导排水施工：涌水点导排施工方案及安装注意事项

3.1　导排水施工目的及意义

锦屏二级水电站引水隧洞由于埋深大，隧洞穿越富水洞段多，地下水揭露后表现出流量大、压力高等特点。地下水对隧洞开挖、衬砌和灌浆的影响较大。

通过前期的不断努力和尝试，施工单位已经能够成功封堵洞室内揭露的各类地下水。但从隧洞整体长期运行的角度出发，提出对最后集中出水点进行引排施工，以降低山体地下水位线，降低隧洞外水压力，避免地下水从其他部位击穿涌出，确保引水隧洞长期稳定运行。

3.2　导排水施工程序

地下水导排施工主要程序为：堵水灌浆→临时排水→导水钢管安装槽及交叉口水仓施工→导水钢管安装→交叉口水仓制作→临时排水→涌水点水仓开挖→涌水点水仓制作→钢盖板安装→抗抬锚杆施工→工字钢安装→盖重混凝土施工。

涌水点导排施工平面图见图1。

图1　涌水点导排施工平面图

3.3　堵水灌浆

堵水灌浆将地下水集中至底板集中出水点处，施工时根据出水情况选取引（3）9+400～9+500段和横向通道内进行堵水灌浆。

堵水灌浆的施工顺序为：从顶拱到底板，从两端向涌水点。

堵水灌浆的主要施工参数为：孔深L=6m，采用孔口管纯压式灌浆法，灌注浆液有水泥浆和掺加堵水灌浆特殊材料的混合浆液，灌注压力为出水压力加上3 MPa，灌浆结束标准参考规范中固结灌浆结束标准。

3.4　临时排水

本次导排水进行了两次临时排水：一次是从交叉口水仓下游侧开始沿3#引水隧洞至下游横通道后自流至施工排水洞，一次是沿着交叉口水仓和导排钢管自流至施工排水洞。

第一次临时排水时在引水隧洞内采用膨润土扎设挡水围堰，并于下游与排水洞相连的横通道处进行排水沟开挖。主要目的是为了确保涌水点上游处的交叉口水仓制作、导水钢管安装槽开挖和导水钢管安装等工序能够干地作业。

第二次临时排水之前，交叉口水仓和排水钢管已经安装完成。将原膨润土围堰拆除后，地下水向交叉口水仓自流并沿导水钢管排至排水洞中。此次排水的主要目的是进行涌水点水仓开挖和制作。

3.5　导水钢管安装

导水钢管安装槽采用弱爆破开挖，槽为梯形槽，上底宽度7m，下底宽度5m，底高程低于4#引水隧洞底板2m。安装槽的开挖充分利用现场已经形成的横通道，未进行隧洞扩挖。

导水钢管采用DN700螺旋钢管（δ=10mm）法兰连接，单根长度为5m。钢管外壁间距为40cm，钢管顶高程位于引水隧洞底板以下80cm，钢管底高程高于施工排水洞底高程以上2 m（高于排水洞内水位50cm）。排水钢管尾端安装4套2.5 MPa闸阀及压力表、流量计等监测设施。钢管在加工厂制作期间进行防腐和打压实验，合格后方可进场。

现场安装时，导水钢管安装槽底部先进行整平垫层施工，垫层厚度不超过5cm。再采用I14工字钢制作钢管支撑架，该支撑架高45cm，布置间距3m，用脚手架钢管搭设的城门洞型移动支架进行钢管运输。钢管安装完毕后，采用C25 W8混凝土进行覆盖，覆盖厚度为高于钢管上表面10cm，以便过程中排水。

3.6　导水仓制作

导水仓位于3#引水隧洞南侧底板，其上部还有引水隧洞的混凝土衬砌部分。由于其是连接涌水点和导水钢管的构筑物，因此成为本次导排水施工的关键。通过计算，水仓过水断面宽度确定为3m，深度确定为1.3～2.3m。

3.6.1　交叉口水仓

交叉口水仓开挖同导水钢管安装槽开挖一并完成，待导水钢管安装完成后开始制作。交叉口水仓施工部位为引（3）9+447～9+468段，共计21m。

制作过程为：放样→开挖→基础清理及验收→钢筋制安→混凝土模板安装→安装预埋件→混凝土浇筑。

交叉口水仓制作时安装的预埋件主要有：钢盖板定位角钢L 180×14及附件（孔口管、锚爪）、预留抽水钢管、临时导水钢管。其中钢板定位角钢上每隔1000mm钻设φ70mm钻孔，钻孔与φ89mm孔口管同心，孔口管长度1.0m。锚爪规格为φ14mm，L=500mm，沿角钢纵向呈∩形布置，布置间距为500mm。

