欽 傳 濤， 張 輝

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

向家壩水電站南總干渠首部取水隧洞工程全長(zhǎng)4.8 km，隧洞混凝土襯砌為圓形斷面，襯砌后的直徑為6 m，采用全圓針梁臺(tái)車進(jìn)行混凝土襯砌施工。灌漿工程在混凝土襯砌施工完成后統(tǒng)一進(jìn)行，南總干渠的圍巖大部分為Ⅳ～Ⅴ類，少量為Ⅱ、Ⅲ類圍巖，多為新鮮、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，局部為互層狀。粉砂質(zhì)泥巖巖性軟弱，強(qiáng)度低，以中厚～薄層狀為主。主洞控制段灌漿工程的施工項(xiàng)目有：回填灌漿、固結(jié)灌漿。回填灌漿壓力為0.3 MPa，固結(jié)灌漿壓力為0.8 MPa(漸變段固結(jié)灌漿壓力為1 MPa)，固結(jié)灌漿宜在該部位的回填灌漿結(jié)束7 d后進(jìn)行。

南總干渠首部取水隧洞主洞控制段灌漿工程施工項(xiàng)目有：回填灌漿、固結(jié)灌漿，回填灌漿工程量為32 646 m2，固結(jié)灌漿段工程量為34 576.55 m?；靥罟酀{分布在頂部120°范圍(布置3～5個(gè)孔)，固結(jié)灌漿每斷面布置12個(gè)孔，相鄰?qiáng)A角為30°，同一斷面上固結(jié)灌漿孔兼回填灌漿孔使用。在襯砌混凝土施工完成后，待混凝土齡期達(dá)到要求后進(jìn)行隧洞灌漿施工，灌漿施工時(shí)先回填后固結(jié)，回填灌漿入巖10 cm，固結(jié)灌漿入巖400 cm。灌漿孔位布置情況見(jiàn)圖1。

回填灌漿孔排距為3 m，分布在頂拱120°范圍內(nèi)，根據(jù)不同圍巖類別，每斷面布置3～5個(gè)孔；固結(jié)灌漿孔排距為3 m，為全斷面分布，相鄰孔位夾角為30°，每斷面共計(jì)布置12個(gè)孔。據(jù)統(tǒng)計(jì)，主洞控制段回填、固結(jié)灌漿孔共計(jì)12 261個(gè)，在混凝土襯砌施工完成后、灌漿工程施工時(shí)，需對(duì)12 261個(gè)孔進(jìn)行鉆孔灌漿。灌漿工程施工所面臨的技術(shù)重、難點(diǎn)問(wèn)題為：

圖1 回填、固結(jié)灌漿孔位布置圖

(1)灌漿工程鉆孔時(shí)，如何避開(kāi)一期支護(hù)中的鋼拱架、錨桿及混凝土襯砌鋼筋；

(2)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，灌漿工程孔位應(yīng)與巖面垂直(呈90°夾角)。因此，如何保證鉆孔角度成為難點(diǎn)；

(3)為了保障灌漿工程的施工進(jìn)度，如何保證鉆孔作業(yè)的一次成孔率成為重點(diǎn)；

(4)因灌漿工程施工時(shí)混凝土襯砌已全部施工完成，因此，如何減少對(duì)混凝土襯砌表面的破壞、降低質(zhì)量缺陷及后期修補(bǔ)成本需要重點(diǎn)關(guān)注。

2 灌漿鉆孔導(dǎo)向定位裝置的準(zhǔn)備工作

針對(duì)以上重、難點(diǎn)問(wèn)題，項(xiàng)目部采取了重點(diǎn)對(duì)導(dǎo)向定位裝置的關(guān)注。布置導(dǎo)向定位裝置的目的是在保證工程質(zhì)量的前提下提高灌漿工程鉆孔的一次成孔率，減少對(duì)混凝土襯砌表面的破壞，降低后期缺陷的修補(bǔ)費(fèi)用，保障灌漿工程的施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本。

