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高落差涵洞事故门井筒加固施工技术

文档作者：马军艾克拜尔·买买提文档来源：新疆水利厅头屯河流域管理处		点击数：	更新时间： 2021年09月26日
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第32卷第4期
Vo1．32 No．4
水利水电科技进展
Advances in Science and Technology of Water Resources
2012年8月
Aug．2012
DOI：10．3880／j．issn．1006—7647．2012．04．016
高落差涵洞事故门井筒加固施工技术
马 军，艾克拜尔·买买提
(新疆水利厅头屯河流域管理处，新疆昌吉831100)
摘要：头屯河水库涵洞闸井事故门井筒加固范围总高30m，井筒四周封闭，施3-作业面狭窄，属高空
作业，在原井筒井壁老混凝土上进行衬砌加固，施工难度很大。为保证施工安全和质量，设计了工
作平台制作安装、升降机制作安装和脚手架搭设等方案，较好地解决了高空垂直施X-作业问题；采
取有效措施控制新老混凝土结合的质量问题，施工质量达到了优良标准，实现了加固目的。
关键词：高落差；井筒加固；涵洞；事故门；施工技术
中图分类号：TV554．14 文献标志码：B 文章编号：1006—7647(2012)04—0066—04
Construction teelmology of shaft reinforcement 0f emergency gate of|Ii drop culvert／／MA Jun，MAIMM~ Aikebaier
(ToutunRiverDrainageAreaAdministration ofXinfiang，Changfi 831100，C ，碱)
Abstract：The total height of the shaft reinforcement area is 30 m for the culvert emergency gate of the Toutun River reservoir．
Since the shaft is closed an d the operation side is narrow and high off ofthe ground．it is dificult to reinforce the old shaft lining．
In order to ensure the safety and quality of construction，schemes for working platform manufacture，lift installation，and scafold
building were designed to solve the problems of high altitude vertical construction operation．Efective measures were also taken to
control the bond quality of new and old concrete．Finally， the shaft was reinforced and the construction quality reached an
excellent standard．
Key words：high drop；shaft reinforcement；culvert；emergency gate；construction technology
为改变头屯河水库涵洞压力段长期无法检修的
局面，在涵洞进口增建了高进水塔作为事故检修门
井，在水库低水位检修和事故发生时可以闭门。增
加事故检修门以后，水库高水位运行时，改变了原涵
洞压力段及闸井事故门井筒的运行状态，即在事故
检修门关闭时，原事故门井筒内无水，外有水压力和
坝体土压力，井筒结构需重新加固。事故门井筒总
高45 m，筒身段34 m，井筒横截面尺寸为4 m X 4 m，
加固范围在高程957．50～987．50m，共30m。在原井
筒井壁老混凝土上，采用锚筋和钢筋混凝土进行衬
砌加固ll J，属高空作业，作业空间处于涵洞过流面以
上四周封闭的悬空空间，施工作业平面狭窄，混凝土
浇筑施工难度大。本加固工程主要完成锚杆安装
1 378根，混凝土凿毛471 m2，混凝土浇筑171．3 m3，
钢筋制作安装23．34 t。