3.6.2　涌水点水仓

涌水点水仓制作是本次导水施工的关键，该水仓从开挖到制作均受到涌水点地下水的影响。涌水点水仓施工部位为引（3）9+468～9+478段，共计10m。

制作过程为：放样→开挖→钢板混凝土围堰制作→基础清理及验收→钢筋制安→混凝土模板安装→安装预埋件→混凝土浇筑。

开挖时采用水下爆破，反铲捞渣。(www.xing528.com)

钢板混凝土围堰用δ=6mm钢板制作成间距50cm模板，模板顶高出水面50cm。后用袋装膨润土铺垫20cm，再填筑C25混凝土至顶部。

安装的预埋件有：钢盖板定位角钢及附件（孔口管、锚爪）。

混凝土采用溜槽浇筑。

3.7　钢盖板制安

鉴于场内设备资源有限且引水隧洞场地限制，钢盖板采用了“场外制作加工、场内拼装安装”的模式进行制安。钢盖板加工在场外须完成的工作有钢板裁切、钻设抗抬锚杆孔、防腐，场内完成的工作有钢盖板拼装、加固、止水制作。

钢盖板采用δ=16mm钢板和16mm加肋工字钢制成，分块宽度采用钢板宽度2240mm，单块钢板长度为4198mm、5198mm、6898mm。加肋工字钢布置间距为1000mm×1000mm，垂直于水仓中线方向为通长布置，顺水流方向为短根焊接，工字钢贴钢板侧翼板与钢板紧密焊接。钢板上对应定位角钢开孔位置开设φ50mm钻孔。

钢板采用吊车吊装至水仓上方安装，安装时按照加工编订顺序从上游向下游分块依次进行。吊装完成后采用CO2气体保护焊对两块钢盖板之间的接触缝进行焊接。

3.8　抗抬锚杆

为了减弱后期地下水增大时对钢盖板和引水隧洞衬砌结构的冲击，以及让水仓混凝土与基岩充分连接，同时也为了使水仓结构和其上部加强结构能够充分连连接，在水仓周边设置三圈抗抬锚杆。其中内圈为盖板边沿预留钻孔位置，另外2圈位于水仓混凝土上，排距50cm，间距50cm，距离水仓钢板外沿50cm。

内圈抗抬锚杆施工参数为：φ32mm，L=6m，出露端5cm车丝，采用螺帽与15cm×15cm垫板相连。

外2圈抗抬锚杆施工参数为：φ32mm，L=6m，外露80cm，顶端直角弯折30cm。

待抗抬锚杆施工完毕后，将钢板边沿与定位角钢接触缝进行满焊。

3.9　工字钢安装及盖重混凝土

为了为钢盖板分担上部衬砌混凝土重量，在钢盖板上方垂直洞轴线方向布置20a，L=9m，间距25cm工字钢。该工字钢与外2圈抗抬锚杆用[20槽钢相互焊接。锚筋与槽钢及工字钢焊接详图见图2。

另外在工字钢上横纵向布置两层32@15cm钢筋，以形成网状加固。

盖重混凝土采用C25 W8混凝土浇筑，浇筑顶高程为设计引水隧洞底板开挖高程。

图2　锚筋与槽钢及工字钢焊接详图（1∶10）

3.10　处理效果

引排处理的效果主要通过以下几个方面来进行评价。

（1）通过引排处理后，现场能够在干地作业的情况下顺利实施混凝土衬砌作业。

（2）衬砌完成后，在该洞段及附近进行系统固结灌浆时，无地下水揭露情况，说明前期堵水灌浆等工作完成较好，地下水集中排放情况良好。

（3）通过对地下水集中排放，降低了其长期在山体内积蓄后使得外水压力增大，降低了外水压力对引水隧洞围岩及衬砌混凝土的影响。

（4）为了监测该处地下水在施工期和隧洞运行期的适时情况，本次导排水工程与合适位置安装了渗压计、流量计、压力计和钢板应力计。

1）于涌水点处钢盖板内外及水仓导水钢管混凝土内安装3支渗压计。截至目前，3支渗压计中仅钢盖板中央渗压计渗透压力自2014年3月30日起发生变化，从10 k Pa升至200 k Pa。其原因主要是3#引水隧洞自2014年3月28日开始充水实验，引水隧洞水位上升对其产生了渗压影响。

2）流量计和压力计安装在导水钢管出口处。每根钢管安装1支流量计和1支压力计。由于目前导水钢管出口处阀门为全开状态，故压力计未测出读数；而流量计读数反映出该处地下水流量为2.2～2.8m3/s，说明该处地下水受到锦屏山山体地下水补给、水源充足，且一定程度上受锦屏山地区枯汛期降雨影响。

3）在钢盖板加肋工字钢上安装3处钢板应力计。目前该3处应力计读数无变化。

通过监测数据可以看出，该处地下水对引水隧洞的永久构筑物无影响，说明本次导排水施工达到了降低外水压力、减小地下水对引水隧洞永久构筑物运行影响的目的。