淺談斗晏水電站水工泄洪隧洞加固處理措施

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1、工程概況

　　斗晏水電站位于江西省尋烏縣龍廷鄉(xiāng)斗晏村附近，是一座具有發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫工程。工程樞紐建筑物包括：混凝土面板堆石壩、溢洪道、水工泄洪放空隧洞、發(fā)電引水隧洞、廠房等。壩址以上控制流域面積1714km²，水庫總庫容0.982×108m³，電站總裝機容量為3×12.5Mw，多年平均發(fā)電量1.312×108Kw/h.

　　水工泄洪隧洞布置在左岸溢洪道左側，主要起泄洪、放空和沖砂作用，當樞紐建筑物需要檢修時可利用該洞放空庫內蓄水，施工期兼做施工導流隧洞。水工泄洪隧洞由進水口、洞身及出水口三部分組成，洞身段全長309.18m，洞徑8.0m，其中樁號0+015.00～0+093.87為斜井段，其它部分均為平管段，平管段底坡為4.688‰；洞身沿線均為粗粒似斑狀黑云母花崗巖，巖性單一，洞身絕大部分置于弱風化下部～微新巖體之中，整個洞身地質條件較好。原設計隧洞洞身采用250#鋼筋混凝土襯砌，除樁號0+102.87～0+142.87洞段襯砌厚度為0.8m厚，雙層配筋外。其余洞段襯砌厚度均為0.4m厚，單層配筋。泄洪放空洞出口采用消力戽消能。水工泄洪隧洞從1993年10月開始施工，到1995年元月基本結束。由于水工泄洪隧洞施工工期較緊，管理工作跟不上，加之當時混凝土拌和樓未投入使用，水工泄洪隧洞混凝土施工采用小型的拌和機拌和，導致隧洞洞身襯砌混凝土澆筑質量極不穩(wěn)定。

　　2、水工泄洪隧洞破壞情況

　　1994年9月1日（工程截流）至1998年9月24日（工程下閘蓄水），水工泄洪隧洞在施工導流期運行了四年整，在此期間通過最大流量為500～600m³/s（泄洪洞設計泄洪量為780m³/s）。下閘蓄水后，進隧洞檢查，發(fā)現(xiàn)泄洪洞洞身表面沖刷嚴重，洞身混凝土破壞基本情況如下：

　　在洞身下平洞段（樁號0+142.87～0+279.87）處，因在導流泄洪過流時間長，洞身混凝土及鋼筋出現(xiàn)了嚴重沖刷破壞。洞身拱底部受力鋼筋和分布鋼筋被拉出，大部分鋼筋已變形甚至斷裂，拱底部混凝土沖蝕現(xiàn)象特別嚴重，最大深度達200mm左右。由于鋼筋被拉出，洞身左、右兩側腰線以下混凝土保護層大部分被剝落，混凝土保護層已成片缺失。少數環(huán)向受力鋼筋全部被拉掉，鋼筋外混凝土保護層呈環(huán)狀剝落。

　　3、水工泄洪隧洞施工導流期間沖坑形成原因分析

　　根據施工導流結束后，對水工泄洪隧洞洞身檢查及分析，在施工導流期間水工泄洪洞內沖坑形成的原因有以下幾點：

　　a檢查時采用回彈儀對水工泄洪隧洞沖坑區(qū)底板等部位原混凝土進行檢測，洞身混凝土的強度指標極不穩(wěn)定，而且強度偏低。

　　b隧洞進口底板無淤積物，沖坑內充填有塊石、卵石等推移質，裸露的底板混凝土面上塊石、卵石等似回旋狀，沖坑顯然受到夾石水流的沖磨。

　　c水工泄洪洞隧在施工導流期間，夾砂（塊石、卵石等）水流通過隧洞底板磨損區(qū)，水流發(fā)生紊亂，推移質撞擊磨損面，加速沖坑的形成和發(fā)展。

　　d當水工泄洪隧洞混凝土保護層被沖蝕后鋼筋出露，高速水流中的樹枝、雜草掛在鋼筋上，在高速水流的作用下，對鋼筋形成很大的拉力，使鋼筋變形，并剝落兩側的混凝土保護層，導致水工泄洪隧洞內襯混凝土中布置的鋼筋被拉變形、拉斷、甚至被拉出。

　　4、水工泄洪隧洞沖坑處理加固設計及專業(yè)公司施工

　　考慮泄洪隧洞洞身圍巖整體穩(wěn)定性較好，整條洞身的混凝土損壞程度不同，且絕大多數段損壞深度大于100mm，因地制宜的采用比原設計強度等級高的混凝土并配置鋼筋網進行洞身加固較合適，而且混凝土具有較易澆筑與振搗，價格較便宜等優(yōu)點。

　　4.1水工泄洪隧洞沖坑處理設計

　　加固處理均采用300#細石混凝土，所有澆筑混凝土范圍內，設置2000mm×2000mm梅花形布置的Φ20錨桿，錨孔深400mm，錨桿頂端距新混凝土面30mm凈距。凡腰線以下部位的加固，重新布置鋼筋網。鋼筋網架設平整，相鄰鋼筋高度不相差5mm，鋼筋間距誤差不大于10mm，所采用鋼筋型號與原設計相同。新的環(huán)向受力鋼筋與原環(huán)向受力鋼筋焊接，焊接長度大于規(guī)范要求?；炷帘Ｗo層凈距50mm.澆筑時混凝土應振搗密實。拱頂混凝土澆筑應填實，根據需要增加回填灌漿。因泄洪放空洞通過四年時間的導流運行，所以剝蝕破壞區(qū)域新老混凝土結合面都要將老混凝土表面鑿毛。

