拔管成孔法在汉阴洞河水库枢纽工程大坝施工中的应用

王俊涛

拔管成孔法在汉阴洞河水库枢纽工程大坝施工中的应用

王俊涛

(中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西咸阳712000)

结合洞河水库枢纽工程概况及其坝体排水孔设计情况，对排水孔成孔方案进行比选，对比分析三种常用方法的优缺点，选定采用拔管成孔法施工方案为本次施工方案，并对大坝竖向排水孔采用拔管成孔法的工艺和方法，以及施工过程中的注意事项进行介绍，最后分析该工艺在工程实际运用中取得的成效。

水库枢纽；拔管成孔法；大坝施工；应用

1 概况

1.1 工程概况

洞河水库枢纽工程位于安康市汉阴县以东8 km的涧池镇境内，地处汉江北岸月河一级支流洞河下游，枢纽距洞河入月河口4.5 km。洞河水库枢纽工程是一座以灌溉、供水为主，兼有发电和防洪等综合利用效益的Ⅲ等中型工程，可控制灌区面积4.57万亩，电站装机容量3430 kW，年发电量797.52万kW·h。

枢纽工程由拦河坝、泄洪表孔、泄洪底孔、引水洞、电站厂房和变电站等建筑物组成。拦河坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，坝顶高程397.50 m，最大坝高65.50 m，坝底宽度15.64 m，顶宽6.5 m，上游面最大弧长264 m。

汉阴洞河水库是国家大中型水库规划内项目，是陕西省首个PPP水源项目、陕西省“十二五规划”、“双十双网”重点水利工程及安康市新增40万亩水田群体工程中的骨干工程，意义重大。

1.2 坝体排水孔设计情况

洞河水库枢纽工程拱坝在上游面附近设计单排竖向排水孔，孔径为150 mm，孔距3 m，起止高程从342 m～391 m，从左岸至右岸分别与坝体灌浆排水廊道连通，形成内部排水系统。排水孔累计总长为4100 m。

廊道内设排水沟，连接至集水井。所有排水孔内渗水通过排水沟汇流至集水井，在集水井内设排水管路和水泵，进行抽排。

坝体排水孔的主要目的是减低坝内渗透压力，同时可减少水渗到下游面产生不良后果，故排水孔质量对于拱坝工程十分重要。

2 排水孔成孔方案选择确定

碾压混凝土坝排水孔的成孔方法随着碾压混凝土筑坝技术的发展不断完善，目前国内常用的施工方法主要有钻机成孔法、盲管法和拔管法。三种方法施工特点和优缺点如下：

2.1 钻机成孔法

钻机成孔法可以较好地保证排水孔的畅通，但钻孔时容易出现偏差，排水孔的位置无法进行精确控制；另外，拱坝竖向排水孔设计一般不是直线，其位置随着大坝的体型发生变化，而钻机成孔法只能是直孔，因此在拱坝施工中应用效果不是很好。

钻机成孔法一般仅在低坝或钻孔深度不大的情况下使用。钻机成孔法进行钻孔时需要在混凝土达到设计龄期后开始进行，需要占用较长的时间，对工期控制不利。

2.2 盲管法

盲管法安装排水管的施工方法在碾压混凝土工程中应用较多，但是施工时对仓内机械设备影响较大，特别是对于仓面较狭窄的拱坝而言，更是降低施工效率，且不能在盲管埋设部位及其周围进行碾压，以免破坏盲管的整体结构，对排水管质量造成影响。一般施工时盲管周围采用变态混凝土，但变态混凝土密实性较高，对坝体排水不利，且采用变态混凝土对现场施工进度有一定的影响。

2.3 拔管法

拔管法就是提前用与坝体设计排水孔同直径的钢管埋设于碾压混凝土中，随着碾压混凝土铺料碾压层而提升，形成预留孔洞，满足排水要求。

拔管法对机械设备影响较小，平仓机、振动碾等可以直接在拔管部位行走施工，不影响大坝上升速度，且不用考虑拔管周围混凝土的透水性。

汉阴洞河水库枢纽工程大坝为双曲薄拱坝，仓面比较狭窄，碾压混凝土施工机械主要有两台双钢轮振动碾、1台平仓机、两台装载机、一台25T汽车吊、一台12T汽车吊和其他小型机具，机械设备众多，干扰因素较多。若安装盲管，则会严重影响仓内机械的正常使用，降低功效。若采用钻机造排水孔，由于该拱坝设计排水孔为曲线，也无法达到设计要求的准确位置，且需要等到碾压混凝土达到一定强度后才能实施，严重影响正常工程工期。

