浅谈溪洛渡水电站右岸泄洪洞混凝土缺陷修补施工工艺

第一篇：浅谈溪洛渡水电站右岸泄洪洞混凝土缺陷修补施工工艺

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浅谈溪洛渡水电站右岸泄洪洞混凝土缺陷修补施工工艺 浅谈溪洛渡水电站右岸泄洪洞混凝土缺陷修补施工工艺

溪洛渡水电站右岸泄洪洞设计具有大断面、大流量、高流速的特点，对过流面混凝土的抗冲耐磨要求高。混凝土工程不可避免的存在质量通病和不平整度偏差过大的缺陷，而这些缺陷在运行过程中易产生气蚀破坏，影响泄洪洞的正常使用寿命。因此，混凝土后期的缺陷处理也是非常重要的，主要对几种常见的混凝土缺陷处理的施工工艺进行了介绍。溪洛渡水电站泄洪洞混凝土缺陷修补

1工程概述

溪洛渡水电站右岸3#、4#泄洪洞结构形式为有压接无压，洞内龙落尾型式，两条泄洪洞轴线平行布置，中心间距5m，隧洞洞身段全长1433.549m、1633.611m，整个泄洪洞由岸塔式进水塔、有压段、工作闸门室、无压上平段、龙落尾段、出口明渠段及挑坎段组成。

右岸泄洪洞混凝土设计总量累计为52.4万m3，在施工过程中由于自然因素、施工条件及人为等因素的影响，其混凝土质量通病的发生不可避免。泄洪洞设计最大流速达50m/s，在这样流速下，混凝土过流面承受冲刷、磨损和撞击时，混凝土过流面存在的质量通病和不平整度容易产生气蚀破坏。因此，对过流面的质量及体型要求很高，存在的缺陷必须予以处理。考虑到缺陷处理的工程量比较大，要求又较高，所以要求施工工艺简单，可操作性强。

2泄洪洞混凝土质量标准

2.1不平整度要求（见表1）

2.2形体标准

右岸泄洪洞各部位混凝土形体偏差最大允许值为10mm。

2.3混凝土强度要求

有压段、无压段边墙、无压段底板、无压段边墙、中闸室下部过流面混凝土强度为40Mpa，无压段顶拱、龙落尾顶拱混凝土强度为25

Mpa，龙落尾底板、龙落尾边墙、出口明渠底板、明渠边墙、挑坎底板、挑坎边墙浇筑硅粉混凝土强度为60Mpa。

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2.4各段设计流速（见表2）

3缺陷情况

右岸泄洪洞缺陷处理主要针对混凝土表面气泡、麻面、施工缝、施工预留孔洞、形体标准较高部位混凝土体形负偏差等常见缺陷进行处理。

3.1气泡

混凝土表面气泡分为少量分散直径大于5mm气泡和气泡密集区，少量分散直径大于5mm气泡主要出现在泄洪洞有压段圆形衬砌断面反弧段区域，其它部位零散出现。气泡密集区存在部位主要集中在右岸泄洪洞有压段圆形衬砌断面反弧段区域、出口明渠段局部区域。

3.2施工缝

溪洛渡水电站右岸3#、4#泄洪洞隧洞洞身段全长1433.549m、1633.611m，浇筑时为了施工的方便，统一为9m一仓，两仓之间设置一道施工缝，施工缝深度在1m～1.2m，长度同断面周长。

3.3孔洞

预留孔洞主要是混凝土台车轨道孔，灌浆孔，特殊部位大模板浇筑时定位锥孔；孔径一般在10cm左右，孔深在30～120cm之间。台车轨道孔主要分布在有压段，灌浆孔主要分布在有压段、无压段，定位锥孔主要分布在掺气坎、出口挑坎等部位。

3.4混凝土欠浇

溪洛渡水电站右岸泄洪洞局部欠浇混凝土主要分布在工作闸门室闸门槽、掺气坎边墙等混凝土形体要求较高部位。

4缺陷处理工艺

4.1气泡及麻面缺陷处理

混凝土表面气泡分为少量分散气泡和气泡密集区，针对不同类型采用不同修补方案，两种缺陷处理工艺流程一样，主要区别在于一个为局部修补，一个为整体修补。

4.1.1施工程序

气泡普查→施工准备→打磨→清洗→清孔→点刮或面刮→养护

4.1.2处理方法

第一步：用打磨机打磨表面。

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第二步：用清水冲洗界面直到表面清洁无任何灰尘杂物。

第三步：用竹丝帚扫孔，除去气泡孔内不利于环氧胶泥粘接和填筑的深层灰尘杂物。

第四步：风干后涂刷修补材料施工，采用点刮或面刮方式，使其施工面光滑平整。

第五步：自然养护。

4.2施工缝缺陷处理工艺

施工缝缺陷处理主要采用化学灌浆法，对于小于0.1mm的施工缝不进行处理，大于0.1mm的施工缝进行主要进行化学灌浆法进行处理。

4.2.1施工程序

缝面清理→打孔→埋设注浆针头→封缝→检查密封效果→配浆→灌浆→缝面处理→灌后检查→质量检查与验收→养护

4.2.2处理方法

对于大于0.1mm的裂缝均采用直接化学灌浆处理方法，化学灌浆具体施工工艺如下：

A清缝。用角磨机磨除施工缝表面两侧残渣及灰尘，除去表面污物，为下一个工序作好准备。

B打孔。灌浆孔的间距根据裂缝粗细和深浅而定，一般情况下灌浆孔的间隔为20～25cm。灌浆孔打在裂缝两侧10～15cm处，孔斜穿至裂缝。为了达到更好的处理效果裂缝两侧的孔交叉分布。