　　洞身下平洞段（樁號0+142.87～0+279.87）以腰線為界，上、下半拱分別處理。

　　上半拱受力鋼筋被拉出和拉斷的地方，將鋼筋周圍混凝土鑿去50mm，形成倒坡型條狀凹槽和局部片狀凹塊，并保證原有鋼筋露出足夠長的焊接接頭，焊接鋼筋使其復位后，再澆筑混凝土。

　　下半拱因大部分受力鋼筋和分布鋼筋被拉出、變形、甚至斷裂，混凝土已遭到嚴重破壞，鑿去損壞的混凝土，鑿深距混凝土表面150mm.然后再布設鋼筋網，焊接鋼筋接頭，澆筑混凝土。

　　4.2水工泄洪隧洞加固處理施工

　　4.2.1工藝流程

　　清理隧洞內泥砂等雜物→鑿毛加固面表層混凝土→布設鋼筋網→立模→高壓沖洗→加固面表面抹水泥漿→澆筑混凝土→養(yǎng)護→質量檢查。

　　4.2.1重要工藝技術要求

　　清理隧洞內泥砂等雜物：水工泄洪隧洞因施工導流已運行四年，洞內沉積有泥砂、塊石、卵石等雜物，必須在隧洞加固處理前全部清理干凈。

　　鑿毛加固面表層混凝土：為確保隧洞新老混凝土結合，老混凝土結合面表層均應進行鑿毛處理，隧洞沖坑加固面需鑿成深度大于100mm的漏斗狀槽，以便布置鋼筋網。

　　布設鋼筋網：首先根據設計要求布設錨固鋼筋，然后用鋼絲刷和砂布打磨干凈隧洞沖蝕的原混凝土配置鋼筋上的銹蝕，并將其復原同新布設的鋼筋網接頭及錨固鋼筋焊接。以便鋼筋網片與錨筋和原混凝土內埋筋連成整體。鋼筋網鋪設在預制的混凝土墊塊上，以保證有滿足設計要求的保護層厚度。

　　立模：立模采用鋼管支架和鋼模板，支撐鋼管支架并以分級升高方法沿拱底到拱頂逐級布置鋼模板。模板上部的開口要保證混凝土可以入倉和振搗。

　　高壓沖洗：對隧洞沖坑加固面鑿毛打磨后，用高壓水沖洗，可避免微細粉粒對新澆筑混凝土的影響，同時可確保澆筑面無雜物。沖洗完畢后，要及時排出基坑內的積水。

　　加固面表面抹水泥漿：隧洞修補加固面表面抹水泥漿可提高新澆筑混凝土的膠結力，同時也可避免因老混凝土表面與新澆筑混凝土因溫差而產生裂縫。

　　澆筑混凝土：隧洞加固處理混凝土澆筑全部采用人工入倉和振搗。為保證混凝土澆筑密實，混凝土入倉后內部用振搗棒振搗，同時外部用木錘不停敲擊鋼模板。局部的小塊混凝土不便使用振搗棒，則同時采用鋼筋插搗和木錘敲擊方法振搗澆筑澆筑混凝土。

　　養(yǎng)護：澆筑完成后采取對鋼模板表面灑水降溫的方法養(yǎng)護，拆模后要掛草簾或鋪塑料薄膜澆水養(yǎng)護保濕，以確保混凝土內外溫差小于25℃。

　　質量檢查：在隧洞沖坑加固施工過程中按規(guī)定嚴格控制所采用混凝土的強度指標，隧洞沖坑修補加固工程施工共抽取混凝土試樣15組，混凝土平均強度為31.7Mpa，離差系數為0.434，滿足設計要求。拆模后，檢查洞身混凝土面光滑無缺損及蜂窩麻面現(xiàn)象，新老混凝土接口平整。

　　5、水工泄洪隧洞沖坑加固處理效果

　　泄洪隧洞加固處理的施工，由具有國家一級施工資質的水利專業(yè)公司承擔，1999年6月泄洪隧洞修補加固施工完成后，為檢驗加固處理效果，泄洪隧洞閘門全開泄洪10分鐘，流量達750m3/s，關閘后進洞檢查，未發(fā)現(xiàn)有混凝土結構被沖壞現(xiàn)象。

　　目前泄洪隧洞經歷了六年（1999年～2005年）的運行，每年汛期都開閘泄洪，泄洪流量在542m³/s～745m³/s之間，沒發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象。2004年4月23日相關技術人員再次進入泄洪洞檢查，各加固段洞身混凝土都沒有出現(xiàn)沖蝕、剝落和掉塊現(xiàn)象，洞身混凝土表面也沒有裂縫，洞身平整完好。實踐證明，采用較高強度等級的混凝土并配置鋼筋網加固修補隧洞沖坑，能夠取得象丙乳砂漿等高強度水泥砂漿同樣的加固效果，同時還具有方法簡單適用等優(yōu)點。

　　6、結語

　　采取較高強度等級的混凝土無筋澆筑沖坑，起不到修補加固效果。沖坑修補加固應采用有筋修補，專業(yè)公司施工。沖坑修補要確定合適澆筑面、基坑直立面切邊深度宜大于100mm，基坑宜修鑿成深度大于100mm的漏斗狀，坑內應布設錨筋、滿鋪鋼筋網片與錨筋和原混凝土埋筋焊接成整體。澆筑基面必須清洗干凈徹底。沖坑修補面應嚴格做到與周邊老混凝土面相接平整，盡可能使新老過流面平順連接，避免產生新的水流阻力。

　　綜上所述，筆者認為直接采用較高強度等級的混凝土并配置鋼筋網加固處理沖坑不僅僅是可行，而且具有廣闊的實用前景，可以加快施工進度、節(jié)約投資、也能有效的保證工程質量、不污染環(huán)境，具有很大優(yōu)勢。