為解決以上問(wèn)題，所采取的解決辦法是：在混凝土襯砌施工前，通過(guò)對(duì)針梁臺(tái)車進(jìn)行改造，預(yù)先按照設(shè)計(jì)圖紙中灌漿孔的位置及參數(shù)對(duì)針梁臺(tái)車進(jìn)行開(kāi)孔，并在孔口位置設(shè)置封孔的固定裝置；通過(guò)與設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理單位進(jìn)行溝通及市場(chǎng)調(diào)查，合理選取預(yù)埋灌漿套管材料的規(guī)格、型號(hào)；在混凝土襯砌澆筑前、臺(tái)車就位后提前在針梁臺(tái)車模板上對(duì)灌漿套管進(jìn)行預(yù)埋、加固及封孔。

其內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：

2.1 臺(tái)車改造(孔位布置)

南總干渠首部取水隧洞工程采用12 m段全圓式針梁臺(tái)車進(jìn)行混凝土襯砌施工。在混凝土開(kāi)始施工前，根據(jù)灌漿圖紙中的相關(guān)參數(shù)對(duì)針梁臺(tái)車進(jìn)行開(kāi)孔處理，每斷面共計(jì)12個(gè)孔，相鄰?qiáng)A角為30°，襯砌混凝土每單元長(zhǎng)度為12 m，灌漿預(yù)埋管排距為3 m，每單元共計(jì)48個(gè)孔。

取水隧洞工程混凝土襯砌施工采用φ3 m+6.02 m全圓針梁臺(tái)車，單塊模板長(zhǎng)度為1.5 m。在針梁臺(tái)車上開(kāi)孔時(shí)，開(kāi)孔位置于奇數(shù)塊模板中心位置，單排共計(jì)12個(gè)孔，間距為1.576 m，排距為3 m。

2.2 套管材料的選備

取水隧洞工程在開(kāi)挖階段存在多處、多點(diǎn)滲水情況。為保證在混凝土襯砌工程施工完成后、啟動(dòng)灌漿工程前，防止預(yù)埋灌漿套管出現(xiàn)銹蝕、破損等現(xiàn)象，在灌漿預(yù)埋套管的選材上，經(jīng)項(xiàng)目部與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)共同討論、研究及市場(chǎng)調(diào)查、詢問(wèn)后，最終確定預(yù)埋灌漿套管選用φ60×3.5 mm鍍鋅管(內(nèi)徑為53 mm，壁厚為3.5 mm)。鍍鋅管與傳統(tǒng)鋼管相比具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)不易生銹，抗銹蝕能力強(qiáng)；

(2)價(jià)格低、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)；

(3)抗腐蝕能力強(qiáng)；

(4)操作簡(jiǎn)單、使用方便。

2.3 孔位結(jié)構(gòu)、尺寸及開(kāi)孔

開(kāi)孔前，在針梁臺(tái)車模板上將灌漿孔位置及尺寸(開(kāi)孔直徑為60 mm的圓形孔)用紅油漆標(biāo)注，標(biāo)注完成后，用鋼卷尺對(duì)灌漿孔位的間排距及開(kāi)孔直徑進(jìn)行檢查；若檢查其參數(shù)滿足規(guī)定值要求，則截取一根灌漿套管(長(zhǎng)度為45 cm)，采用所截取的單根鍍鋅管對(duì)新開(kāi)孔位逐一進(jìn)行核對(duì)，以保證灌漿套管能夠穿過(guò)新開(kāi)孔位；若測(cè)量值不符合要求時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，直至滿足規(guī)定要求。

臺(tái)車開(kāi)孔完成后，在距孔口左右兩側(cè)4 cm(縱向)處焊接六角螺栓，螺栓規(guī)格為M16×50 mm，螺栓焊接完成后，對(duì)焊接部位距孔口的位置進(jìn)行測(cè)量并記錄參數(shù)，根據(jù)六角螺栓與孔口之間的數(shù)值，在封孔板上對(duì)照相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行開(kāi)孔，封孔板選用Q235R，厚10 mm鋼板，鋼板加工后其結(jié)構(gòu)尺寸為140 mm×60 mm×10 mm，開(kāi)孔部位孔徑為18 mm，開(kāi)孔位置在鋼板中心處。封孔板結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖3。開(kāi)孔完成后，將鋼板開(kāi)孔位置套入六角螺栓的螺桿上進(jìn)行檢測(cè)，以保證封孔板上的開(kāi)孔能夠穿過(guò)六角螺栓的螺桿。螺栓結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 六角螺栓結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

