引滦入津隧洞低强混凝土边墙拆除重建技术应用.doc

1、引滦入津隧洞低强混凝土边墙拆除重建技术应用摘要：目前我国众多运行的水工混凝土建筑物存在许多的问题，所以对混凝土建筑物进行补强加固，成为了现代水利工程管理中的一项重要内容，本文针对引滦输水隧洞运行 30 年后，存在的低强混凝土，采用边墙拆除重建处理，通过该技术的应用，得到了良好的效果。 关键词：边墙拆除重建钢内衬回填灌浆 固结灌浆 中图分类号： U45 文献标识码： A 工程概况 引滦入津隧洞位于河北省迁西县与遵化市交界的海河和滦河流域的分水岭处，是引滦入津的控制性工程。该工程总长 12390 米，其中主体工程山洞长 9666 米。隧洞净宽 5.7 米，净高 6.25 米，主要采用圆拱直墙衬砌型

2、式。工程于 1983 年 9 月建成通水，隧洞设计流量 60 立方米/秒，校核流量 75 立方米/秒。 低强混凝土形成的原因 低强混凝土形成主要是以下三方面的原因： 引滦输水隧洞施工时由于工期紧，使工程质量存在质量缺陷。 引滦输水隧洞运行至今已经 30 年，混凝土出现了老化。 裂缝的形成和贯通使边墙混凝土强度及整体性明显降低。 边墙拆除重建技术的应用 边墙分部拆除重建技术实施步序设计，系在保障工程质量和施工安全的前提条件下采取“步步为营”的方式，参照隧洞不良地质段“先拱后墙”的施工方法，结合本洞段工程实际情况，在总体实施步序上，采取下列措施。 一、优先作好内撑（钢支撑） ，隧洞边墙拆除重建段包

3、括在桩号8+6008+650 长 50m 范围内，设计钢支撑桩号为 8+5858+665，长度为80 m，系考虑为拱顶回填及围岩压力灌浆时浆液扩散可能的范围提供安全内撑。设计的内撑为钢架（上部为半圆拱） ，钢架与洞壁必须紧贴，并留有交通通道。钢架之间用横向联系（钢板） ，借以防止钢架的侧移。 设计的内撑考虑到施工通道，在隧洞中心线处预留宽 2.5m，高 2m 的人行（或小车）通道。对于内撑与洞壁之间可能产生的缝穴采用填塞木楔，以保障内撑与洞壁的“面接触” 。 内撑布置图 二、对顶拱空洞予以回填，对于混凝土实际厚度达不到 50cm 的，则补填到 50cm。在满足 50cm 衬砌厚度的条件下，如尚

4、有空洞，则填充水泥砂浆，并最后采用回填灌浆，对砂浆与围岩接合的“缝隙”予以充填封堵。 据顶拱空洞检测资料，在 8+6008+650 洞段，空洞展示见下图。 顶拱空洞展示图 在回填灌浆之前应先补以探测孔，将空洞情况进一步探测清楚并对每个灌浆孔进行空洞测量后再予回填回灌。分为下列几种情况： 1、对于 8+621、8+648、8+650 断面，回填 C20 混凝土。 2、对于其余断面，混凝土厚度 b50cm，仅对其上的空洞进行 C10砂浆回填。 3、在完成上述回填后，进行回填灌浆。 （1）回填纵向分段 为保证回填工程质量，参照有关规范，设计分灌浆段，根据施工分缝情况一般每段长度 40m，在每个分段两

5、个端部设置“灌浆堵头” 。灌浆堵头即为一序灌浆，利用原衬砌施工接缝（扩宽）后，嵌入两个阻浆木板，板与岩面间的缝隙用木楔填塞，然后在两木板之间灌注水泥砂浆，待凝固后形成“堵头” 。最后，在两堵头之间进行二序灌浆。 （2）回填材料 补灌混凝土强度等级 C20，一级配细石混凝土；水泥砂浆强度等级C15；回填灌浆采用水泥浆。 （3）回填施工要求 除遵守水工建筑物水泥灌浆施工技术规范有关要求外应满足以下要求： 1）采用泵送混凝土和砂浆； 2）拱顶回填后在进行回填灌浆，以闭堵水泥砂浆与围岩之间的间隙，以保衬砌结构与围岩的紧密接触； 3）回填灌浆压力 0.25Mpa，灌浆水灰比：0.50.6，对空隙较大的部

