熊 昕

(江西省水利水電建設集團有限公司,南昌 330200)

0 引 言

水利隧洞工程加固難度比較大,需要綜合考慮水利隧洞的用途和特點,選擇有針對性的加固技術,制定科學的加固方案和計劃,提升加固效果。和公路隧洞、鐵路隧洞相比,水利隧洞在加固中,最困難的如何解決水對加固施工造成的不良影響,既要解決水滲漏、水損壞問題,也要對隧洞圍巖進行加固。因此,需要聯(lián)合應用多種加固技術,來提升加固效果。通過隧洞襯砌和噴錨支護,可很好的解決水利隧洞滲漏、圍巖穩(wěn)定性不足等問題,以保證水利隧洞運行的安全性。因此,開展水利工程加固隧洞施工的隧洞襯砌及噴錨支護施工的探討分析就顯得尤為必要。

1 工程概述

江西省興國縣長岡灌區(qū)改造工程加固隧洞47條,含洞室擴挖、洞室襯砌、回填灌漿等。左干渠加固隧洞29條、右干渠加固隧洞18條,社富支渠續(xù)建20條。本工程隧洞進出口及洞身段圍巖為強～弱風化粉砂巖,巖體穩(wěn)定性較差,洞身圍巖類別為Ⅲ～Ⅳ類。

2 隧洞襯砌技術在水利隧洞加固的應用

為降低水對水利隧洞加固施工造成的不良影響,本工程在隧洞襯砌施工中采用了分層、分段施工的方法,保證橫向分段和設計結構分縫的一致性,先進行底板襯砌,再進行邊墻襯砌,最后進行頂拱襯砌。

2.1 模板安設

就案例工程而言,隧洞斷面比較小,施工原材料運輸?shù)臈l件比較差,因此,不同隧洞位置采用了不同的模板,如隧洞邊墻采用了木質模板,隧洞拱頂采用了鋁合金模板,封頭模板采用可加固定型的木質模板。但無論選擇何種模板,在安設中都必須保證模板表面足夠光滑、接縫足夠嚴密,并有良好的穩(wěn)定性和剛度。拱架使用前需要提前在樣臺上試拼裝,重復使用時需要加強檢查,如果發(fā)生變形、位移等要及時調整后再使用。并在拱架外緣沿著徑向通過支撐結構體系和圍巖頂緊,以免在進行混凝土襯砌澆筑中發(fā)生拱架變形問題。模板接頭要平順、整齊,尤其是擋頭板和巖壁之間的間隙要嵌堵密實。

2.2 鋼筋制作安裝

本工程在隧洞加固襯砌中采用分段、分層襯砌的方法,隧洞斷面鋼筋分為兩段,先進行底板施工,再進行邊墻和頂拱施工,所用到鋼筋需要統(tǒng)一加工完成,通過自卸汽車運輸?shù)剿矶词┕がF(xiàn)場進行安裝,先安裝底板鋼筋,等底板混凝土澆筑后再進行邊墻和頂拱安裝,鋼筋的綁扎和焊接,應由人工完成[1]。

2.3 混凝土襯砌

混凝土襯砌分段進行,先底拱再邊墻,最后頂拱,從水利隧洞進口開始,逐步向出口澆筑。在整個混凝土襯砌中,必須保證中線、標高、斷面尺寸、凈空大小等全部都符合設計要求。所用的混凝土在隧洞口外附近布設攪拌機來提供,拌制好的混凝土通過移動小車運輸?shù)绞┕仓恢?通過人工鏟鍬的方法入倉,并用插入式振搗器進行充分振搗。

2.4 養(yǎng)護和拆模

當襯砌混凝土澆筑完成后10～12h,進行灑水養(yǎng)護,保證混凝土表面在養(yǎng)護期間始終處于濕潤狀態(tài),為混凝土固化提供良好的條件,水利隧洞一般加固部位混凝土養(yǎng)護7d即可,針對一些特殊的、重要的部位,養(yǎng)護時間≥14d。

嚴格按照施工方案的規(guī)定確定模板拆除時間,在進行模板拆除時,不拆除側面模板,保證混凝土強度達標后方可拆除,以免影響混凝土強度,以及出現(xiàn)缺角掉楞問題,尤其是隧洞邊墻位置,在混凝土強度沒有達到3.5MPa時,不能拆除。

2.5 襯砌施工質量技術要求

本工程圍巖等級不同,混凝土襯砌厚度也不相同,為Ⅲ級圍巖,為提升加固效果和質量,隧洞底板和邊墻,襯砌混凝土的厚度≥20cm,拱頂需要采用混凝土噴錨支護技術。Ⅳ級圍巖需要進行全斷面加固,襯砌混凝土的厚度≥25cm?；炷翉姸鹊燃墳镃20,鋼筋要采用強度比較高的HRB335,鋼筋保護層厚度≥4cm,全斷面襯砌時,每隔8～12m設置一道分縫進行止水,伸縮縫中需要布設橡膠止水帶,以提升止水效果[2]。

在混凝土澆筑中,要保證混凝土能夠充滿整個模板,并繼續(xù)充分振搗,在進行混凝土運輸中,需要加強保護,以免混凝土發(fā)生離析、損失、混入雜質等,影響最終的襯砌效果。

