导流洞混凝土堵头施工工法适用范围

《导流洞混凝土堵头施工工法》适用于各种导流洞封堵混凝土工程及类似于封堵混凝土施工项目。

导流洞混凝土堵头施工工法工艺原理

《导流洞混凝土堵头施工工法》的工艺原理叙述如下：

针对导流洞封堵混凝土工程施工特点，如工程量大、工期紧、任务重，且施工质量要求高等，因此，如何控制混凝土施工的工序连接、分层、温度、收缩、止水等是关键问题。根据施工进度及设计要求，下闸后及时进行洞内排水，合理的分段、分块进行仓号准备，原衬砌混凝土面凿毛处理、锚杆施工、钢筋安装、蛇形冷却管、GBW止水条安装、模板组立等工序施工；采用低水化热、外掺MgO补偿收缩型混凝土进行浇筑，合理的入仓方式，有效的解决了封堵混凝土施工中温度、收缩控制的难题；拆模后及时进行洒水养护和通水冷却，有效控制混凝土的温度；最后进行回填灌浆施工。

导流洞混凝土堵头施工工法施工工艺

《导流洞混凝土堵头施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

施工工艺流程见图1。

• 操作要点

一、施工组织设计

根据设计图纸文件要求，编制导流洞封堵施工组织设计，按施工组织要求，做好施工前的各项工作准备，主要是混凝土配合比设计、设备、材料、人员等准备到位。

二、洞内排水

导流洞进口闸门下闸，导流洞出口采用填筑围堰挡水（P=10%）.围堰高程根据当年长期水情预报确定，对堵头段上游的渗水采取堵排方法∶在堵头段上游2.0米的地方修筑黏土心墙黏土麻袋围堰，前期通过抽排方式，在小围堰内布置2台水泵时行抽排。后期当混凝土浇筑到廊道时，撤掉水泵，上游的渗水通过在堵头段预埋钢管引至廊道内排至堵头下游侧，钢管的大小根据上游来水量决定。排水钢管结构为∶将钢管进水口打磨光滑，端头上安一带螺杆的活塞。在排水期，活塞由螺杆控制，活塞不封闭排水口（图2）。

三、原导流洞衬砌混凝土面处理

在堵头段集水排干后，对原导流洞衬砌混凝土面凿毛处理。先底板后边顶拱，底板直接进行人工凿毛，边顶拱采用搭设钢管脚手架，人工进行凿毛，凿毛深度1.5厘米。

四、测量放线

根据设计图纸及施工组织设计，对分段、分层、止水、锚杆、钢筋、模板、灌浆廊道进行准确放线，确定位置，并采用红油漆标示于原衬砌混凝土面上。

五、混凝土浇筑分段分层

1.分段∶导流洞封堵分成三段进行浇筑，上游段为堵头段灌浆廊道以上部分，长10米，下游段为堵头段平直部分，中间段根据长度定为一段（图3）；

2.分层∶浇筑分层按设计要求，基础约束层浇筑厚度为1.5米，灌浆廊道两侧浇筑层厚度为3米，其余部位不超过2米。分层浇筑见图4。

六、锚杆施工堵头段锚杆布置型式为梅花形全断面布设；先搭设满堂脚手架，测量放点。采用手风钻钻孔，边墙锚杆采用注浆机注浆，砂浆配合比为水泥∶砂∶水=1∶1.2∶0.44。顶拱锚杆采用快硬性水泥卷锚杆（药卷直径一般小于孔径4~6毫米），人工安装锚杆。

七、钢筋安装

堵头段上游段（长10米）布置双层钢筋，根据设计图纸，在钢筋加工厂进行钢筋加工，运至工作面进行安装，安装中必须保证其规格、数量、间距、接头质量、保护层厚度等设计和规范要求。

八、冷却水管安装

浇筑混凝土之前，在每层混凝土中间预埋ф25蛇形冷却管（镀锌钢管），灌浆廊道部位冷却管按间距1.0米布置（具体见图5），除灌浆廊道部位外其他部位冷却水管按间距1.4米布置（具体见图6），铺设层数与混凝土分层相同，冷却水管的进、出口端直接与灌浆廊道外供水管连接。

九、施工缝处理及止水安装

1.分段施工缝

根据设计图纸，分段间留施工缝，缝面采用人工凿毛，凿毛深度1.5厘米，在距分块边缘50厘米处布置GBW止水条，止水条规格为30毫米×20毫米，环行布置，止水条搭接长度为5厘米，同时在第一段与第二段间分缝垂直面上布置插筋，梅花形布置ф25@100×100厘米，L=200厘米，各伸入缝两侧混凝土中100厘米。

