進(jìn)入第階段。第一次量測之前的位移值常常得不到，應(yīng)設(shè)法彌補。如果支護(hù)安設(shè)時間過晚，則“位移-時間”曲線因受不到支護(hù)阻力將快速度增長，如曲線 。當(dāng)位移超過A點的位移值后，由于坑壁松動范圍的增加，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，也是新奧法一個重要的環(huán)節(jié)，可以實際量測得到。4.結(jié)語根據(jù)加固后洞室監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，該隧洞圍巖與支護(hù)變形趨于穩(wěn)定，加固