综合本工程特点及各种因素，最终确定选择拔管成孔法施工方案。

3 拔管成孔法施工工艺及方法

3.1 拔管设计

拔管采用与设计排水孔等直径的钢管制作而成，钢管壁厚6 mm，对管身进行打磨，下口成锥形，有利于插入原孔内固定，管身长75 cm。管身上口加盖子，防止摊铺混凝土时混凝土掉入孔内。在距管上口5 mm处做一活动吊环用于提升拔管。在活动吊环上绑上铁丝，铁丝另一端松开，在摊铺料后能快速找到拔管。

拔管结构示意图如下图1所示。

图1 拔管结构示意图

3.2 拔管成孔工艺及方法

拔管成孔工艺主要流程为：安装拔管→混凝土卸料、摊铺→混凝土碾压→检测→拔管提升。

汉阴洞河水库枢纽工程拱坝碾压混凝土摊铺厚度为30 cm，因此在拔管提升时，拔管高度超出混凝土碾压面30 cm左右，避免摊铺物料时平仓机将拔管推倒，影响排水孔的成孔效果。卸料、摊铺过程中需要注意避免机械碰到拔管，在摊铺完成后快速找到活动吊环上的铁丝，沿铁丝找到拔管的准确位置。在混凝土碾压过程中安排专人看护拔管，若发现拔管周围混凝土存在高低不平时，应立即向低洼处填充细骨料混凝土再进行碾压。检测合格后，下一层碾压混凝土卸料前进行拔管提升，提升时应注意先将拔管顶部混凝土清除，再将活动吊环扶正，用5 t手拉葫芦慢慢将拔管提升30 cm。拔管提升时不得使用大型施工机械，主要原因是由于大型施工机械提升力过大，有可能扰动拔管周围混凝土，影响混凝土的强度。拔管成孔工艺流程如图2所示。

图2 拔管成孔工艺流程图

3.3 拔管成孔法需注意的事项

本工程工期27个月，大坝每月最大上升高度12 m，施工进度要求较高。

由于本工程碾压混凝土施工速度较快，在进行上层混凝土碾压前，由于下层混凝土强度较低，若上层机械进行碾压，会造成已成型排水孔塌孔。为防止塌孔，需要在提升拔管时在钢管内填充石子护壁，确保成孔效果。

另外在每升层碾压混凝土施工完成后，必须对拔管成型的排水孔进行灌水检查，查看每个排水孔是否畅通。若发生排水孔堵塞不畅通，在下仓混凝土开仓施工前应采取人工或机具进行疏通。

为防止排水孔周围碾压混凝土被过多扰动，影响施工质量，在提升拔管时，需采用人工手拉葫芦谨慎提升，严禁使用大型机械如装载机等进行拔管提升。

4 拔管成孔法应用取得成效

汉阴洞河水库枢纽工程拱坝坝体排水孔采用拔管法，通过工程实践，成效是显著的。

在施工成本方面：（1）若采用钻孔成孔法，每米钻孔费用110元，完成该工程排水孔总费用约45.1万元；（2）若采用盲管法，每米费用70元，完成该工程排水孔总费用约28.7万元；（3）若采用拔管法，每米费用10元，完成该工程排水孔总费用约4.1万元；与盲管法相比直接节约成本24.6万元。

在工程质量方面，该工程采用拔管法成孔效果良好，排水孔全部畅通，满足设计渗流及排水要求。

在工程进度方面，采用拔管法对拱坝碾压混凝土施工影响较小，排水孔与坝体同步施工，有力的保证了工程进度。自2016年4月5日洞河大坝坝体碾压混凝土开仓浇筑，至2016年6月15日，坝体累计上升17.7 m，提前10天达到设计拦洪高程。

5 结语

汉阴洞河水库枢纽工程大坝采用拔管成孔法进行排水孔施工，相比钻孔法和盲管法，更可行更可靠。通过近一年的工程实践，结果表明，采用该方法，即节约了施工成本，确保了工程质量，同时又加快了工程进度。对于以后类似碾压混凝土拱坝竖向排水孔，建议可采用拔管成孔法施工。

TV544

B

1673-9000（2017）02-0132-02

2016-12-15

王俊涛（1980-），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事水利水电工程施工管理工作。