2.层间施工缝

用人工进行凿毛，高压水进行冲洗，凿毛深度1.5厘米。

3.堵头段上下游距分缝位置75厘米处分别设置一道GBW止水条，止水条规格为30毫米×20毫米，环行布置，技术指标应满足设计要求。施工时先用人工将原混凝土面清洗干净，待贴面干燥后再用人工贴上，止水条搭接长度为5厘米。

十、模板制作及安装

模板种类有两种；半悬臂模板、廊道顶拱模板，采用P3015钢模板和P1015钢模板组合而成（具体见图7、图8）。

1.半悬臂模板

半悬臂模板用于每段混凝土浇筑上下端施工缝及灌浆廊边墙部位。其纵横向围楞均用ф48毫米钢管焊接而成，两钢管间净距为16毫米，以便于拉筋加固（图7）。

2.灌浆廊道顶拱模板

廊道顶拱半径150厘米，顶拱模板骨架用ф48钢管按设计要求冷弯成半圆，弦杆用ф28钢筋制成，安装时每榀间距75厘米布置，先加固好拱架，然后再在其上拼装P1015钢模板（图8）。

十一、混凝土浇筑施工

1.混凝土配合比设计

混凝土采用低水化热、补偿收缩混凝土，设计技术指标为：C25、W12、F100。优化配合比，采用中低热水泥，掺加粉煤灰、外加剂，减少水泥用量，降低水化热，同时，外掺MgO达到微膨胀效果。为确保混凝土的耐久性，保证混凝土浇筑的和易性，含气量要求控制在4%～6%范围内，混凝土仓面最大坍落度控制在12~16厘米范围内。

2.混凝土拌合及运输

混凝土拌合采用拌合楼拌制，拌合楼称料、拌合均由电脑自动控制。拌合系统的主要设备有；HL90-2Q1500型拌合楼一座，自动配料间一座，压风送灰系统一套，水泥、粉煤灰贮罐共2个。

水平运输采用6立方米混凝土搅拌运输车，从拌合楼到浇筑地点；垂直运输采用混凝土泵运输，运输能力根据现场而定。

3.混凝土浇筑

1）入仓方式

由于导流洞上游已经封堵，混凝土料只能从下游工作面泵送入仓。现场布置两台混凝土泵车，分别负责块号左右两侧的进料，保证混凝土浇筑每层均匀上升。

2）铺料方法

采用两种∶平铺法和台阶法。

①平铺法

在仓号位面积不大的部位，可采用平铺法铺料。卸料时，两侧应均匀上升，其两侧高差不超过铺料层厚50厘米，一般铺料层厚采用25～50厘米。

②台阶法

在仓号面积较大的部位，可采用台阶法铺料。台阶法混凝土浇筑程序从块体短边一端向另一端铺料，边前进、边加高，逐步向前推进并形成台阶，直至浇完整仓。其浇筑程序见图9。

3）平仓

平仓均采用人工平仓配合设备进行，但在靠近止水、模板和钢筋较密的部位用人工平仓，使骨料分布均匀。

4）振捣

根据施工规范规定，平仓后及时进行混凝土振捣，从上游向下游振捣，时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准。

5）混凝土铺料间隔时间

混凝土铺料间隔时间均应符合规范要求。《水工混凝土施工规范》规定，用振捣器振捣30秒，振捣棒周围10厘米内仍能泛浆且不留孔洞、混凝土还能重塑时，仍可继续浇筑混凝土。否则，作为"冷缝"按施工缝处理后继续浇筑。

十二、拆模及洒水养护

混凝土拆模后及时采用人工洒水养护，保持混凝土面湿润为标准。水平施工缝养护至下一层浇筑止，其余部位养护时间不少于21天。

十三、通水冷却

混凝土内部采用养护散热。初期冷却水采用水库内的普通水，混凝土浇筑时管内水流速控制在0.6米/秒左右，每天改变通水方向一次，使混凝土内能均匀降温，保证冷却水与混凝土内部温差不超过25℃，混凝土日降温幅度不超过1℃，初期冷却时间通过计算确定，一般为10~15天，后期冷却在混凝十内部温升稳定后进行，考虑先用天然水冷却，若达不到灌浆温度要求时，再考虑采用冰水冷却，拟配备1台制冷机，供冷却水能力为7立方米/小时。直到混凝土降温至设计要求的灌浆温度为止。混凝土内部温度测定，可采用冷却水管闷水测温的方法测定。