3 錨噴支護技術在水利隧洞加固中的應用

3.1 錨筋和鋼筋網(wǎng)施工

為提升加固效果,本工程錨筋和鋼筋網(wǎng)施工中通過試驗施工的方法,來確定最佳的施工方案,具體如下:鋼筋網(wǎng)縱向鋼筋、環(huán)向鋼筋直徑為6mm,網(wǎng)格間距為300mm,噴射混凝土保護層≥50mm,且鋼筋網(wǎng)應與錨桿焊接牢固,交叉點連接宜采用間隔點相焊或隔點相綁的方法[3]。錨桿采用先注漿后插錨桿的施工方法,錨桿直徑φ16,單根長度1.5m,錨桿縱向間距1.5m,梅花型均勻交錯布置,鉆孔深1.5m,孔徑40mm,鉆孔中灌注M25水泥砂漿。

3.2 技術參數(shù)

水泥要選擇強度≥42.5MPa的普通硅酸鹽水利;骨料的細度模數(shù)最大不能超過2.5,含水量最大不能超過6%,并且要滿足表1所示的要求。

表1 噴射混凝土用骨料級配表

鋼筋網(wǎng)縱向和環(huán)向鋼筋直徑為6mm,控制網(wǎng)格間距≤300mm,混凝土噴射厚度≥50mm,鋼筋網(wǎng)和錨桿之間要通過焊接的方法,連接成一個整體,交叉點要間隔點焊。錨桿直徑為16mm,單根長度為1.5m,按照梅花形均勻布置,鉆孔深度為1.5m,孔徑為40mm,錨桿灌注砂漿選擇M25水泥砂漿,噴射混凝土的強度等級≥C25,抗?jié)B標號≥W4,混凝土噴射厚度<100mm[4]。

3.3 混凝土噴射方法

為保證水利隧洞加固質量,在進行混凝土拌和中,水泥和速凝劑的稱量允許偏差為±2%,砂石稱量允許偏差為±3%。本工程在混凝土拌和中,采用容量在400L以上的強制式攪拌機進行拌和,控制攪拌時間≥1min。避免采用人工拌和混凝土,更不允許干噴混凝土,若混合料中加入適量外加劑,攪拌時間也要適當延長?；炷猎谶\輸、存放等環(huán)節(jié),需要加強保護,以免雨淋、水滴以及掉入大粒徑石塊,運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的混凝土,需要過篩后才能裝入到噴射機中。

混凝土正式噴射前,要將錨桿支護中產(chǎn)生的浮土、浮石、坡腳石渣等全部清理干凈,對光滑的巖面進行鑿毛處理,并安設混凝土施工作業(yè)平臺,通過高壓風槍對受噴面進行清洗,為正式噴射混凝土提供良好的條件[5]。

本工程在混凝土噴射中采用了濕噴法,按照施工作業(yè)分區(qū)分段的實際情況,從下到上依次噴射,噴射厚度需要滿足施工技術參數(shù)的規(guī)定。在進行分層噴射時,要等前一層混凝土完成終凝后,再進行噴射。在混凝土噴射支護中要保證混凝土供料的連續(xù)性,并保證噴射機風壓穩(wěn)定,噴射完成,或者是因故障、異常等發(fā)生中斷,需要將噴射機和輸料管中的積料清理干凈。將噴頭和隧洞受噴面相互垂直,且噴頭到受噴面的距離要嚴格控制,最好控制在60～100mm之間,以減少噴料回彈和流淌。在進行隧洞邊墻混凝土噴射時混凝土回彈率≤15%,在進行隧洞拱頂混凝土噴射時混凝土回彈率≤25%。

為最大限度上提升水利隧洞加固質量,要保證混凝土噴射后,表面不會出現(xiàn)起砂、脫空、松弛、裂縫等缺陷。如果已經(jīng)出現(xiàn)了這些質量缺陷,或者質量判定不合格,要及時上報,重新噴射混凝土。正式噴射混凝土之前,需要在隧洞巖石表明插入鋼筋錨桿,控制每根鋼筋錨桿之間的距離≤5m,鋼筋錨桿伸出部分的長度,應為噴射混凝土的厚度,混凝土噴射完成后要保證混凝土能夠實現(xiàn)對鋼筋錨桿的全部覆蓋。此外還要按照每100m2,布設3孔的數(shù)量用手風鉆進行鉆孔,以檢查混凝土噴射厚度,實際厚度的平均值≥設計尺寸,未合格檢測點的厚度應≥設計厚度的50%,且絕對值≥5cm。噴射混凝土終凝2h后,及時進行噴水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間≥7d。

4 結 語

綜上,結合實際案例,探討了水利工程隧洞襯砌及噴錨支護加固施工技術,探討結果表明,水利工程隧洞加固施工受到地理位置和工程特點的影響,加固施工難度比較大,僅憑混凝土襯砌技術,不能對隧洞圍巖進行有效的加固。采用隧洞襯砌和噴錨支護相互結合的方法,可有效解決水利工程隧洞加固施工難度大、質量要求高的問題,并實現(xiàn)對隧洞圍巖封閉加固,以提升水利隧洞的穩(wěn)定性,延長使用壽命。