浅谈三插溪水电站放空洞不良地质段的处理

一、工程概况
三插溪水电站位于浙江省黄桥乡石章坑村附近，为飞云江的主流，主河长39.2km，比降14.7‰，水电站厂房为于下游6km的坑口村附近，下游属于已建的珊溪水库淹没区，是一座具有发电、防洪、养殖等综合效益的中型水库工程。工程枢纽建筑物包括混凝土面板堆石坝、溢洪道、放空隧洞、发电引水隧洞、厂房、升压站等。坝址以上控制流域面积267.5km2，水库总库容4661万m3，水电站总装机容量为2×2.2万kW，多年平均发电量1.05亿kW・h。
放空洞布置在右岸溢洪道右侧，主要起泄洪、放空和冲砂作用，当枢纽建筑物需要检修时可利用该洞放空库内蓄水，施工期兼做施工导流隧洞。放空洞由进水口、闸室及出水口三部分组成，洞身段全长383.69m，洞径10×12m；放空洞上覆岩体厚一般是20～80m,围岩为熔结凝灰岩，中断面有宽3.0～3.2m辉绿岩脉侵入，与围岩紧密接触，坚硬、完整。进出口有五条小断层，宽1～30cm，与洞轴线斜交，陡倾角。桩号0+055m上游段以Ⅲ～Ⅳ类围岩为主，局部洞顶洞壁因蚀变与结构面影响，稳定性较差。放空洞从1997年6月开始施工，到1998年初结束。由于当时水工泄洪隧洞施工条件艰难且工期较紧，资金紧缺，隧洞洞身衬砌混凝土浇筑暂时未做。
二、放空导流洞破坏情况
三插溪水电站1998年5月下闸蓄水，2000年12月通过竣工验收，2003年11月的汛后大检查中发现导流洞堵头后洞顶局部坍塌，渗水严重。于2004年3月6日组织浙江省水利设计院、市县有关专家、技术人员对现场进行了勘查。查明F5断层紧接导流洞堵头通过，出落桩号0+020m～0+053m，由于F5断层紧邻水库，破碎带宽，随着水库水位时升时降的不断变化，对它的压力也产生了急剧的变化，对围岩的压力也随水位的升高而增大，渗透量也不断的加大，所以渗水严重，其次由于隧洞的开挖使裸岩都暴露在空气中，经过空气的蚀侵等化学物理的作用，造成洞顶局部坍塌。
三、衬砌结构设计
导流洞不良地质段（桩号0+020m～0+053m）进行全断面钢筋砼衬砌处理。根据实测断面，导流洞衬后断面为9.2m×11.7m的城门洞型，顶拱中心角1800，衬砌采用细骨料C20砼、厚为60～120cm，压力泵输送；腰线以下用粗骨料C20砼。衬砌分缝长度11m，衬砌配筋为单层Φ20×20cm。
衬砌段围岩进行固结灌浆，拱顶进行回填灌浆。固结灌浆孔梅花形布置，每排9孔，深入围岩4M，固结灌浆压力为0.5MPa，回填灌浆压力为0.25MPa。衬砌段对集中渗水处设排水孔进行排水，排水孔深3m。
四、衬砌施工
根据结构设计，采用全断面C20混凝土并配置钢筋网进行洞身衬砌，历时两个多月的艰苦施工，终于在2004年5月10日完成了本工程，为这年的防洪度汛提供了有力的安全保险。得到了有关专家、业主和监理工程师们一致好评，而且混凝土具有较易浇筑与振捣、价格便宜等优点。
1.侧墙和顶拱采用Φ20×20cm布置钢筋网。钢筋网架设平整，相邻钢筋高度相差不大于5mm，钢筋间距误差不大于10mm，所采用钢筋型号与设计相同。混凝土保护层净距50mm，保护层采用50mm厚预制砂浆块。浇筑时混凝土应振捣密实。拱顶混凝土浇筑应填实，根据需要增加回填灌浆。
2.清理隧洞内泥砂等杂物→凿去表面松动的裸岩石→布设钢筋网→立模→高压冲洗→加固面表面抹水泥浆→浇筑混凝土→养护→质量检查。
3.立模：立模采用钢管支架和钢模板，支撑钢管支架并以分级升高方法沿拱底到拱顶逐级布置钢模板。搭制模板支撑脚手架时中间预留2×2.5m（宽×高）过车通道，在右侧边墙预留穿过一个Φ120cm风筒位置。竖向支撑均采用脚手架钢管，间排距80cm，并适当增加剪刀撑。边顶拱曲线部分采用10＃工字钢弯制成模板曲线，每块模板后设置三根环向围柃，保证支撑强度、钢度，纵向围柃采用8＃槽钢。模板上部的开口要保证混凝土可以入仓和振捣。
高压冲洗：对隧洞冲坑加固面凿毛打磨后，用高压水冲洗，可避免微细粉粒对新浇筑混凝土的影响，同时可确保浇筑面无杂物。冲洗完毕后，要及时排出基坑内的积水。
加固面表面抹水泥浆：隧洞修补加固面表面抹水泥浆可提高新浇筑混凝土的胶结力，同时也可避免因老混凝土表面与新浇筑混凝土因温差而产生裂缝。
浇筑混凝土：首先从底板开始平仓，每隔11ｍ设一道施工缝，用2mm带有沥青漆的木板隔开，待底板养护半个月后，方可施工隧洞混凝土浇筑，腰线以下的两边侧墙采用人工入仓和振捣。为保证混凝土浇筑密实，混凝土入仓后内部用振捣棒振捣，同时外部用木锤不停敲击钢模板。局部的小块混凝土不便使用振捣棒，则同时采用钢筋插捣和木锤敲击方法振捣浇筑混凝土。
养护：浇筑完成后采取对钢模板表面洒水降温的方法养护,拆模后要挂草帘或铺塑料薄膜浇水养护保湿，以确保混凝土内外温差小于25℃。
质量检查：在隧洞施工过程中按规定严格控制所采用混凝土的强度指标，隧洞工程施工共抽取混凝土试样15组，混凝土平均强度为23.32Mpa，离差系数为0.434，满足设计要求。拆模后，检查洞身混凝土面光滑无缺损及蜂窝麻面现象。
4.待顶板过了施工养护期，拆除顶模后，进行打孔灌浆，相隔3m成梅花桩，深4m。同样的原理，四周都打梅花桩排水孔。