李作舟

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隧洞在水利水電工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在本文所提到的某抽水蓄能電站中，由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行導(dǎo)致其自身的尾水隧洞出現(xiàn)了環(huán)、縱向裂縫以及滲漏問題，對(duì)電站隧洞的正常穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。另外，在某些工程中無法對(duì)原洞涇進(jìn)行大范圍縮小，否則會(huì)對(duì)隧洞的使用功能造成不良影響。因此，需要我們對(duì)尾水隧洞的內(nèi)襯鋼板進(jìn)行加固處理，促進(jìn)其穩(wěn)定性的提高。為此，本文將對(duì)內(nèi)襯鋼板的加固技術(shù)進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一些有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；尾水隧洞；內(nèi)襯鋼板；穩(wěn)定性分析

隧洞的襯砌形式較多，其主要包括鋼筋混凝土、素混凝土以及鋼板等形式，其中，素混凝土和鋼筋混凝土襯砌都是通過圍巖受力來進(jìn)行具體作業(yè)的，它們均無法承受過多的荷載，在某抽水蓄能電站中，因其受自身所具有的高水頭和大直徑等特點(diǎn)，以及電站所在區(qū)域地質(zhì)因素的影響，其尾水隧洞采用了的鋼板襯砌，然而這種鋼襯通常都會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后出現(xiàn)滲漏問題，因此，需要對(duì)其進(jìn)行加固處理，以便提高抽水蓄能電站尾水隧洞內(nèi)襯鋼板的穩(wěn)定性。下面以某抽水蓄能電站尾水隧洞內(nèi)襯鋼板穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)為例，對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)要說明與分析。

一、抽水蓄能電站的相關(guān)概述

某抽水蓄能電站的主要任務(wù)是對(duì)電網(wǎng)起到調(diào)峰填谷的作用，同時(shí)還要承擔(dān)調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)以及備用等多種其它功能。該抽水蓄能電站的建成發(fā)電時(shí)間是2005年，其主要由多個(gè)建筑物組成，主要有上庫主壩、上庫副壩、下庫大壩以及地下廠房等，具有2*60兆瓦的電站裝機(jī)容量。該地段有一段新建高速公路與其相交叉，公路隧道山體以下在電站的下庫蓄水位以及尾水洞交叉位置穿過。

以結(jié)構(gòu)的有限元分析為依據(jù)，可以得知，原來的襯砌在尾水洞內(nèi)有兩種工況，即有水和無水，襯砌所具有的拉應(yīng)力在小于設(shè)計(jì)襯砌混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，是不會(huì)發(fā)生裂縫現(xiàn)象的；在開挖公路隧道施工之后，在近距離交叉的影響下，如果忽略不計(jì)開挖施工對(duì)襯砌和圍巖情況造成的不良影響，那么襯砌就會(huì)出現(xiàn)寬度為0.34毫米的裂縫現(xiàn)象，此數(shù)值已經(jīng)超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的0.25毫米的寬度要求。由于尾水洞四周巖體會(huì)受到爆破振動(dòng)的影響而產(chǎn)生削弱的現(xiàn)象，所以襯砌所產(chǎn)生的裂縫寬度會(huì)隨著襯砌范圍的擴(kuò)大而變大。公路隧道與尾水洞交叉地段的圍巖具有較為明顯的強(qiáng)風(fēng)化與弱風(fēng)化特點(diǎn)，原尾水洞主要是利用襯砌與固結(jié)灌漿圈來進(jìn)行防滲工作的，公路隧道的開挖施工已經(jīng)進(jìn)入到此防滲工作的范圍內(nèi)，產(chǎn)生影響是不可避免的。因此，在對(duì)公路隧道的開挖施工方法和手段進(jìn)行有效的控制的同時(shí)，還需要采取有效措施對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

二、對(duì)襯砌的加固方案進(jìn)行合理選擇

在二十世紀(jì)七十年代興起的結(jié)構(gòu)加固行業(yè)，在八十年代就已經(jīng)被我國(guó)引進(jìn)并得到應(yīng)用，其在建筑物中進(jìn)行加固的方法有很多種，例如外包鋼、增大截面、預(yù)應(yīng)力以及化學(xué)灌漿等十多種方法，在實(shí)際的應(yīng)用過程中需要根據(jù)不同的實(shí)際情況來選擇采不同的方法，其中裂縫封閉灌漿補(bǔ)強(qiáng)、內(nèi)部涂抹環(huán)氧砂漿以及噴射高強(qiáng)混凝土等是現(xiàn)階段最為常見的集中加固方法。

在該抽水蓄能電站中，其尾水洞具有789米的長(zhǎng)度，3.2米的洞涇，這就需要在襯砌的過程中采用厚度為40厘米的C30型號(hào)的鋼筋混凝土。根據(jù)該電站的實(shí)際情況，可以綜合利用裂縫封閉灌漿補(bǔ)強(qiáng)和內(nèi)部涂抹環(huán)氧砂漿兩種加固方法，取長(zhǎng)補(bǔ)短形成一種新型的加固處理方法：內(nèi)襯鋼板灌膠方法。此方法需要采用錨栓對(duì)吊裝定位完成的具有4.2平方米單塊面積的鋼板進(jìn)行固定，之后將結(jié)構(gòu)膠灌入鋼板和襯砌混凝土之間的縫隙中，緊密結(jié)合鋼板和混凝土，使它們能夠進(jìn)行共同受力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)加固和抗?jié)B性能改善的目的。