C埋设注浆针头。在裂缝两侧打好的灌浆孔处埋设注浆针头。再对埋设的注浆针头做一些技术处理，防止注浆针头在灌浆时产生漏浆现象。

D封缝。裂缝槽内用封缝材料进行封闭，防止灌浆时出现漏浆及封缝材料开裂。

E检查密封效果。检查注浆针头及缝的密封效果，注浆针头需重新封闭或更换注浆针头；对于缝漏气处需重新密封。

F灌浆材料配制。根据施工当时的气温、湿度、温差等当地条件，配置灌浆用的材料。

G灌浆。用专业的高压灌浆设备进行灌浆。待嵌缝环氧砂浆固结

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达到设计强度后进行灌浆，设计灌浆压力暂定为0.3～0.5MPa，用压力表进行控制，直至达到标准结束灌浆。

H缝面处理。待浆液凝固后除去化学注浆针头，灌浆孔表面采用环氧砂浆压实抹平，确保混凝土外观质量。

I灌后检查。灌浆结束7天后，进行压水试验，28天后进行缝面取芯劈拉试验，由设计或监理确定检查位置，钻孔深度和角度同灌浆孔，以0.5MPa压力水检验，裂缝不吸水（透水率<0.3Lu）为合格，局部位置出现渗水，可作二次补强灌浆，直至合格为止，检查孔应控制在3%范围内；缝面取芯劈拉试验抗拉强度≥2.0MPa为合格。

J.养护：养护7天。

预留孔洞缺陷处理工艺

孔洞修补要求孔洞内部填充紧密，孔洞处理尽量避免损伤老混凝土，孔洞修补完成后外表面光滑平整。

.1施工程序

施工准备→基面处理→材料拌制→材料填充→材料养护

.2处理方法

第一步：角磨机将孔洞口破损处处理至0.5～1cm深，将孔内残物清理干净并清水湿润。

第二步：根据现场实际拌制修补材料。

第三步：人工将材料填充至孔内并夯实。

第四步：孔内密实后将修补区域刮平和老混凝土面形成一个平面。

第五步：自然养护。

4.4混凝土欠浇部位薄层贴补工艺

对欠浇混凝土缺陷处理，本着尽量不损伤老混凝土面、施工工艺简单贴合施工实际的原则，主要采用薄层贴补法。如图1所示。

.1施工程序

采用钢丝刷、錾子清除缺陷混凝土→冲洗基面→烘干基面→涂刷基液→填补修补材料→人工刮平→养护。

.2处理方法

第一步：打磨、冲洗混凝土表面使之清洁干燥；

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第二步：为确保混凝土面与环氧砂浆保持良好的粘结力，需先涂刷一薄层环氧基液，待基液用手触摸有显著的拉丝现象时再填补修补材料；

第三步：现场拌制修补材料，人工填补修补材料应使其平整光滑。

第四步：修补完后，夏天采用遮阳防晒，冬天采用保温被保温，养护期为5～7天，养护期内不得受水浸泡和外力冲击。

5结语

溪洛渡水电站右岸泄洪洞缺陷处理工作，根据不同施工方法和不同材料做了大量现场试验，为后期的混凝土缺陷处理奠定了良好的试验基础。本人全程参与整个实验的始终，建议类似的工程需注意以下两点：

（1）针对不同施工环境，施工前应先进行现场缺陷处理试验，考虑小规模试验到大规模处理的区别，施工方法操作上应具有针对性。

（2）材料的选取上要结合经济、施工方法、现场环境等因素综合考虑，不同的环境，材料的性能存在较大的差异。

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第二篇：溪洛渡水电站泄洪洞时均压力特性试验研究

溪洛渡水电站泄洪洞时均压力特性模型试验

查高速水力学书，脉动压强及时均压强的基本情况及研究的现状。

本文通过水工模型试验，对溪洛渡水电站3＃泄洪洞优化体型的时均压力特性进行了研究。工程概况

1．1 泄洪洞优化体型

溪洛渡水电站位于金沙江中段，是一座以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下游河道航运条件等综合利用的大型水电站。水电站采用坝身孔口与岸边泄洪洞相结合的泄洪消能方式，约60%的洪水通过坝身宣泄，40%的洪水通过左、右岸各2条的常规“龙落尾”泄洪洞宣泄，泄洪洞采用有压弯洞后接无压泄洪洞方案布置，出口最大单宽流量达278m3/s.m，上、下游落差近190m，是目前国内最大规模的泄洪隧洞。通过模型试验发现，溪洛渡3＃泄洪洞原设计体型存在反弧末端附近掺气浓度低和出口挑流水舌冲击河道对岸这两个主要问题。通过增设掺气坎【1】、修改挑坎体型【2】和洞身曲线，对泄洪洞体型进行了优化。1．2 泄洪洞优化体型简介

泄洪洞进口为长25.0m的渐变段，将矩形断面过渡为圆形断面，圆形隧洞直径15.0m，长562.05m，底坡0.00817。进口段后在桩号0+330.873m~0+547.224m之间的压力隧洞平面转弯，弯道隧洞中心线圆弧半径200.0m，圆心角61.98°。在压力隧洞出口采用圆变方的渐变段将过水断面收缩成14.0m×12.0m的矩形断面，其后设置弧形工作门控制水流。工作闸门闸室下游接城门洞型明流隧洞，底坡0.023，断面尺寸14.0m×18.0m（宽×高）。桩号1+036.961后为渥奇曲线段，水平长度为58.55m。抛物线段末端接一长23.2m与抛物线相切的直线段，直线段末端设第1道掺气坎，第1道掺气坎的桩号是1+116.961m。下游85m处设第2道掺气坎，第2道掺气坎的桩号是1+201.961m。其后接半径300m，圆心角为15.1455°的反弧段，反弧末端设置第3道跌坎。第3道跌坎的桩号为1+296.404m，第3道跌坎下游为长140m、底坡为0.08的直线段，在桩号1+436.404m处设置第4道跌坎。第4道跌坎下游是长175.856m、底坡0.08，断面尺寸为14.0m×