面凿毛、砂浆锚杆植入、结合面清洗等工序按每3 m
高度控制；钢筋制作安装、模板制作安装、混凝土浇筑
等工序按每2 m高度控制，往复循环直至设计高程
987．50m。在高程957．O0m处安装一个能够承载一定
高度脚手架的施工作业平台，此平台牢固地和井壁四
周锚固在一起，同时要解决好施工人员和混凝土等材
料的垂直输运问题[21，施工布置见图1。
2 施工主要内容及工序
施工主要内容有：工作平台安装、升降机安装、
脚手架搭设、混凝土面凿毛、砂浆锚杆植入、混凝土
浇筑等。
施工工序为：施工准备一工作平台安装一升降
机安装一脚手架搭设一混凝土面凿毛一植入砂浆锚
杆一结合面清洗一水泥净浆喷涂一钢筋及模板制作
安装一混凝土浇筑一拆模一养护一脚手架拆除。
1 施工方案 3 主要施工方法及技术措施
在施工方案上首先考虑施工安全和质量，采用
自下而上的顺序分层进行施工，脚手架搭设、混凝土
3．1 工作平台制作安装
工作平台面积为3．96m X 3．96m，四边由槽钢焊
作者简介：马军(1972一)，男，新疆昌吉人，工程师，主要从事水利工程建设与管理工作。E—mail：mjwy．728210@163．COfll
· 66 。 水利水电科技进展，2012，32(4) Tel：025—83786335 E-mail：jz@hhu．edu．ca http：／／kkb．hhu．edu．cn
图1 涵洞事故门井简加固施工布置
制，中间纵横梁由角钢焊制，平台面板由4 em厚木
板拼装加固成一体。在井筒上口底板4角处安装4
个电动提升机(底座与底板锚固在一起)，作为工作
平台垂直提升的牵引动力，形成4 m x 4 m的提升控
制面。4个电动提升机提升钢缆分别与工作平台四
角的吊耳连接在一起(施工人员手持有线控制器，根
据需要随时操控按钮控制工作平台在井筒的任何位
置)，先将工作平台由人工从场外移至井筒上口处，
配合电动提升机下放工作平台(竖面朝下)至井口下
1 m处，调节电动提升机使工作平台竖面变至水平
面，施工人员系安全缆绳乘工作平台由电动提升机
下降至井筒内956．00 m高程位置。人工将井筒高
程957．00m位置处的井壁混凝土水平凿进20 en1．深，
水平布置8根0．2m长25号槽钢，槽钢与井壁原混凝
土内钢筋焊接牢固，靠近垂直运输面不加锚槽钢，由
此作为工作平台的落脚点_3 J。然后将工作平台升至
高程957．00m处，将工作平台的四边槽钢框架与井壁
已焊接锚固好的25号槽钢焊接牢固，工作平台安装
完成，与下部涵洞过水空间隔开封闭，井筒加固施工
不受涵洞过水影响，高空施工作业有了基础平台。
3．2 升降机制作安装
在涵洞事故门井筒上口处制作安装2台升降
机。升降机用25号槽钢焊制成钢笼，施工人员所乘
升降机尺寸为1 m(长)X 0．5m(宽)×1．85m(高)，钢笼
上部遮板封闭，防坠物，保证人员安全_4J。材料运输
升降机尺寸为0．8m(长)X0．5m(宽)×1．85m(高)，可
供200kg材料运输，钢笼上部敞口，利于长尺寸材料
运输。利用原涵洞事故门卷扬启闭机的钢缆作为升
降机的牵引吊缆，钢缆与升降机顶部吊耳连接。在升
降机进出口处制作钢围栏保证施工作业安全，施工人
员手持有线控制器，根据需要可随时分别操控2台升
降机在井筒内进行上下垂直运动或停留_5 J。
3．3 脚手架搭设
脚手架用5 m长的钢架杆在工作平台上竖向用
脚手架扣连接，横向问距1 In用短钢架杆与四边钢
架杆连接，横向钢架杆上面铺设木板或竹夹板形成
工作面供施工人员方便施工，随施工高度需要，一层
一层往上搭设直至混凝土最高浇筑高程987．50 131。
在搭设过程中，每2 m高度脚手架水平杆与井壁锚
杆焊接牢固，脚手架与井壁之间留足混凝土浇筑空
间(约0．6m)_6J。
3．4 井壁混凝土凿毛
为保证新老混凝土获得良好的结合面，将原混
凝土表面破碎、老化、空蚀、裂纹和脱落的混凝土彻
底清除，露出新鲜混凝土，并清除浮渣和碎块。原井
壁混凝土凿毛施工采用风镐和电钻，凿毛达到要求
后用钢刷和压力管水随刷随清洗达到验收要求。
3．5 砂浆锚杆植入
3．5．1 材料
a．砂浆锚杆布置形式：高程957．50～978．50fl
范围采用Ⅱ级钢筋直径20ITITI的插筋，伸入原井壁
40 om；高程978．50～987．50m范围采用Ⅱ级钢筋直
径18 1TUTI的插筋，伸人原井壁35 em。
b．水泥砂浆采用高抗硫酸盐硅酸盐水泥。
c．水泥砂浆强度等级不得低于20 MPa，掺人
UEA型膨胀剂及早强剂等，UEA膨胀剂的掺人量为
水泥质量的10％。砂浆配合比：水泥与沙之比(质
