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水库导流洞封堵段临时导流施工技术

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年7月下作者：潘德雄

[导读] 某大型水库导流洞工程属于临时工程，在泄洪输水隧洞的施工竣工之后要求实施封堵处理。由于封堵时导流洞出门闸室与泄洪输水隧洞未竣工，导流洞对过流有着严格要求，施工难度大。

浙江省正邦水电建设有限公司潘德雄 310051

摘要：某大型水库导流洞工程属于临时工程，在泄洪输水隧洞的施工竣工之后要求实施封堵处理。由于封堵时导流洞出门闸室与泄洪输水隧洞未竣工，导流洞对过流有着严格要求，施工难度大。若要确保其他工程顺利完工，就必须保证该段水流能实现临时导流。所以，某大型水库工程选择使用导流洞封堵临时导流施工技术，以在提高施工安全的同时缩短施工时间，确保某大型水库工程在规定时间内通过了下闸蓄水验收。
关键词：临时导流；水库；封堵；施工技术；导流洞
        1工程基本情况
        某大型水库工程是依靠溢洪洞、灌区建筑物、拦河大坝、城乡供水建筑物以及导流泄洪输水隧洞构成的，在右岸创建导流泄洪输水隧洞，待导流设置好之后对导流洞进口进行封堵，采取龙抬头型式进行改造，将其建设成泄洪输水隧洞。导流洞进口底板高程为720.32m，底坡i为0.058，洞的长度为474m，直径是4m，泄洪输水隧洞进口底板高程达742.87m，将一道4.6m×4.6m拦污栅设置在进口，进口段有7.2m长，其为4m×4m的矩形断面，通过渐变段逐步变成直径是4m的圆洞。竖井段有6m长，竖井断面是直径为6m的圆形，选用4m×4m的平板检修闸门。把2.5m×2.5m的弧形工作闸门安设于出口位置，闸前放置壁有12mm厚、内径达1.2m的岔管供水，出口闸室底板高程达到了690.32m，并将挑流消能安设在闸室末端位置。
        因导流洞原施工单位工作做得不到位，导流洞石方洞挖于2013年9月才完工，该月顺利通过了毛洞开挖验收。但是到11月依旧没有对导流洞实施结构混凝土衬砌施工，施工进度缓慢，即便是封堵导流洞时，也还没完成导流洞出口闸室与泄洪输水隧洞竖井施工工作。鉴于此，多方协商决议：基于出口闸室与竖井无法满足过流条件时，选用封堵段临时导流方案，以有效确保施工工作地顺利开展。
        2工程重难点分析与应对措施
        该工程的难点主要体现在导流洞过流时堵水引流至钢管、制安以及材料运输。
        1）由于导流泄洪输水隧洞前期工期因素的影响，临时导流施工时，流经导流洞的水流不少于1m3/s。所以，材料的加工对接、运输以及焊接有很大难度。
        2）考虑到导流洞布置的基本特点，最后确定在导流洞D0+115.27到D0+140.27段实施封堵。由于车辆不能到达封堵段，因此需要采取人工运输方式把全部材料运至工作面，但由于水流量大，封堵难度系数较高。
        3）混凝土施工未竣工时，封堵段易由于天气因素受到影响，若库区及其上游下雨，那么河流水位会上提，导致洞中施工材料与脚手架被冲毁的几率增加。
        4）雨水对临时导流封堵的影响较大，因此一定要确保临时导流管的流量超过上游河流，以保证施工方案得到有效贯彻落实。
        对上述难点问题，笔者认为，宜在枯旱季节对封堵段进行施工，采取人工方式将DN800PE管由导流洞出口运输到S0+167桩号开始对接热熔接头，直至S0+461桩号出洞。在安装钢管时，应借助工字钢与槽钢架空钢管，架空高度以1m为宜。
        3临时导流管施工
        3.1施工道路的设计
        围绕着施工总进度与施工整体规划方案进行施工道路设计：首先，向工作面运输施工材料，主要会先后经过仓库、业主营地、坝前公路、导流洞进口、工作面这些施工道路，整条路线的运输长度为3.6公里。然后，先后由仓库依次到左岸坝肩、上坝中线公路、导流洞出口、工作面，整条路线有2.6公里长。
        3.2封堵段锚杆施工
        围绕着设计图纸，于D0+115.27至D0+140.27封堵段需进行φ25mm砂浆锚杆施工，外露1m，L=3m，梅花形设计，砂浆强度为20MPa，详见下图所示：