与泄洪流量有关，如校核洪水位工况，由于流速较高，时均压力下降的幅度稍大，最小压力为37.01kPa。

龙落尾的抛物线段，受底板凸曲率的影响，时均压力逐渐减小。测点PC32和PC33位于与抛物线相切的直线段内，其时均压力迅速增加，在直线段的末端受第1道掺气挑坎的影响，水位壅高，测点PC33的时均压力增加较大。

掺气挑坎下游泄洪洞底板中心线上的时均压力特性基本相同，即在水舌冲击区时均压力迅速增加，随后逐渐降低，冲击区下游底板时均压力趋于平缓，至掺气挑坎上游，受挑坎的影响，坎上水位增加，该部位的时均压力增大。以校核洪水位为例，第1道掺气挑坎下游水舌冲击区的最大时均压力是173.97kPa（测点PC36），冲击区下游的时均压力在75~81kPa范围内波动。校核洪水位工况下，渥奇面及掺气挑坎底板中心线上的时均压力分布见图2。

171.28kPa41.72kPa***0.07kPa177.74kPa102.93kPa11264.06kPa78akP701.11akP12.***.87kPa263.05kPa

图1 校核洪水位泄洪工况下压力隧洞时均压力分布

（1~11表示测量断面，上图为底板中心线和顶部的压力分布，下图为左、右边墙中线上的压力分布）

PC26PC27PC28PC29PC30PC31PC32PC33PC34PC3PC365PC37PC38PC39PC40PC41PC42PC43PC45PC47PC48PC49PC50PC51PC51PC52PC54PC56PC58PC53PC55PC59PC60PC61PC62PC63PC64PC66PC68PC65PC67PC69PC70PC71PC72PC73PC74PC75PC76

图2 校核洪水位明流段底板中心线时均压力分布

3．2．2 边墙时均压力分布

跌坎下游边墙压力测点布置见图3。

边墙压力测点均位于挑坎下游空腔范围内，各测点的时均压力具有如下特点：1）位于水舌核心区的时均压力变化不大，接近空腔内表面和水流表面测点的时均压力较小；2）水舌冲击区附近边墙测点的时均压力较大；3）冲击区附近边墙测点的时均压力符合上小下大的特点，但是不满足静压分布规律。接近空腔内表面测点，其时均压力为负值。库水位越高，水流的挟气能力越强，空腔中的负压越大，该测点的压力也越小。

图3 跌坎下游边墙压力测点布置

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第三篇：溪洛渡水电站右岸导流洞预应力锚杆快速施工技术

摘要：预应力锚杆施工技术要求高，工艺复杂，施工周期长，特别是在洞内施工，空间狭窄，施工干扰大，工期很难确保。溪洛渡右岸导流洞身闸室段预应力锚杆施工，从优化设计参数，采用合理施工手段，加强现场管理协调，充分利用现场先进的大型造孔设备等角度入手，有效地解决了施工难题，实现了机械化快速施工。

关键词：溪洛渡水电站 右岸导流洞 预应力锚杆 快速施工 1 工程概述

溪洛渡水电站右岸4＃、5＃导流洞下闸室段，分别布置在4＃洞身0+168.0～0+248.0段，5＃洞身0+233.866～0+313.866段。导流洞开挖分上、中下三层进行开挖，导流洞洞身闸室段在上层和中下层开挖后将分别形成14.5×34m（高×宽）、30×34m（高×宽）的特大跨度开挖断面。

导流洞洞身闸室段顶拱及边墙岩性为含斑玄武岩、角砾集块熔岩。层内错动带及高、中、缓倾角裂隙较发育，部分岩性稍好，裂隙闭合、无充填、微风化，腰线以上围岩完整性及稳定性稍好，腰线以下围岩完整性及稳定性较差，局部部位沿长大裂隙渗、滴水。总体上4＃、5＃导流洞洞身闸室段属ⅱ、ⅲ1围岩。

由于闸室段洞径特大，部分位置岩性偏差，洞室结构安全至关重要，为确保右岸闸室段在施工期岩体稳定及建筑物结构安全，避免发生重大地质灾害，设计在原有锚喷支护的基础上，对闸室段顶拱共增设了460根15t预应力锚杆进行加强支护。

预应力锚杆沿闸室段顶拱梅花型布置，间排距长9m，材料采用精轧螺纹钢筋，直径φ32mm。锚杆孔设计钻孔直径为φ48mm，锚固段长3.0m，锚固段灌浆采用水泥浆、水泥砂浆或树脂材料，要求水泥浆或水泥砂浆抗压强度不小于m35,树脂材料抗压强度不小于50mpa，锚杆孔口承压垫座尺寸为150mm×150mm×10mm，高强螺栓锁定。预应力锚杆采用自由段无套管预应力筋，灌浆分两次进行，锚固段灌浆及张拉锚固后，再对自由段进行二次灌浆。2 施工手段的选择

预应力锚杆在导流洞洞身闸室段上层底板平台上进行，同时，要求必须在导流洞中层开挖推进至闸室段前，全部完成预应力锚杆施工，总工期要求在35天以内，以免影响导流洞中下层开挖；另外，预应力锚杆施工期间，闸室段交通不能中断。

预应力锚杆均布置在闸室段顶拱部位，距底板高差9.5～14.5m,若按常规采取搭设脚手架施工平台，排架搭拆周期长，对闸室段交通干扰大，快速钻造孔洞内环境污染严重，且效率低下，工期不能确保。若现场临时加工简易移动式平台，成本增加，搬移不便，不能形成规模化施工，同样效率低下。经综合比较，决定采用现场已有的大型液压凿岩台车造孔，利用吊车液压升降平台作为锚杆安装、张拉等作业施工平台，省略了固定施工平台，顺利解决了施工手段问题，灵活方便，实现了规模化施工，并确保了洞内交通畅通。3 设计的优化调整