十四、排水管封堵

在堵头混凝土接触灌浆完毕，拉紧螺杆，活塞将进水口封闭，然后从出水口向排水管内灌微膨胀砂浆以封闭密实，并将出水口用钢板焊接严密。

十五、冷却水管封堵

冷却结束后通过灌水泥砂浆封堵冷却水管。

十六、回填灌浆施工

1.施工工艺流程

施工准备工作→灌浆管埋设→灌浆管检査→I序孔灌浆→待凝48小时以上→II序孔灌浆→待凝7天以后、灌浆质量检查。

2.施工准备工作

在堵头段外附近用钢管脚手架就近搭设临时制浆平台，采用集中制浆、长距离输浆工艺对施工现场进行供浆。

3.灌浆管埋设

根据施工图纸把回填灌浆孔位布置好，孔位偏差控制在20厘米以内，用红油漆标注孔位之后。进行预埋施工，为了避免管路堵塞，预埋管在两端绑扎塑料薄膜。用ф11/2"钢管作为进浆管，排气管进浆管埋法一致，采用ф3/4”管，事先用电钻在老混凝土上钻孔深入衬砌5厘米，钢管出浆口加工成45°斜向插入孔内。埋设深度将根据混凝土浇筑分层分块穿插进行，采用接头进行对接。

一期布置：主要是堵头段及加衬段回填灌浆施工，用ф11/2"钢管作为进浆管，排气管进浆管埋法一致，采用ф3/4"管，事先用电钻在老混凝土上钻孔深入衬砌5厘米，钢管出浆口加工成45°斜向插入孔内。埋设深度将根据混凝土浇筑分层分块穿插进行，采用结头进行对接。

二期布置：主要是灌浆廊道回填灌浆施工，用ф11/2”钢管作为进浆管，间隔5米，用ф3/4"管接出作为灌浆岔管，灌浆岔管位置事先用电钻在老混凝土上钻孔深入衬砌5厘米，岔管出浆口加工成45°斜向插入孔内。灌浆主管可固定在浇筑前埋设的锚杆上。排气管与进浆管埋法一致，采用ф3/4"管，位置比进浆管高。

4.灌浆施工

衬砌混凝土达70%设计强度后，开始进行灌浆。

1）孔位检査和钻孔

预埋管在灌浆前进行检查，发现堵塞，采用岩石电钻进行钻孔。孔径不小于38毫米，孔深穿过混凝土进入衬砌5毫米。

2）灌浆

①灌浆方法：采用纯压式灌浆法。

②灌浆材料：水泥采用PO.42.5普通硅酸盐水泥；灌浆用砂应为质地坚硬清洁的天然砂或人工砂，不得含泥团和有机物，粒径不大于2.5毫米，细度模数不大于2.0。灌浆使用的水泥必须符合规定的质量标准。

③灌浆次序：施工按两个次序进行，先灌I序孔，拱座2根进浆管，后灌II序孔，顶拱进浆管，直至结束。

④浆液水灰比：根据施工实际情况I序孔可灌注水灰尘比0.6（或0.5）的水泥浆，II序孔可灌注1和0.6（或0.5）两个比级的水泥浆。空隙大的部位应灌注水泥砂浆或高流态混凝土，水泥砂浆的掺量不大于水泥重量的200%。

⑤灌浆压力：采用0.3-0.5兆帕。

⑥封孔：灌浆结束后，应排除钻孔内积水和污物，采用浓浆将全孔封堵密实和抹平，露出衬砌混凝土表面的管应割除。

3）灌浆质量检查

①回填灌浆质量检査应在该部位灌浆结束3天后进行。灌浆结束后，承包人应将灌浆记录和有关资料提交监理人，以便确定检查孔孔位，检查孔应布置在顶拱中心线脱空较大、串浆孔集中及灌浆情况异常的部位，孔深穿透衬砌深入老混凝土5毫米。每10~15米布置1个检查孔，异常部位可适当增加。

②采用钻孔注浆法进行回填灌浆质量检查，应向孔内注入水灰比为2:1的浆液，在规定压力下，初始10分钟内注入量不超过10升，即为合格。

③检查孔钻孔注浆结束后，应采用水泥砂浆将钻孔封填密实，并浆孔口压抹平整。

• 劳动力配置

主要劳动力配置见表1。

参考资料：