        图1 导流洞封堵段设计示意图
        在封堵段架构脚手架，在其上选择竹跳板打造施工平台，布孔后选择手风钻，与岩面呈垂直后实施造孔操作，待现场监理工程师确定造孔深度符合要求后，马上将砂浆灌注到孔中，将3m长的锚杆插进去。安装工作结束后，立即将脚手架拆除。因施工规定施工较短，任务重，封堵段的围岩较佳，通过和监理、设计师商讨后，决定该段砂浆锚杆无需实施为期28天的拉拔试验。
        3.3临时导流管支撑架施工
        将钢管支撑架安设于D0+115.27到D0+140.27封堵段底板，由于安装钢管时要求与水面相距0.6m，因此要使用工字钢材料与槽钢材料以确保负责焊接钢管的工作人员的人身安全。同时，考虑到在封堵浇筑混凝土时一些工字钢与槽钢不能撤出来，需要深埋混凝土内，所以应将竹跳板安装在钢管两侧，打造两条施工通道，为开展封堵工作以及钢管安装工作奠定条件。
选择在导流洞出口到D0+167.76桩号之间构建脚手架，因为该段二衬混凝土施工已竣工，洞中半径是2m的圆形。该段脚手架平台与底板之间相隔0.3m，平台有效宽度较小，仅仅支持在PE管一端借助竹跳板搭建施工通道。采取人工方式向工作面运输PE管，通过热熔对接，导致施工平台宽度下降，和水面之间的距离较短，该段管道的安装难度提高。
        3.4临时导流管的运输安装
        把导流钢管运到导流洞入口，并在此处安装一台25t的卷扬机。把一个定滑轮安设到封堵段下游D0+167.76位置的洞顶，分别将其当成导流钢管运输的牵引器、牵引钢丝绳转折点。采取人工与机械相结合的方式向安装平台运输阀门与钢管。
        选用壁有12mm厚、内径为80cm的钢管，并进行安装。依据设计，该段导流钢管有62.5m长，将阀门安装在钢管的出口与进口位置，选择法兰盘连接钢管和阀门。单节钢管有2.5m长，对其进行焊接。钢管底部与水面线相隔0.6m，将钢管分解运输到安装工作面，待到达指定位置之后，严格遵循焊接标准实施焊接与加固处理。
        把导流PE管运到导流洞出口位置，以四个万向轮与钢管为材料进行运输推车制作，借助挖机把6m长的PE管吊装到运输推车上。采取人工前拉后推的策略在洞中把所有PE管运到过去安装好的脚手架平台。
        安装壁有30.6mm、内径是80cm的导流PE管，依据设计该段导流PE管有283.2m长，选择法兰盘连接钢管和PE管，采取热熔对接的方式处理PE管节。
        4封堵段封堵施工
        导流管对接加固处理后，需马上封堵封堵段。具体操作如下：
        （1）抛填袋装水泥，先向过流底部抛投内有C40混凝土的编织袋，提高水位，直到导流钢管三分之二断面过流为止。紧接着，为了保证水都到达导流钢管，应采取人工方式向缝隙内填充土工布与棉絮。
        （2）使用袋装水泥对墙形成遮挡，如果导流钢管过流，则于袋装水泥后0.5m的位置增设2m高的袋装水泥，选择M30砂浆填充块石中间处，以确保没有水流流经。
        （3）对编织袋和编制袋袋之间0.5m位置填充水泥砂浆，这些水泥砂浆是通过砂子和水泥拌和得到的，以保证水流不会击穿该段挡水围堰，确保后侧施工的稳定与安全。
        （4）积极开展封堵混凝土施工工作，分三仓进行浇筑，25米段分成粮仓，其之后和结构混凝土之间则划为1仓。借助高压泵向仓位泵送，仓中架设脚手架管，以当成施工平台。同时，架设甭管，在洞中开展顶部混凝土施工工作的过程中应尽量架高泵管，尽量缩短出口与上游的距离，所以有些甭管无法拆除掉，要焊接φ125mm铁管，以其为泵管。
        （5）钢管预留与灌浆接触的、回填的回浆管与进浆管，借助φ50mmPE管引致0+180桩号，等到引水工作完成后，选择水泥浆与水泥砂浆对钢管进行回填，增加密实度，以确保不出现漏水的问题。
        结语
        某大型水库工程施工中使用了导流洞封堵临时导流施工技术，大大缩短了施工时间，使施工安全系数增加，为某大型水库工程能够在规定时间内通过下闸蓄水验收提供了可靠保障。