预应力锚杆施工结构图如图1所示。

图1 预应力锚杆施工结构图（尺寸单位：cm）

首先，设计要求锚杆钻孔直径为φ48mm，而锚杆直径就达φ32mm，造孔直径仅大于锚杆直径16mm，进浆管与回浆管无法埋设；另外，三臂凿岩台车钻杆最大长度为6m，造9m深孔必须进行钻杆套接后才能完成，钻杆安装连接套后，造孔直径不能小于φ65mm，为了满足施工要求，在征得监理工程师与设计同意下，将孔径优化调整为φ65mm。

锚固段若采用水泥浆或水泥砂浆锚固，施工难度大，不易控制，锚固段张拉前待凝时间长，无法实现快速施工。为此，借鉴龙滩及拉西瓦等工地预应力锚杆施工成熟经验，锚固段采用速凝型锚固药卷，在确保设计要求强度的情况下，锚固段在灌浆完毕24小时后即可进行张拉，实现了快速施工。

孔口承压钢垫板为张拉的主要承力部件，张拉时承压高达6.5mpa以上,为了防止张拉过程中或张拉后承压垫板发生变形、扭曲等，在征求设计同意后，将原设计承压钢垫板尺寸150mm×150mm×10mm调整为200mm×200mm×20mm，施工更加方便，确保了张拉施工顺利进行。4 施工过程简述 4.1 施工程序

预应力锚杆主要施工程序如下：施工准备®钻孔®清孔®内锚段速凝型锚固药卷灌注®杆体安装®封口®孔口垫座安装®张拉®自由段注浆®外露锚杆杆体保护

4.2 机械化造孔

预应力锚杆采用现场正在进行导流洞开挖支护施工的h175三臂液压台车造孔，造孔前应根据设计图纸要求对锚杆孔孔位测量放样，定出孔位，并用红油漆标识。钻孔时要求钻杆垂直岩面，钻孔平直，孔轴方向偏差不大于1°～3°。由于多臂钻钻杆仅6m长，钻杆钻进5m深左右时，安装钻杆连接套，再连接一根3m长钻杆继续钻进至终孔，多臂钻钻进速度为0.5～0.8m/min, 造孔完成后，加大钻臂水阀，边冲边退钎，冲洗钻孔。钻机就位后，在15分钟左右，就可以完成单孔造孔，造孔效率相当高，4.3 内锚段灌注及锚杆安装

利用吊车液压升降平台作为内锚段灌浆及锚杆安装作业平台，速凝型水泥锚固剂药卷使用锚固剂风枪将锚固剂打入内锚段，锚固剂药卷经锚固剂风枪打入输送管（1″pe管），再经输送管打入内锚段孔底（锚固剂输送管插入孔内距孔底50cm左右），每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出 5cm左右，直至打入锚固剂药卷60支左右或孔内锚固剂距离孔底3.0m处（内锚段长度为3.0m）结束。

锚固剂药卷在打入前现在水中浸泡，浸泡时间控制在2.5分钟左右，浸泡直观效果原则上以药卷中心留有黄豆颗粒大小的白蕊，或药卷在水中不冒或冒少量气泡为止。锚固剂风枪工作风压控制在0.5～0.6mpa左右，在风枪的风管输入端安装压力表进行风压控制。

在锚固段速凝水泥药卷打入结束后立即进行预应力锚杆杆体安装，采用吊车液压升降平台上人工插杆，可利用人工扶杆的情况下，吊车液压升降臂将锚杆缓慢顶入，减轻了作业人员劳动强度，锚杆杆体端部加φ40mm钢管辅助送杆。插杆前对锚杆杆体加工：预应力锚杆朝向孔底的一端应削尖。在距锚杆底部3.0m处设止浆环，每3m设对中环一个,对中环采用φ6.5mm圆钢与锚杆杆体焊接。外露端长度50cm，端头用砂轮切割机切平（套丝长度50cm），以便于安装与精扎螺纹钢筋配套的螺母。在锚杆杆体自由段安装进浆管（内径φ15mmpvc管）和回浆管（内径φ8mm硬质塑料管），回浆管应牢固绑扎在杆体上，管口端部距止浆环15cm处。进回浆管在孔口通过钢垫板预留孔口引出。

锚杆杆体插入内锚段后,立即采用木楔（长度6～10cm）进行锚杆孔口封口,防止锚杆从孔内滑出。木楔应完全打入孔内，不得留出孔外，以免影响锚杆孔口钢垫板安装和锚杆张拉。孔口承压垫座钢垫板面与锚孔轴线垂直，承压垫座必须平整、牢固。若钢垫板面与锚孔轴线不垂直，孔口外侧可用快凝砂浆找平，砂浆强度增长应满足12小时承载15t张拉力的要求。在充分利用吊车液压升降平台的情况下，内锚段灌浆及预应力锚杆安装，在15～20分钟即可完成单根锚杆施工，工效较高。4.4 张拉与锁定

在内锚段锚固剂灌浆完毕后24小时左右开始进行锚杆张拉。

张拉设备采用tg－2000型扭力扳手。锚杆张拉前，对扭力扳手进行率定。施工中扭力扳手易损坏，要求每周率定一次。

张拉前将钢垫板套入锚杆，调整垫板与锚杆垂直后紧锁螺帽。锚杆正式张拉前，取20％的设计张拉荷载（即3t），对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密。张拉力施加值顺序依次为：第一次张拉力为设计值的25％（3.75t），持荷5分钟后进行第二次张拉，张拉力为设计值的50％（7.5t），持荷5分钟后进行第三次张拉，张拉力为设计值的75％（11.25t），持荷5分钟后进行第四次张拉，张拉力为设计值的100％（15t），最后一级张拉力达到设计值后稳压30min结束张拉平锁定。每张拉一次均应量测锚杆杆体的伸长值，并作好原始记录。张拉工效为2根/40～50min左右。

锚杆锁定后48小时内，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的10%时，应进行补偿张拉。4.5 自由段注浆