圖3 封孔板結(jié)構(gòu)尺寸圖

3 施工工藝

施工準(zhǔn)備→預(yù)埋套管制作→臺(tái)車就位→預(yù)埋套管安裝、固定→封孔保護(hù)。

3.1 施工準(zhǔn)備

在針梁臺(tái)車上的新開(kāi)孔位前，對(duì)進(jìn)場(chǎng)隊(duì)伍進(jìn)行安全、技術(shù)、質(zhì)量交底及崗前培訓(xùn)，重點(diǎn)對(duì)針梁臺(tái)車新開(kāi)孔的技術(shù)參數(shù)及部位進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，以保證在臺(tái)車上實(shí)施開(kāi)孔前能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員施工。

3.2 預(yù)埋灌漿套管的制作

預(yù)埋灌漿套管材料選用規(guī)格型號(hào)為φ60×3.5 mm的鍍鋅管。針梁臺(tái)車就位前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制作預(yù)埋灌漿套管。南總干渠混凝土襯砌厚度以40 cm(C型斷面)占多數(shù)，D型斷面襯砌厚度為50 cm、E型斷面襯砌厚度為60 cm、漸變段襯砌厚度為60～100 cm，入噴混凝土3 cm，套管外漏2 cm，即預(yù)埋灌漿套管單根長(zhǎng)度為45 cm(根據(jù)不同斷面類型參數(shù)制作與其相對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的灌漿套管，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求)。

3.3 預(yù)埋灌漿管的安裝與加固

在混凝土襯砌鋼筋制安前，首先對(duì)鋼筋制安及預(yù)埋套管位置進(jìn)行精確的測(cè)量放樣，將預(yù)埋管位置用紅油漆標(biāo)識(shí)，在混凝土襯砌鋼筋制安時(shí)避開(kāi)灌漿管位置且分布筋位于預(yù)埋灌漿管下2 cm。預(yù)埋管位置測(cè)量放樣定位后，采用電鎬在噴混凝土上將預(yù)埋管位置鑿入3 cm，孔徑為75 mm，以保證臺(tái)車就位后灌漿管能夠入噴混凝土面、起支點(diǎn)作用。

針梁臺(tái)車就位后、灌漿套管安裝時(shí)，應(yīng)垂直于臺(tái)車模板，一端延伸至預(yù)先已鑿開(kāi)的噴混凝土面內(nèi)，針梁臺(tái)車模板處外漏2 cm左右，外漏部位采用預(yù)先已焊接完成的六角螺栓套加封孔板后外加套絲螺母進(jìn)行固定。安裝完成后，在澆筑混凝土過(guò)程中應(yīng)安排專人進(jìn)行檢查，防止其松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)預(yù)埋套管松動(dòng)時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，預(yù)埋灌漿套管安裝、加固情況見(jiàn)圖4。

3.4 封孔保護(hù)

圖4 預(yù)埋灌漿套管安裝、加固示意圖

(1)有預(yù)埋灌漿孔部位。

預(yù)埋灌漿套管安裝完成后，在新開(kāi)孔位口模板上采用焊接六角螺栓套加封孔板后外加套絲螺母的方式進(jìn)行封孔、固定，六角螺栓螺桿直徑為16 mm、長(zhǎng)度為50 mm。螺帽直徑為23 mm、厚度為12 mm。在混凝土襯砌澆筑及混凝土振搗時(shí)，安排專人對(duì)預(yù)埋的灌漿套管“勤檢查、多敲打、及時(shí)處理”，以保證所插入的灌漿管不會(huì)因混凝土下料及振搗而發(fā)生擾動(dòng)。

(2)無(wú)預(yù)埋灌漿孔部位。

根據(jù)設(shè)計(jì)單位下發(fā)的灌漿圖紙要求，南總干渠首部取水隧洞工程固結(jié)灌漿并非全洞段連續(xù)施工，但針梁臺(tái)車上的固結(jié)灌漿孔位已全部進(jìn)行了開(kāi)孔作業(yè)，在無(wú)灌漿施工部位封孔時(shí)，采用預(yù)先制作的封孔塞與焊接六角螺栓套加封孔板后外加套絲螺母的方式進(jìn)行封孔、固定，封孔塞底部塞帽直徑為75 mm、厚度為5 mm；塞身厚度為10 mm，直徑為55 mm。無(wú)灌漿部位封孔斷面情況見(jiàn)圖5，封孔加固情況見(jiàn)圖6，孔塞結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖7。封孔塞的作用是防止在混凝土襯砌澆筑過(guò)程中混凝土漿液從臺(tái)車預(yù)埋灌漿管部位流出而影響混凝土施工質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際封孔效果見(jiàn)圖8。