三、設(shè)計(jì)加固方案中的各項(xiàng)參數(shù)

對(duì)加固方案進(jìn)行完善之后，還需要對(duì)尾水隧洞的各種工況進(jìn)行綜合的考慮，例如運(yùn)行、施工以及檢修等方面，這就要求對(duì)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，其主要包括以下幾個(gè)方面：

利用有限元分析進(jìn)行計(jì)算，對(duì)作用于內(nèi)水壓力下的鋼板襯砌和鋼筋混凝土襯砌的共同受力進(jìn)行綜合考慮，在將2毫米設(shè)置為鋼板厚度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)0.22毫米的充水運(yùn)行最大裂縫寬度，其比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的0.25毫米寬度要小，由此可見，厚度為2毫米的作用于內(nèi)水壓力下的鋼板完全符合設(shè)計(jì)要求。

對(duì)尾水洞的結(jié)構(gòu)膠灌注入及其檢修過程中鋼板的屈曲抗外壓能力以及鋼板的厚度、錨栓的直徑等進(jìn)行綜合、全面的考慮，利用有限元方法分析鋼板厚度不同對(duì)錨桿艱巨的影響作用，分別將4、6、8毫米設(shè)置成鋼板厚度，將0.4、0.5、0.6米設(shè)置成錨桿間距。在對(duì)施工成本、工藝等多方面因素進(jìn)行綜合考慮和分析的情況下，可以最終確定6毫米為鋼板厚度、0.5米為錨桿間距以及0.6MPa為灌膠壓力。

四、襯砌加固的具體施工工藝

（一）施工的準(zhǔn)備工作

對(duì)鋼板進(jìn)行規(guī)格為3.35米*1.25米小片的剪裁并進(jìn)行打孔，其中起到固定鋼板作用的充當(dāng)植化學(xué)錨栓孔的是Ф20圓孔，起到方便攻絲進(jìn)行螺桿與灌膠嘴安裝的能夠兼顧調(diào)位和注漿的使Ф10圓孔。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的卷板工作，完成之后的弧形直徑需要是3.2米，然后再對(duì)鋼板進(jìn)行除銹和防腐的噴涂處理。

（二）處理混凝土的表面

利用混凝土平整機(jī)械對(duì)襯砌混凝土的表面進(jìn)行鑿毛和打磨，在新面完全暴露出來之后再利用壓縮空氣的連接進(jìn)行粉塵的吹除工作。

（三）裝配鋼板并進(jìn)行焊接工作

利用小車將鋼板運(yùn)送到施工作業(yè)面，在頂升設(shè)備上對(duì)鋼板的位置進(jìn)行調(diào)整，以確保鋼板和尾水洞軸線能夠處于一個(gè)平行的狀態(tài)，在洞壁上進(jìn)行鋼板的自制螺桿頂緊操作，套打鋼板的植化學(xué)錨栓孔，然后進(jìn)行高強(qiáng)Ф14錨栓的植入操作，10分鐘-15分鐘之后再對(duì)螺母進(jìn)行擰緊操作，同時(shí)可以進(jìn)行支撐裝置拆除作業(yè)。另外，在上述作業(yè)完成之后還需要進(jìn)行錨栓頭和鋼板之間以及鋼板和鋼板之間的焊接。

（四）灌注的具體施工過程

灌注施工需要采用分倉的方式來進(jìn)行，每倉具有兩段鋼板，2.5米的分倉長(zhǎng)度，25平方米的分倉面積，使用結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)分倉之間的縫隙進(jìn)行封堵，然后采用壓氣試驗(yàn)的方法對(duì)密封情況進(jìn)行檢查。將灌漿壓力設(shè)置為0.6MPa，然后利用小錘對(duì)鋼板進(jìn)行敲打檢查，如有空洞位置需要進(jìn)行補(bǔ)膠處理。

（五）打磨防腐

結(jié)構(gòu)膠固化之后，可以割掉化學(xué)錨栓的螺栓頭并對(duì)其進(jìn)行清理打磨以及焊縫等操作，同時(shí)還需要在焊接處進(jìn)行防腐涂料的涂抹。

結(jié)語：

綜上所述，本文對(duì)某抽水蓄能電站的具體情況進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對(duì)其內(nèi)襯鋼板的加固設(shè)計(jì)方案以及具體的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在加固處理內(nèi)襯鋼板之后，可以使內(nèi)襯鋼板與襯砌混凝土的共同受力，適應(yīng)尾水洞的結(jié)構(gòu)受力，進(jìn)而提高該電站運(yùn)行中的安全性和穩(wěn)定性。

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