张拉结束后开始对锚杆自由段回填灌浆施工，灌浆采用纯水泥浆，2sns型灌浆泵注浆。确认排气管畅通后，才能进行孔内自由段注浆，自由段注浆应饱满，当排气孔不再排气，并有浆液溢出时，可结束自由段注浆。浆体凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔杆体。

自由段灌浆在一批（30～50根）锚杆张拉完成后集中进行，可实现规模化施工，单根锚杆自由段灌注平均在3～5min即可完成。

第四篇：溪洛渡水电站右岸导流洞预应力锚杆快速施工技术

溪洛渡水电站右岸导流洞预应力锚杆快速施工技术

摘要：预应力锚杆施工技术要求高，工艺复杂，施工周期长，特别是在洞内施工，空间狭窄，施工干扰大，工期很难确保。溪洛渡右岸导流洞身闸室段预应力锚杆施工，从优化设计参数，采用合理施工手段，加强现场管理协调，充分利用现场先进的大型造孔设备等角度入手，有效地解决了施工难题，实现了机械化快速施工。

关键词：溪洛渡水电站 右岸导流洞 预应力锚杆 快速施工 1 工程概述

溪洛渡水电站右岸4＃、5＃导流洞下闸室段，分别布臵在4＃洞身0+168.0～0+248.0段，5＃洞身0+233.866～0+313.866段。导流洞开挖分上、中下三层进行开挖，导流洞洞身闸室段在上层和中下层开挖后将分别形成14.5×34m（高×宽）、30×34m（高×宽）的特大跨度开挖断面。

导流洞洞身闸室段顶拱及边墙岩性为含斑玄武岩、角砾集块熔岩。层内错动带及高、中、缓倾角裂隙较发育，部分岩性稍好，裂隙闭合、无充填、微风化，腰线以上围岩完整性及稳定性稍好，腰线以下围岩完整性及稳定性较差，局部部位沿长大裂隙渗、滴水。总体上4＃、5＃导流洞洞身闸室段属Ⅱ、Ⅲ1围岩。

由于闸室段洞径特大，部分位臵岩性偏差，洞室结构安全至关重要，为确保右岸闸室段在施工期岩体稳定及建筑物结构安全，避免发生重大地质灾害，设计在原有锚喷支护的基础上，对闸室段顶拱共增设了460根15t预应力锚杆进行加强支护。

预应力锚杆沿闸室段顶拱梅花型布臵，间排距长9m，材料采用精轧螺纹钢筋，直径φ32mm。锚杆孔设计钻孔直径为φ48mm，锚固段长3.0m，锚固段灌浆采用水泥浆、水泥砂浆或树脂材料，要求水泥浆或水泥砂浆抗压强度不小于M35,树脂材料抗压强度不小于50Mpa，锚杆孔口承压垫座尺寸为150mm×150mm×10mm，高强螺栓锁定。预应力锚杆采用自由段无套管预应力筋，灌浆分两次进行，锚固段灌浆及张拉锚固后，再对自由段进行二次灌浆。2 施工手段的选择

预应力锚杆在导流洞洞身闸室段上层底板平台上进行，同时，要求必须在导流洞中层开挖推进至闸室段前，全部完成预应力锚杆施工，总工期要求在35天以内，以免影响导流洞中下层开挖；另外，预应力锚杆施工期间，闸室段交通不能中断。

预应力锚杆均布臵在闸室段顶拱部位，距底板高差9.5～14.5m,若按常规采取搭设脚手架施工平台，排架搭拆周期长，对闸室段交通干扰大，快速钻造孔洞内环境污染严重，且效率低下，工期不能确保。若现场临时加工简易移动式平台，成本增加，搬移不便，不能形成规模化施工，同样效率低下。经综合比较，决定采用现场已有的大型液压凿岩台车造孔，利用吊车液压升降平台作为锚杆安装、张拉等作业施工平台，省略了固定施工平台，顺利解决了施工手段问题，灵活方便，实现了规模化施工，并确保了洞内交通畅通。3 设计的优化调整

预应力锚杆施工结构图如图1所示。图1 预应力锚杆施工结构图（尺寸单位：cm）

首先，设计要求锚杆钻孔直径为φ48mm，而锚杆直径就达φ32mm，造孔直径仅大于锚杆直径16mm，进浆管与回浆管无法埋设；另外，三臂凿岩台车钻杆最大长度为6m，造9m深孔必须进行钻杆套接后才能完成，钻杆安装连接套后，造孔直径不能小于φ65mm，为了满足施工要求，在征得监理工程师与设计同意下，将孔径优化调整为φ65mm。

锚固段若采用水泥浆或水泥砂浆锚固，施工难度大，不易控制，锚固段张拉前待凝时间长，无法实现快速施工。为此，借鉴龙滩及拉西瓦等工地预应力锚杆施工成熟经验，锚固段采用速凝型锚固药卷，在确保设计要求强度的情况下，锚固段在灌浆完毕24小时后即可进行张拉，实现了快速施工。

孔口承压钢垫板为张拉的主要承力部件，张拉时承压高达6.5Mpa以上,为了防止张拉过程中或张拉后承压垫板发生变形、扭曲等，在征求设计同意后，将原设计承压钢垫板尺寸150mm×150mm×10mm调整为200mm×200mm×20mm，施工更加方便，确保了张拉施工顺利进行。4 施工过程简述 4.1 施工程序