3.5 注意事項(xiàng)

為保證后期灌漿工程中鉆孔順暢，在預(yù)埋灌漿套管時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

圖5 無(wú)灌漿部位封孔斷面圖

圖6 封孔加固(詳圖B)示意圖

圖7 無(wú)灌漿部位封孔塞結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

圖8 無(wú)灌漿部位封孔效果圖

(1)混凝土襯砌施工時(shí)，所預(yù)埋的φ60鍍鋅管應(yīng)避開(kāi)一期支護(hù)的鋼拱架、錨桿以及用于混凝土襯砌施工前安置的鋼筋；

(2)若與一期開(kāi)挖支護(hù)階段安裝的鋼拱架位置發(fā)生沖突時(shí)，調(diào)整φ60鍍鋅管位置，其偏差應(yīng)小于5 cm并在孔口固定，澆筑過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)對(duì)該部位進(jìn)行檢查、處理，防止在混凝土襯砌澆筑、振搗時(shí)預(yù)埋灌漿管位置發(fā)生位移；

(3)預(yù)埋灌漿管應(yīng)與混凝土面垂直(呈90°夾角)；

(4)混凝土襯砌澆筑完成后，拆模時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)預(yù)埋的φ60鍍鋅管實(shí)施保護(hù)和管口修補(bǔ)。

4 技術(shù)先進(jìn)性分析與結(jié)論

該預(yù)埋灌漿套管裝置在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中較傳統(tǒng)方式優(yōu)勢(shì)明顯(表1)。

通過(guò)在混凝土襯砌施工過(guò)程中采用預(yù)埋灌漿鉆孔導(dǎo)向及定位裝置，筆者得出以下結(jié)論：

(1)在混凝土襯砌施工階段預(yù)埋灌漿套管，簡(jiǎn)單、有效地避開(kāi)了開(kāi)挖支護(hù)階段安置的鋼拱架、錨桿以及用于混凝土襯砌施工前安置的鋼筋，為后期灌漿工程的順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；

(2)通過(guò)預(yù)埋灌漿鉆孔導(dǎo)向、定位裝置，保證了后期灌漿鉆孔的角度，大幅度提高了灌漿鉆孔的一次成孔率，保障了施工進(jìn)度；

(3)預(yù)埋灌漿導(dǎo)向、定位裝置后，在灌漿工程施工時(shí)大幅度降低了混凝土襯砌表面的破壞程度，提高了混凝土襯砌外觀質(zhì)量的得分率，同時(shí)亦節(jié)約了缺陷修補(bǔ)產(chǎn)生的費(fèi)用；

(4)通過(guò)對(duì)灌漿導(dǎo)向定位裝置的研究及應(yīng)用，保證了施工進(jìn)度，提高了工程質(zhì)量，得到了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評(píng)。業(yè)主邀請(qǐng)北總干渠葛洲壩施工局到我單位承建的南總干渠施工現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)、借鑒經(jīng)驗(yàn)，為北總干渠即將施工的混凝土襯砌工程方案編制和臺(tái)車選擇及改造提供了便利；同時(shí)也提高了中國(guó)水電五局在中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司的影響力，為單位樹(shù)立了企業(yè)品牌形象，獲得了良好的口碑。

5 結(jié) 語(yǔ)

針梁臺(tái)車開(kāi)孔成型后，針對(duì)不同的圍巖類別均可使用，預(yù)埋灌漿套管防腐防銹能力強(qiáng)、價(jià)格低、使用壽命長(zhǎng)，只需在臺(tái)車就位后由人工進(jìn)行安置、固定即可，其操作簡(jiǎn)單、安裝方便，有效地解決了后期灌漿施工時(shí)鉆孔的角度問(wèn)題、無(wú)法避開(kāi)用于一期支護(hù)的鋼拱架及襯砌安置的鋼筋、破壞混凝土表面而產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷等一系列問(wèn)題，加快了后期灌漿施工的進(jìn)度，降低了缺陷修補(bǔ)費(fèi)用，保證了灌漿工程施工的質(zhì)量。

表1 傳統(tǒng)方法與預(yù)埋灌漿套管裝置技術(shù)先進(jìn)性對(duì)比表