1、多相介质超深刻槽修建防冲墙(钟汉华 傅凌云 冷涛)#TRS_AUTOADD_12262977XX0 MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体#TRS_AUTOADD_12262977XX0 P MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体#TRS_AUTOADD_12262977XX0 TD MARGIN-TOP: 0px; FONT
2、-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体#TRS_AUTOADD_12262977XX0 DIV MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体#TRS_AUTOADD_12262977XX0 LI MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体/*-
3、JSON-“:“line-height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin-bottom“:“0“,“p“:“line-height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin-bottom“:“0“,“td“:“line-height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin-bottom“:“0“
4、,“div“:“line-height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin-bottom“:“0“,“li“:“line-height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin-bottom“:“0“-*/ 摘要: 黄龙滩电站尾水渠右导墙由于长期受水流冲刷，临河侧基础形成冲坑，对冲坑的处理曾用水下不扩散混凝土直接回填冲坑进行应急处理。此次工程是在以前工作的基础上先在临河侧钻孔进行灌浆防止渗水，并
5、用钢筋束进行锚固，然后用微差控制爆破法在导墙基础上开挖长 46.5m、深 24.95m的深槽，槽身穿过混凝土、钢筋混凝土、岩石等不同介质，岩石风化破碎，地质结构复杂，在施工过程中随时有大量漏水和垮塌的危险。通过用堵漏剂堵住集中漏水点、素喷支护、网喷支护、混凝土支护等方式保护施工场面，最后采用 C35抗冲磨钢筋混凝土回填。关 键 词: 导墙 ;多相介质;超深;刻槽;加固;黄龙滩水电站中图分类号: TV7 文献标识码: A1 工程概况黄龙滩水电站位于汉江支流堵河的下游，湖北省十堰市黄龙镇上游 4km处，是以发电为主，兼有城市供水、改善航运、养鱼等综合效益的大型水利水电工程。枢纽主要建筑物有拦河坝、
6、泄洪道、发电引水系统及厂房、开关站、升船机及供水系统等。大坝基础为片岩，坝型为混凝土重力坝。1974 年电站原装机 27.5万 kW。工程规模为等，其主要建筑物为 2级。工程于 1969年 4月开工，1976 年底完建。电站尾水渠宽约 31m，渠深约 10m，水深 15m 不等。电站自 1974年竣工至今运行了 30多年，经历多次泄洪的冲刷，尾水右导墙产生了较大的破坏，出现了大小不一的冲坑。1985 年在右导墙外侧修筑了一道防冲墙，因防冲墙位置处于泄流的主要回流区，且防冲墙浇筑质量不高，经过几次泄洪的冲刷，旧防冲墙又出现了几个较大的冲坑，冲坑内大部分钢筋错位，冲坑范围已穿透现刻槽位置，为安全度
7、汛，采用了水下不扩散混凝土直接回填处理。本次修建的钢筋混凝土防冲墙位于该电站尾水渠右导墙外侧 164.95m平台处，自尾 0+012.5至尾 0+059.0止，长 46.5m，距厂房 10m，距大坝约 120m。槽顶部高程164.95m，底部高程 140.00m，深 24.95m，防冲墙墙体面积约 1160m2 。墙体刻槽外侧槽壁混凝土较薄，最小壁厚仅为4m，刻槽尾端与尾水导墙尾端相连且嵌入导墙约 50cm，如图 1所示。深槽由顶宽 2.0m渐变至底宽 1.5m，成槽后现浇混凝土强度等级为 C35的钢筋混凝土，与 1985年修筑的防渗墙共同组成抗冲体系。槽上部 5m左右为厂房右导墙混凝土护脚，