预应力锚杆主要施工程序如下：施工准备®钻孔®清孔®内锚段速凝型锚固药卷灌注®杆体安装®封口®孔口垫座安装®张拉®自由段注浆®外露锚杆杆体保护 4.2 机械化造孔

预应力锚杆采用现场正在进行导流洞开挖支护施工的H175三臂液压台车造孔，造孔前应根据设计图纸要求对锚杆孔孔位测量放样，定出孔位，并用红油漆标识。钻孔时要求钻杆垂直岩面，钻孔平直，孔轴方向偏差不大于1°～3°。由于多臂钻钻杆仅6m长，钻杆钻进5m深左右时，安装钻杆连接套，再连接一根3m长钻杆继续钻进至终孔，多臂钻钻进速度为0.5～0.8m/min, 造孔完成后，加大钻臂水阀，边冲边退钎，冲洗钻孔。钻机就位后，在15分钟左右，就可以完成单孔造孔，造孔效率相当高，4.3 内锚段灌注及锚杆安装

利用吊车液压升降平台作为内锚段灌浆及锚杆安装作业平台，速凝型水泥锚固剂药卷使用锚固剂风枪将锚固剂打入内锚段，锚固剂药卷经锚固剂风枪打入输送管（1″PE管），再经输送管打入内锚段孔底（锚固剂输送管插入孔内距孔底50cm左右），每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出 5cm左右，直至打入锚固剂药卷60支左右或孔内锚固剂距离孔底3.0m处（内锚段长度为3.0m）结束。锚固剂药卷在打入前现在水中浸泡，浸泡时间控制在2.5分钟左右，浸泡直观效果原则上以药卷中心留有黄豆颗粒大小的白蕊，或药卷在水中不冒或冒少量气泡为止。锚固剂风枪工作风压控制在0.5～0.6MPa左右，在风枪的风管输入端安装压力表进行风压控制。

在锚固段速凝水泥药卷打入结束后立即进行预应力锚杆杆体安装，采用吊车液压升降平台上人工插杆，可利用人工扶杆的情况下，吊车液压升降臂将锚杆缓慢顶入，减轻了作业人员劳动强度，锚杆杆体端部加φ40mm钢管辅助送杆。

插杆前对锚杆杆体加工：预应力锚杆朝向孔底的一端应削尖。在距锚杆底部3.0m处设止浆环，每3m设对中环一个,对中环采用φ6.5mm圆钢与锚杆杆体焊接。外露端长度50cm，端头用砂轮切割机切平（套丝长度50cm），以便于安装与精扎螺纹钢筋配套的螺母。在锚杆杆体自由段安装进浆管（内径φ15mmPVC管）和回浆管（内径φ8mm硬质塑料管），回浆管应牢固绑扎在杆体上，管口端部距止浆环15cm处。进回浆管在孔口通过钢垫板预留孔口引出。

锚杆杆体插入内锚段后,立即采用木楔（长度6～10cm）进行锚杆孔口封口,防止锚杆从孔内滑出。木楔应完全打入孔内，不得留出孔外，以免影响锚杆孔口钢垫板安装和锚杆张拉。

孔口承压垫座钢垫板面与锚孔轴线垂直，承压垫座必须平整、牢固。若钢垫板面与锚孔轴线不垂直，孔口外侧可用快凝砂浆找平，砂浆强度增长应满足12小时承载15t张拉力的要求。

在充分利用吊车液压升降平台的情况下，内锚段灌浆及预应力锚杆安装，在15～20分钟即可完成单根锚杆施工，工效较高。4.4 张拉与锁定

在内锚段锚固剂灌浆完毕后24小时左右开始进行锚杆张拉。

张拉设备采用TG－2000型扭力扳手。锚杆张拉前，对扭力扳手进行率定。施工中扭力扳手易损坏，要求每周率定一次。张拉前将钢垫板套入锚杆，调整垫板与锚杆垂直后紧锁螺帽。锚杆正式张拉前，取20％的设计张拉荷载（即3t），对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密。

张拉力施加值顺序依次为：第一次张拉力为设计值的25％（3.75t），持荷5分钟后进行第二次张拉，张拉力为设计值的50％（7.5t），持荷5分钟后进行第三次张拉，张拉力为设计值的75％（11.25t），持荷5分钟后进行第四次张拉，张拉力为设计值的100％（15t），最后一级张拉力达到设计值后稳压30min结束张拉平锁定。每张拉一次均应量测锚杆杆体的伸长值，并作好原始记录。张拉工效为2根/40～50min左右。

锚杆锁定后48小时内，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的10%时，应进行补偿张拉。4.5 自由段注浆

张拉结束后开始对锚杆自由段回填灌浆施工，灌浆采用纯水泥浆，2SNS型灌浆泵注浆。确认排气管畅通后，才能进行孔内自由段注浆，自由段注浆应饱满，当排气孔不再排气，并有浆液溢出时，可结束自由段注浆。浆体凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔杆体。

自由段灌浆在一批（30～50根）锚杆张拉完成后集中进行，可实现规模化施工，单根锚杆自由段灌注平均在3～5min即可完成。5 施工的合理组织

根据导流洞中层开挖施工的要求，从尽量减少与导流洞施工干扰出发，施工安排与该部位附近导流洞施工协调一致。造孔安排由5＃下游区®5＃上游区® 4＃下游区®4＃上游区依次分区分片进行。多臂台车兼顾导流洞支护施工，在满足导流洞支护造孔的前提下，及时协调进行预应力锚杆造孔，每批造孔量在20～30个左右，造孔完成后，已造孔部位及时开始内锚段灌浆及锚杆安装作业，张拉作业滞后锚杆安装作业1～2天进行。同时，安排液压凿岩台车开始下一施工区造孔作业，各作业程序根据施工强度合理均衡安排，搭接紧密，实现了流水作业，工程进度顺利。6 质量控制措施

预应力锚杆施工工序复杂，技术要求严格，为确保施工质量，施工过程中严格按照施工程序施工，每道工序完成经检查验收后方可进入下道工序施工。除了严把程序检查验收关，对如下几个质量重点做了严格的控制：

（1）对锚杆精轧螺纹钢、锚固剂药卷、水泥等重要材料，要求相关资料齐全，并进行进场抽检，以确保材质优良。张拉前首先对扭力扳手进行率定，率定合格后再用于张拉施工。施工过程中中扭力扳手极易损坏，要求每周率定一次，确保张拉精度。