6、位可灌注水泥砂浆，其掺砂量不大于水泥重量的 200%； 4）灌浆结束条件：在规定压力下灌浆孔停止吸浆后，延续灌注10min，即可结束； 5）灌浆孔灌浆完毕后，应使用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，孔口压抹齐平； 6）拱顶回填结束后对拱顶部原有排水孔进行疏通。 三、对围岩进行预加固-固结灌浆。 通过固结灌浆，将围岩中的节理裂缝予以充填固结。 1、固结灌浆技术 （1）灌浆材料 采用水泥浆液，灌浆过程应由稀至浓逐级变换，浆液的水灰比为：3、2、1、0.6 四个级别。 （2）灌浆布孔 采用全断面环向固结灌浆，灌浆孔入岩深度为 5m，为全孔一次灌浆，灌浆孔在横断面上大致均匀分布，考虑孔间灌浆浆液串接，一序

7、孔（实线）与二序孔（虚线）梅花型布置，沿洞轴线方向排距 2m。 （3）固结灌浆孔采用风钻或其它型式钻机钻孔，终孔直径不宜小于30mm，孔位、孔向和孔深应满足施工图要求。 （4）固结灌浆孔钻孔结束后应进行钻孔冲洗，冲净孔内岩粉、杂质。（5）灌浆压力设计系考虑洞顶以上的地质条件，并参照外水压力实测值，确定为 0.30.4Mpa。 （6）固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法，灌浆应按环间分序，环内加密的原则进行。全孔或分段灌浆亦应通过试验来确定。 （7）固结灌浆在规定的压力下，灌浆孔段注入率不大于 0.4L/min时，延续 30min，即可结束。 （8）灌浆质量检查采用钻检查孔进行压水试验的方法，试验为单点

8、法，在灌浆结束 37d 后进行，检查孔数量为灌浆孔总数的 5%。灌浆后围岩的透水率 q（LU）=0.1。 （9）灌浆孔灌浆结束后，应排除钻孔内积水杂物，采用压力灌浆法或机械压浆法封孔，并将孔口用干硬性水泥砂浆封填密实压抹齐平。 固结灌浆灌浆孔布置图 四、左右边墙的拆除重建，在总体实施步序上不同时施工。采取非对称洞段施工的方法，即先实施左、右边墙各 11m 拆除段再实施剩余的8m 和 18m 段。 1、边墙拆除重建技术 拆除需在拆除工序实施前，预先打拱顶锚杆和边墙锚杆，含墙顶交叉锚杆及墙脚“扇形”锚杆。 （1）拱部锚杆布置设计 锚杆布置在 8+6078+648 即只对有拆除边墙范围，在上述围岩灌

9、浆基础上，再补以拱墙锚杆对围岩进一步加固。拱部锚杆布置如下图。 顶拱锚杆布置图 （2）边墙锚杆布置设计 边墙锚杆密度，即在每个施工“板条” （长 3.7m,宽 1m）上分别布置34 根， “板条”间锚杆相互错位。为增强“板条”的稳定性，在其上段与拱部的结合处打“交叉锚杆” ，在墙底与地基连接处打“扇形锚杆” ，如下图。 五、边墙拆除将其分为 1.52.0m 宽 “板条” ，采用“跳槽”法，间隔拆除重建的实施步序。边墙分部拆除实施步序见下图。 六、对于一序施工的“板条” ，原则上先拆除板条长度的下半部，浇筑后再拆除上部，在采取加强监测等措施下也可尝试整条拆除方法。 七、每序板条重筑前要布设好排水

10、管及配置钢筋，再浇筑混凝土（C20） 。排水管布置见下图。 八、继续完成二序“板条”的拆除与混凝土浇筑。 1、新筑混凝土的设计要求如下： 1）设计的新筑混凝土强度为 C20。 2）设计的新筑混凝土的抗渗等级为 W6。 3）设计的新筑混凝土的抗冻等级为 F150（耐久性指标） 。 4）严禁使用可能发生碱碳酸盐反应的活性集料。 九、补打排水孔。布置见下图。 边墙锚杆及排水孔立面展示图 注：靠近底板的排水孔水平向钻孔有困难时，可打倾角为3045的斜孔。而其余排水孔钻孔则要求垂直壁面。 十、在新筑边墙与拱顶接缝处切口用聚硫胶密封。 十一、布设监测断面。 为了解隧洞整个运行过程（输水、停水）结构受力情况，利用边墙拆除重建便利条件埋设监测仪器，进行实时监测，具体设计如下。 1）在新筑边墙一侧设上、中、下三组钢筋应力计、混凝土应变计及三个测点的外水压力计。 2）对拱部（三角形观测）及边墙（上、中、下三测线）布设收敛计，见下图。