量比)为1：1．5；水灰比为0．40。施工时通过试验选
择合适的配合比，使浆液的稠度及流动性满足浆液既
不会从锚杆中自动流出，又不易堵塞注浆管的要求。
d．砂子采用中、细沙，最大粒径不超过2．5nqn-1。
3．5．2 植入砂浆锚杆施工流程
在施工前先进行现场工艺试验，然后确定采用
“先注浆后安装锚杆”程序施工，施工工艺流程：施工
准备一钻孔一清孔一注入水泥砂浆一插入锚杆一
验收。
a．钻孔。注浆锚杆的钻孔孔径大于锚杆直径，
钻头直径大于锚杆直径15ITUTI以上。
b．清孔。采用高压水清孔。
c．注浆后插入锚杆。在注浆端部加工一直径
略小于锚孔的活塞(用橡胶类材料)，使之与注浆管
固定为一整体，将注浆管送入孔底，然后退回5～
10 em开始注浆，随着注浆的进行，通过有压的浆液
将注浆管缓慢推出孔外。为防止堵管，将注浆管端
头管口锯成45。坡VI，注浆时孔内必须是干孔，用高
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压风吹孔，注浆管通过注浆压力缓慢推出孔外，一般
不能人为拔出。
3．6 水泥净浆喷涂和测量放样
井壁清洗干净后，施工人员用毛刷在凿面上均
匀喷涂水泥净浆覆盖至整个浇筑面上。水泥净浆表
面微干后，根据施工详图，用水准仪、钢卷尺、测绳进
行测量放线，确定结构物边线、混凝土面高程，并定
出钢筋绑扎和立模边线，做好标记。
3．7 钢筋及模板制作安装
3．7．1 钢筋制作安装
钢筋运人工地时，每批60t钢筋抽检一次，合格
后进行加工。钢筋在加工厂按设计要求制作，分类
编号，通过升降机运送至工作仓面。根据测量放线
标记，焊接钢筋样架。按照配筋施工详图，核实钢筋
的数量、型号等，按由低到高、由内向外的原则，人工
进行钢筋绑扎和焊接。钢筋接头错开焊接，同一截
面处的接头数不超过总钢筋数的50％E7]。为保证
垂直输送混凝土时钢筋骨架不变形及固定模板，把
已插入井壁锚固好的锚杆与钢筋网绑扎在一起。为
保证混凝土保护层的厚度，在钢筋与模板之问设置
强度不低于结构设计强度的混凝土垫块，垫块埋设
铁丝并与钢筋扎紧，垫块相互错开，分散布置。为保
证钢筋位置准确，钢筋安装均采用架立筋辅助定位。
钢筋接头采用绑扎接头。
3．7．2 模板制作安装
采用镜面模板，施工时对模板进行检查，发现损
坏或变形立即修补、校正或更换。模板表面涂刷水
溶性脱模剂。上下层混凝土模板接缝处用双面胶带
等进行堵塞，防止漏浆。模板加固采用方木及钢架
杆，方木纵向布置间距20 cm，贴紧模板，横向钢杆间
距40 cm，为避免模板位移，于模板内布置钢筋支撑。
浇筑前用高压风、水冲洗仓面。
3．8 混凝土浇筑
3．8．1 混凝土配合比
水泥采用新疆屯河生产的42．5R普通硅酸盐水
泥，采用C25F200W6二级配混凝土，掺25％ 的Ⅱ级
粉煤灰和25％的矿渣粉，含气量5．7％ ，水胶比0．4，
坍落度57iiltn，含砂率29％ ，各材料用量见表1。
表1 每立方米混凝土各项材料用量 kg
水泥粉煤灰矿渣粉砂子小石中石水 减水剂引气剂
147 74 74 558 546 820 118 O．54 O．87
3．8．2 混凝土拌制
采用HZS一60型拌和设备建立混凝土拌和站，配
料机为磁铁式自动计量装置，料斗为JS一1000型，用
JS一2000自动计量强制式搅拌机拌制混凝土。混凝
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土配料机与搅拌机配合使用，理论生产能力为25～
30 n13／h。水泥、粉煤灰、矿渣粉、外加剂采用人工上
料，其中砂、石骨料使用ZL30装载机上料至配料机。
严格按照设计配合比并采用质量法配置混凝土，混
凝土搅拌时间不少于3 min，在机口每4h检测一次
混凝土拌和物的坍落度，每2 h检测一次含气量l8j。
3．8．3 混凝土运输及入仓
将长5 m、直径200nUTI、厚1 1／11／1的轻质铁皮管在
地面上两头焊接法兰，共5节管，管与管之间的法兰
用螺栓上紧。在井筒上口紧挨井壁地板的适宜位置
凿一直径40 cm的孔洞，用木板围护作为混凝土人
料口，铁皮管用安全绳系好从孔洞往下放。离浇筑
层最近的铁皮管末端和长4 m、直径200 mm的钢丝
软胶管连接，软胶管方便在浇筑仓面上方来回移动
控制混凝土人仓量和高度，铁皮管和软胶管共同组
成混凝土输料管。为保证铁皮管在垂直运输混凝土
时不来回摆动，在铁皮管靠近井壁适宜位置上用铁
卡把铁皮管固定在井壁上，并在井筒上口地板适宜位
置用两条安全绳固定好。随着浇筑层上升，随时解开
安全绳提升一段铁皮管来保证对浇筑高度的控制。