（2）造孔是质量控制的关键环节之一，孔位必须经测量放样，并用红油漆标识。液压凿岩台车要选用经验丰富，责任心强的操作手，开钻前要认真调整好钻臂方向，确保孔向垂直岩面在开钻，钻杆匀速钻进，并不断加水冲洗岩粉。钻孔准确度高，不但确保了锚固效果，且确保插杆及承压垫板安装及张拉施工。

（3）内锚段灌浆是否密实，是确保张拉成功的关键环节，首先要确保锚固剂药卷浸泡充分，要求浸泡时间控制在2.5分钟左右。其次，锚固剂每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出 5cm左右，要取保打入锚固剂药卷60支左右，填满3m锚固段。

（4）张拉是预应力锚杆施工最重要的环节，张拉严格按技术要求进行分级张拉，全过程严格监控，并做好详实细致的原始记录。7 结语

溪洛渡水电站右岸导流洞锚杆施工，在施工手段、设计优化、施工组织等方面均有一定程度突破，特别是多臂液压凿岩台车的使用及造9m深孔的突破，将预应力锚杆施工至关重要的造孔环节实现了机械化快速施工，极大提高了施工效率。在确保导流洞闸室段交通畅通及导流洞中下层开挖正常进行的情况下，闸室段顶拱预应力锚杆施工按预期进度目标进行，取得了良好的效果。

第五篇：混装炸药车在溪洛渡水电站右岸导流洞开挖施工中的应用

摘要：导流洞开挖是水利水电工程施工的关键施工项目，如何更好地在大型硐室群开挖施工中应用混装炸药车来提高效率、优化施工是需要我们不断研究的课题。乳化炸药混装车技术作为一种先进的爆破技术，随着它在溪洛渡水电站右岸导流洞施工工程中投入使用，炮根问题得到了根本的解决，施工进度得到了大大的提高。关键词：

关键词：溪洛渡 导流洞 硐室开挖 乳化炸药混装车技术 炮根 施工进度 1 混装炸药生产系统的技术优势

混装炸药生产系统主要是由混装炸药车和配套的移动式地面站两部分组成，它集原材料运输、炸药现场混制及机械化装药与一体，与常规袋装药比较，它具有效率高、质量好、工艺先进及安全可靠等优势。该系统从原材料地面站储备、半成品生产到现场混制的整个加工运输过程中都不产生成品炸药，不会发生爆炸，直至最后装入炮孔后5～10分钟经化学反应才成为无雷管感度的炸药，因此消除了传统炸药生产、运输、储存及装药过程中的不安定因素，对环境也不会造成任何污染，真正实现了炸药生产与爆破施工的本质化安全。混装车技术代表了当今世界爆破技术的发展方向，不仅有较高的科技含量和较强的实用性，更在于它取代了传统的炸药制备、储存、运输、人工装药过程及方法，而且它提高了工效、降低了成本、改善了安全、提高了爆破的质量，对洞挖效率有较大的提高。

尤其是在开挖量大、施工难度高、炸药需求量大的大型硐室群，由于受到现场仓库的库存量较小、运输距离远和运输途中的不安全等因素的影响，完全满足高强度施工作业的要求有一定的困难，而现场混装炸药车系统可以根据施工强度和使用量直接按需生产，既可以满足施工强度的要求，同时又解决了运输途中的不安全隐患，因而更能显现出混装炸药技术的快捷、安全、高效的特点。

经实际测算评估，相对于传统成品炸药爆破及作业方式，其优点具体体现在以下几点： 1.1 提高了爆破作业效率，降低了工人的劳动强度 乳化炸药混装车实现了装药作业的机械化，其装药速率为150～200kg/min，一个孔只需装3～4分钟，而常规炸药装药一个孔通常要5～6分钟甚至更多。显然使用混装炸药车有利于缩短爆破作业周期。作业人员也相对减少，一般一次循环的装药作业只需要5到6名操作工。装药车单班作业能力为15～20t/班，一台混装车就能满足高峰期的作业强度。与传统的装药作业相比，采用混装炸药车作业所需人员减少60%左右，装药时间减少70%左右，因此大大地提高了劳动生产率，降低了工人的劳动强度。1.2 改善了施工安全条件

乳化炸药是通过移动式地面站将原材料生产成半成品后分装在混装炸药车的料仓里，然后用混装炸药车将半成品运送到施工现场进行配制生产，现场配制完毕后用输药管装入炮孔内10分钟后才发泡形成具有雷管感度的炸药，因此在整个生产加工和运输过程中不存在意外爆炸危险。平常无须仓库储存，彻底消除了传统炸药生产、运输、储存过程中的不安全因素，提高了爆破作业的安全性。1.3 降低了爆破成本

混装乳化炸药密度可随施工需要进行调整，装药计量准确，孔内为全耦合装药，装药密度较传统装药的密度大，孔装药利用率达100%，因此要达到同样的爆破效果其孔网参数要比使用常规炸药爆破的孔网参数大，延米爆破方量为传统炸药爆破方量的1.5倍左右，钻孔量可减少30%左右，降低了钻孔成本，因而总体上降低了爆破成本。1.4 提高了爆破质量

在大型硐室中，使用常规炸药爆破，随着往后爆破次数的增加根底逐渐提高，严重影响了挖渣装备的正常运作，而采用混装炸药爆破技术，有效地解决了这个问题。采用混装炸药装药，一方面装药密度比常规传统装药的密度大，达到全耦合装药，这样对于深孔梯段爆破，其对钻孔的利用率高，充分利用炮孔容积，保持炸药的良好抗水性；另一方面混装炸药流动性大，可以通过输药管轻松地直接送到炮孔的底部，解决了因孔内有水和岩屑致使炸药无法达到炮孔底部的困难，减少了卡孔造成的炮根与盲炮，因而爆破后底部较平整，避免了二次解炮处理，破岩质量得到合理的控制和改善，同时也提高了炮渣的挖装效率。2 混装炸药生产系统的作业流程 2.1 炸药半成品的制备