8、下部基岩处在黄龙草店大断层破碎带上，刻槽要通过混凝土、钢筋混凝土、岩石等不同介质，且岩石风化破碎，地质条件复杂，三面临水，需保留 保护的混凝土厚度小，这些均给刻槽爆破增加了很大的难度。此刻槽爆破区距厂房、大坝距离较近，爆破环境复杂，必须严格控制爆破地震波、飞石，确保电厂不跳闸，大坝、厂房等建筑物、尾水右导墙一期水下混凝土、1985 年防冲墙、新施工的锚桩兼防渗灌浆孔等不受破坏和人员安全。本期工程主要工程量为:防渗灌浆 1360m，锚桩 960m，防冲槽开挖 2048m3 ，C35 混凝土回填 2048m3 ，槽内钢筋制安 88t，以及相应开挖支护、防渗工程。2 刻槽施工准备工作在刻槽前先在槽身
9、两侧进行防渗补强灌浆，灌浆后在灌浆孔内置放钢筋束形成锚桩。2.1 防渗灌浆孔位布置。在拟新建防冲墙外 0.5m布置灌浆孔，孔距2.5m，共布置 48个孔。孔深控制。灌浆孔深按照设计孔深要求，K1K16 为35m深，K17K48 均为 25m深。本期共造灌浆孔 48个，进尺 1360m。造孔、洗孔。采用 50型潜孔钻造 76灌浆孔至要求孔深，用高压风水枪冲洗孔内积水、残渣，直至回水变清为止。灌浆。灌浆材料:胶凝材料强度等级采用宝石集团 42.5普通硅酸盐水泥，细骨料采用小于 2mm细砂。灌浆方法:地质条件较好时，采用自下而上灌浆;地质条件较差时，采用自上而下分序分段灌浆。灌浆顺序:灌浆顺序采用间
10、隔跳跃式方法连续灌注。压水试验抽检:整个灌浆工程结束后，进行了压水试验抽检。在 1MPa的压力下，钻孔单位吸水率均小于设计要求值，抽检结果满足设计要求。2.2 锚桩施工每个灌浆孔内设 3根 28HRB335 级钢筋作锚桩，锚桩采用 3根 28 钢筋搭接焊，接头错开 3m，单根 28 钢筋加长采用绑焊焊接，考虑到下锚方便，绑条采用两根 20钢筋替代单根 28 钢筋，焊口为单面焊。钻孔经过高压风、水反复洗孔后，采用台架及钻机卷扬下锚，每下锚 3m后用夹板固定 3根锚筋，分别绑焊连接各根 28 钢筋，直至下锚到设计孔深。3 爆破开挖施工3.1 施工方案根据此刻槽爆破的施工特点、要求，采取预裂爆破、微
11、差挤压爆破等先进的爆破技术，深孔爆破与浅孔爆破相结合，采取有效的安全措施，确保工程质量、施工进度及安全。为避免槽顶部约 40cm厚钢筋混凝土整块抬起，先用浅孔爆破，沿开挖线开挖约 4050cm 深并切断钢筋。采取预裂爆破沿两侧开挖线形成贯通裂缝，减弱主爆孔爆破时地震波强度，使槽壁尽可能平整、光滑，减少超挖、欠挖。因主爆孔只有一个临空面，横断面小，岩石夹制作用大，而人工清渣又必须保证爆破的岩石不仅要松动，而且要翻起移位。因此用 150mm 钻机沿横断面钻出密集炮孔，形成侧向临空面，主炮孔利用此临空面采取微差爆破逐排起爆。通过试验炮优化爆破参数，精心施工，严密组织，确保安全。爆破石渣用绞车垂直提升
12、运至槽口，转运至弃渣点。开挖过程中，随时进行堵漏和支护，防止槽壁出现大量渗水和垮塌。3.2 钻孔机械及爆破器材采用 50型潜孔钻机 4台，孔径分别为150mm、80mm;Y26 手持风钻 4台，20m3 空压机 1台。因孔内可能有水，采用 32mm、每卷重 200g、长度 22cm的乳化炸药，112 段毫秒延期塑料导爆管雷管、导爆索。因爆区在电厂附近，为避免射频及杂散电流的影响，不用电雷管，采用火雷管导火索起爆导爆管。3.3 预裂爆破3.3.1 爆破参数炮孔直径 D=80mm，沿槽两侧开口边线用潜孔钻钻垂直孔。炮孔深度 L为 610m。预裂孔 1次钻到槽设计底部高程，而后孔内填砂子，每次预裂爆
13、破时，用高压风吹至所需深度，每次预裂爆破要达到同一高程。炮孔间隔 a=0.4m。线装药密度 q1 为 0.20.4kg/m。根据试验炮的结果及每层混凝土、岩石的强度、破碎程度作适当调整。孔口不装药长度 L2 为 0.81m。坚硬完整岩石取小值，风化破碎岩石取大值。如孔内有水，不装药段可不填塞，但为减少爆破声响，减少空气冲击波，不装药段可用砂子填塞。3.3.2 装药结构将乳化炸药卷按设计药量连续或间断绑在导爆索和竹片上，孔底 1m药量加倍，口部 1m药量适当减少。3.3.3 起爆网络依据所限制的单响药量，确定单响炮孔个数。同一侧、同一响炮孔用导爆索串联，毫秒延期雷管起爆。微差时间，同排每响间隔
14、2550ms，排间 50100ms。3.4 主炮孔爆破3.4.1 爆破参数炮孔直径 40mm，炮孔深度 23m，炮孔间隔 0.53m，炮孔排距 0.4m，炸药单耗 12kg/m3 。爆破参数将根据试验炮效果、岩石坚硬程度及完整破碎情况作调整。单孔药量为 0.20.3kg。3.4.2 装药结构及堵塞采用单卷连续装药或分段间隔装药。分段装药时，上部为单孔装药的 30%，下部 70%，堵塞长度 0.6m左右。干孔用黄土堵塞，水孔用稻草堵塞。3.4.3 起爆网络采用孔内孔外相结合导爆管微差起爆网络。孔内分段装药时，同一孔上下时间间隔 25ms，同一排 4个炮孔为一响，排间用孔外毫秒雷管延时，逐排起爆，