混凝土拌制好后，用一辆4t自卸车运送至工作
闸井门口处，人工用手推车转运至人料口。浇筑时，
先输送一定数量的水泥砂浆润滑铁管，在仓面底部
形成垫层，稀释铁皮管里发生离析的砂石骨料。开
始输送时，先慢后快，再匀速入料。当输送混凝土出
现堵塞时(容易在软胶管折弯处堵塞)，停止入料，用
木槌敲击等办法，查明堵塞部位，将混凝土击松后，
卸完管内混凝土，排除堵塞，再接好软胶管继续输送
混凝土。
3．9 混凝土振捣、拆模及养护
采用ZX一30和ZX一50型插入式振捣器振捣。每
层铺浆厚度不超过50 cm，振动棒间距为250～
3001Ylnq，振动时间不小于30 S，混凝土捣实至表面呈
现浮浆和不再出现气泡为止，从而保证振捣效果。
混凝土浇筑完成后，待混凝土强度达到设计强
度的70％时拆模。拆模时轻敲轻放。拆模后，对混
凝土进行洒水养护，局部边角用喷雾器洒水，以利于
混凝土表面长时间保持湿润状态，直至养护龄期。
4 施工质量控制
本次涵洞闸井事故门井筒加固施工中，新老混
凝土之间的结合是质量控制要点。采取了以下处理
措施：
a．用电锤钻凿除原井壁老混凝土表面碳化层、
质地疏松层以及裂缝、孔洞等局部缺陷部位，露出新
鲜完整的混凝土。为确保施工质量，用钢丝刷刷毛
后，用高压水冲洗。
b．在水平方向或垂直方向的插筋位置按设计
图纸严格放线，做好钻孔标记。用电锤钻钻孔，孔径
比插筋直径大4～8 1TI／n，孔深比设计的插筋锚固长
度略深。钻孔遇到原涵洞内钢筋时可稍偏移绕过。
灌注锚固材料前，对钻孔用清水冲洗干净。从钻孔
底部开始灌注锚固材料，以确保钻孑L完全填充。灌
注锚固材料采用膨胀砂浆，增加插筋与老混凝土之
间的黏结强度。在植入钢筋时使一些浆液溢出，
24h内不准触动锚固筋。植入的锚固筋与新的钢筋
网焊接，保证共同受力。 ．
e．井壁采用净浆喷涂。水泥净浆的配合比根
据试验结果严格控制。水泥净浆采用涂刷的方法进
行施工，由专业人员操作，以保证施工质量。水泥净
浆厚度控制在3 rain以上，施工单位设专人负责施工
质量管理和控制。
d．选择低温时问浇筑混凝土，减少新老混凝土
的温差应力，浇筑后加强混凝土养护。
5 施工质量验收评定
涵洞事故门井筒加固工程共分为l4个单元工
程，经现场实际检测评定，合格率100％；其中12个单
元工程为优良，优良率85．7％ ，工程质量优良[ ]。
6 结 语
涵洞事故门井筒加固工程在施工方案上首先要
考虑施工安全，在45 m高的封闭悬空空间，制作安
装了一个能够承载一定高度脚手架的施工作业平
台，并在此基础上搭设脚手架，解决了高空垂直施工
作业问题；制作安装了升降机，解决了施工人员和材
料在井筒内垂直输运问题。在施工中采取了有效的
措施解决了新老混凝土结合的问题。在以后的工程
实践中，可进一步优化施工方案和施工技术，不断完
善和发展此技术在类似工程中的应用。
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—- ” — 一— 一— 一+ + ”+ “+ -+ 一+ 一+
· 简讯·
河海大学彭世彰教授获“ICID国际节水技术奖”
经中国国家灌溉排水委员会提名，国际灌溉排水
委员会(ICID)组织评审，河海大学彭世彰教授荣获
2012年度“ICID国际节水技术奖”，成为该奖项2012年
度全世界唯一获奖者。
彭世彰教授主要凭借4项技术研究上的突破获此
殊荣：一是原创性地提出了水稻控制灌溉新理论，形成
了水稻无水层控制灌溉技术模式；二是以水稻控制灌
溉技术为核心，考虑农艺、工程、水资源调度、管理之间
的配套衔接关系，建立了适用于不同类型区域的水稻
灌区综合节水模式，并得到了大面积推广应用，突破了
由理论技术研究到推广应用的技术瓶颈；三是致力于
节水灌溉与稻田生态效应的统一，提出了节水、高产、
优质、控污、减排的水稻灌排联合调控模式；四是研究
成果先后在全国近10个省(市、区)的水稻灌区累积推
广300万hm2，增产l6亿妇，节水90亿m3，节支增收
40亿元。
“ICID国际节水技术奖”设立于1997年，每年颁发
一次，授予在节水技术领域做出杰出贡献的个人或团
体，注重成熟的节水理论与技术应用，旨在推动水资源
的可持续利用。我国至今只有3位学者获得此奖，另
两位是茆智院士(2000年)和康绍忠院士(2006年)。
(本刊编辑部供稿)
E-mail：jz@hhu．edu．cn http：／／kkb．hhu．edu．Cl2 ·69 ·

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