混装炸药半成品的制备是乳化炸药形成的第一步，其采用移动式地面站的炸药生产系统，对原材料按照一定的比例进行混合加工制成半成品，分别装进混装炸药车的料仓中，这样就完成了炸药半成品的制备。2.2 炸药的储存和运输

由于混装车可以实现炸药的现场制备和装药，因此平常可在混装炸药车上准备好一定量的炸药半成品，接到爆破通知后再将事先准备好的炸药半成品运送到需要爆破施工的部位。2.3 炸药的现场配置生产、装药

混装炸药车到达施工现场将半成品混制成密度符合要求、具有爆破感度的炸药后进行装药。装药过程中，根据需要随时调整密度及装药量以达到理想的爆破效果。3 硐室爆破的技术要求以及爆破方案

结合硐室线向延伸、狭长的特点，我们在溪洛渡右岸导流洞上层开挖完成以后，对于中下层的深孔梯段爆破采用两边侧墙先行预裂，然后进行中间掏槽爆破的爆破方案。边墙采用预裂孔成型，确保预裂面平整；预裂孔与主爆孔之间布置一排缓冲保护孔，距离预裂孔1.2～1.5m。溪洛渡右岸导流洞中层混装炸药装药爆破主要技术参数见表1。由于混装炸药的猛度比常规炸药要大，因此我们应用微差起爆技术，采用孔外延时的非电导爆管起爆网络，有效控制单响爆破药量和起爆顺序，根据临空面、抛掷方向、飞石控制等现场实际情况灵活采用单孔单响或两孔一响的“v”型或梯形起爆，提高对被爆岩体的破碎程度，同时减小爆破振动对边坡岩体的破坏程度。底部保留一定厚度的保护层，以防破坏了地基岩石的完整性。根据围岩性质的不同，在不同的部位可适当调整布孔的孔网参数。由于使用混装炸药装药技术，其孔网参数比使用常规炸药的要大，因此每次爆破方量也就比常规炸药爆破方量要大，一般在硐室中每次爆破可以达到2500～4000m3。实践证明，该方案为简单、实用而效果最理想的方案，在地质条件好、岩石风化程度低的地带爆后爆块均匀，大块率小，底部平整，较常规炸药理想。

表1 右岸导流洞中层混装炸药装药爆破主要技术参数表

爆破孔钻孔深度

缓冲孔间排距

主爆孔间排距

预裂孔线装药密度

预裂孔孔距

11.5～12.0m

1.5×2.4m

3.7×3.0m

600～650g/m 0.8m

预裂孔、缓冲孔孔径

主爆孔孔径

单位耗药量

起爆方式

前排抵抗线

φ89mm

φ105mm

0.7～0.8kg/m3

非电雷管起爆

1.5～2.5m 4 混装炸药车在硐室群开挖施工应用中可能遇到的一些问题及其处理办法 4.1 大块孤石的产生

由于地质构造（如断层、节理、层理、裂隙、风化带孤石等）、炸药单耗、布孔形式、微差间隔时间、起爆网络、装药结构、堵塞质量、钻孔质量及爆破方法等各种因素的影响，常常会产生块粒较大的岩块，针对大块产生的不同原因，其处理的技术措施有： 4.1.1 在堵塞段设置辅助药包

为了充分避免炮孔堵塞段过长产生大块，考虑在堵塞段中部设置常规袋装炸药辅助药包，一方面可破碎上部大块，另一方面可通过该药包爆破后形成的压实作用减少炸药能量损失。辅助药包按公式q=kl3计算，（k取0.08~0.1kg/m3，l为堵塞长度），辅助药包位置放在堵塞段1/2~2/3处。

4.1.2 调整装药结构

主炮孔选择耦合连续装药结构，起爆弹从孔底反向起爆，周边孔及后排孔采用底部耦合装药上部不耦合装药，防止周边孔及后排孔拉裂或后冲产生大块石。4.1.3 调节炸药密度

炸药密度的大小对炸药威力有一定影响，而对猛度的影响更显著，炸药密度与体积威力成正比例关系。混装乳化炸药的密度在现场可以调节，范围为1.05~1.25g/cm3。一般在选择密度时，微新岩选择高密度，强风化岩选择低密度，周边孔、后排孔选择低密度，同一炮孔底部装高密度上部装低密度。

4.1.4 优化布孔形式和起爆网络

一般采用梅花形布孔排间起爆或距形布孔“v”形起爆，即达到宽孔距小排距布置原理，使岩石充分受到挤压而破碎。炮孔密集系数在m=2~3之间取值。4.1.5 其他措施

也可以采取以下措施来降低大块率：提高炸药单耗，减小堵塞长度；缩小周边孔及后排孔与相邻主炮孔的间距；采用留碴微差挤压爆破等。4.2 孔内有溶沟溶槽或者较大的裂缝

如果发现有漏药、吃药或串药现象，说明孔内可能有溶沟溶槽或者较大的裂缝，这时切不可盲目装药对线装药密度的影响非常大，从而对整个炮区的装药质量的好坏有直接影响，影响爆破效果。这时切不可盲目装药，而应该隔断溶沟或溶槽，采用堵袋子、沙子、石子或其他充填物进行充填后再装药。4.3 底部出现炮根和贴坡

使用混装炸药车，在爆破孔的孔深控制到位的情况下底部炮根基本可以消除，但如果底部抵抗线过大或者前排临空面的处理不到位，两侧缓冲孔前部即夹制作用明显的两个三角形夹角未处理也会造成底部有炮根、边墙留有贴坡。这种情况下处理炮根通常采取加大前排孔的装药量的方法。而对于贴坡的处理通常采取减小缓冲孔的间距、排距的方法。