15、时间间隔3050ms。3.5 安全措施3.5.1 爆破地震波的控制控制单响药量，严格控制厂房处的地震波垂直震动速度小于国家安全规定标准，即 Vp 5cm/s，以此来确定单响药量。根据公式:即控制单响药量不超过 10kg;当爆区距厂房 40m时，即控制单响药量不超过 40kg。根据每次爆区中心到厂房的实测距离，确定单响药量。最近处 R=10m，Q1.36kg。3.5.2 飞石的控制优化爆破参数，合理确定每孔药量，既保证爆破效果，又不使装药过量，造成飞石距离过远，爆破时炮孔采用草袋、竹夹板等材料防护。3.5.3 制定严密的安全警戒措施分类存放各种爆破器材，专人看守，制定严格的爆炸品出入库登记制度，
16、每天爆破后剩余的爆炸物品要收回入库。划定安全警戒区，规定明确的爆破准备起爆解除警戒的信号，各主要交通要道派专人警戒。每次爆破后均要认真检查爆破情况，如有哑炮，待正确处理完毕后，方可解除警戒，清理现场。3.6 出渣槽口段采用人工直接出渣，倾渣于河侧。随着槽深增加，出渣方式改为人工装渣，人力绞车或卷扬机提渣方案。倾渣距离较远时，采用斗车倾渣方案。3.7 临时支护支护是槽向下延伸的保证，根据掘进过程中的具体情况，采用了相应的临时支护措施。素喷支护。上游仓局部区域槽壁岩石相对完整或断层破碎带胶结较好，槽壁仅因爆破原因形成一些张开并未连通的裂隙，采取素喷支护措施，充填张开裂隙，防止掉块。网喷支护。由于开
17、挖区位于黄龙草店断层破碎带上，槽壁节理、裂隙较为发育，节理裂隙相互切割，易组合形成不稳定体。此种情况下，可采用网喷支护措施，即在支护段槽壁按一定排距、行距用手持式风钻打 12.5m 深的锚杆孔，通过插筋、灌浆固结、挂钢丝网、喷射机喷厚810cm 混凝土进行护壁。混凝土支护。中游仓断层破碎带较为松散、含泥量高，处于泡水状态，易垮易塌，采用混凝土支护，即清除塌方的松散岩体，将未塌方的岩体用锚杆固定，在槽壁处立模，回填 C20混凝土，预埋钢支撑，钢管一端套在锚杆上，另一端与 1985年钢筋笼焊接。3.8 排水堵漏由于槽挖范围离尾水渠、河边较近，尾水水位相对较高，加之原混凝土质量较差，且下伏断层破碎带
18、槽内渗水现象不可避免，为了使槽挖顺利进行，采取了排水堵漏措施。下游仓下端槽壁渗水、滴水较小，采取槽壁彩条布覆盖方法，变槽内水明渗、明滴为彩条布内暗流，为槽内施工人员创造良好的施工环境。对渗水较大且不集中的区域，采取凿槽嵌缝、堵漏封堵等施工方法对其进行堵漏，采用水泵将槽内积水抽出。相对于下游仓，上游仓的地质条件相对较好，槽内渗水主要为集中渗水，因其节理裂隙相互交错，无法封堵，采用引水措施，集中漏水，然后用水泵排水，保持槽内相对干的施工环境。由于中游仓位于黄龙-草店断层破碎带，槽内渗水非常大，采用凿槽嵌缝，堵漏灵、水玻璃封堵和引水相结合的方法，取得了很好的效果。上游槽和下游槽开挖断面满足设计要求，
19、即顶宽1.7m，底宽 1.5m。中间槽开挖 10m后，刻槽两侧岩体破碎，左侧断层破碎带开始坍塌，发现此情况后，及时用钢板、槽钢和钢套管进行衬护，但实际开挖槽宽最窄处只有1.3m，后经设计单位验算，可满足设计要求。4 抗冲磨钢筋混凝土施工二期防冲墙长 45.7m，宽 1.52m，槽深 24.95m。墙体C35混凝土分 3仓浇筑，每仓长度均为 15.23m。由于槽壁外侧较薄，相应外水水头较高，渗透途径多，水文地质条件较为复杂，加之槽深较大，混凝土连续浇筑，施工较为困难。因混凝土强度高，采用 FDN混凝土高效减水剂以减少用水量，水灰比为 0.45，施工中严格控制称量装置的精确度及灵敏度。混凝土采用两台 JZ-350型拌和机拌和，受施工场地限制，防冲墙施工混凝土采用斗车运料，在槽口布置 3个溜筒下料入仓，采用插入式振捣器振捣，浇水养护。5 施工中的几点体会从深槽的施工条件分析，槽内渗水和槽壁垮塌对施工开挖的影响较大，若不采取适当的预加固措施，则无法保证施工的顺利进行。刻槽施工进入下部时，外江水头较大，渗水和垮塌现象较为频繁，要切实加强观测，发现问题及时处理。深槽施工中，要避免更多地扰动围岩，必须采用减震爆破技术，减少单响药量。必须完善施工管理中的应急预案与机制，要有处理突发事故和减少损失的前瞻性。作者简介: 钟汉华，男，湖北水利水电职业技术学院，副教授，高级工程师。
