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彭水水电站导流洞混凝土封堵施工

日期：2015-7-28 15:34:39　来源：转载　浏览数：
　

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1· 工程概况
    彭水水电站位于重庆市彭水县境内的乌江上，是乌江干流水电开发的第10 个梯级电站。坝址控制流域面积约为69 000 km2，占乌江流域的78． 5%。坝址多年平均流量为1 300 m3 /s。
    本工程为Ⅰ等大( 1) 型工程，以发电为主，兼顾航运、防洪及其它综合利用。电站由混凝土重力坝、右岸地下式电站厂房、左岸通航建筑物等组成。正常蓄水位为293 m，大坝坝顶高程为301． 5 m，最大坝高为116． 5 m，电站装机为1 750 MW，装机5 台，多年平均发电量61． 24 亿kWh。
    彭水水电站1、2 号导流洞均位于大坝左岸，2条导流洞相距约45 m，断面形状为14． 6 m × 16． 6 m的平底马蹄形，1 号导流洞全长为1 307． 868 m，2号导流洞全长为1 188． 663 m。
    2· 导流洞下闸蓄水后出现的问题
    下闸蓄水后，没有发生大的渗漏，按原计划进行导流洞封堵前期的施工准备工作。同时进行大坝下游围堰和河床的开挖，并将1、2 号导流洞作为弃渣场，其中1 号导流洞填渣长约200 m( 从导流洞出口向里延伸) ，堆渣厚6 m，左侧预留3 m 宽的排水沟;2 号导流洞填渣长约600 m( 从导流洞出口向里延伸) ，堆渣厚7． 5 m，洞内积水深度约6 m，积水量约为184 218． 67 m3。后经现场查勘，发现2 号导流洞闸门下游渐变段存在大量漏水通道，其中最大一个漏水洞直径约为150 mm，经现场量测，渗水量大约在1． 3 m3 /s。经过对相关的资料进行分析，漏水洞可能由于导流洞内排水孔穿越断层与岩石裂隙，水流裹带充填物所致。
    3· 导流洞的封堵施工
    由于导流洞内大量漏水的影响，永久堵头无法干地施工，为此，采用临时堵头临时挡水方案。
    3． 1 导流洞内的抽水施工
    3． 1． 1 导流洞的水位降落速度及排水时间
    为了加快导流洞封堵的施工进度，洞内初期抽水速度控制在1． 0 m/d，导流洞积水深约6 m，计划6 d 排完，洞内积水184 218． 67 m3，另外加上4 752m3 /h 的渗水量，平均排水强度为6 031． 3 m3 /h。
    3． 1． 2 抽水设备的选择
    根据抽水流量、扬程和设备备用容量。选择8台单台流量为1 260 m3 /h 的抽水机进行导流洞的初期抽水。
    3． 1． 3 抽水机的布置和抽水
    3． 1． 3． 1 导流洞内布置和初期抽水
    在1 号导流洞下游临时堵头前和2 号导流洞填渣渣头处各布置4 台、单台流量1 260 m3 /h 的抽水机进行导流洞的初期强排水，抽水机的布置如图1所示。当2 号导流洞临时堵头开始浇筑混凝土时，此时导流洞水位已降低较多，将布置在2 号导流洞填渣渣头处的4 台抽水机全部移除，只留下1 号导流洞的4 台抽水机进行抽水。

    3． 1． 3． 2 导流洞内经常性排水
    当2 号导流洞上游临时堵头施工完成后，此时，1、2 号导流洞下游临时堵头已施工完成，关闭2 号导流洞上游临时堵头的2 根Φ1 000 mm 排水管上的2 个蝶阀，采用1 台流量1 260 m3 /h 间隔排水。
    3． 2 导流洞临时堵头设计及施工
    3． 2． 1 1、2 号导流洞上下游临时堵头承受的水头压力
    度汛标准为100 年一遇，根据坝址施工设计洪水和坝址水位流量关系曲线及水库校核洪水位，确定导流洞上游临时堵头承压水头为90． 36 m，下游临时堵头承压水头为45． 54 m。
    3． 2． 2 1、2 号导流洞下游临时堵头长度
    根据永久堵头位置和施工条件，将1 号导流洞下游临时堵头设置在距离导流洞永久堵头下游约200 m 处，2号导流洞下游临时堵头设置在距离1、2号导流洞的连通洞下游约40 m 处，堵头断面形式如图2 所示。

    经复核计算，1，2 号导流洞临时堵头混凝土长度为7 m。
    3． 2． 3 1、2 号导流洞下游临时堵头施工
    3． 2． 3． 1 1 号导流洞下游堵头施工
    在1 号导流洞内架设脚手，形成通道，采用泵送混凝土进行水下混凝土浇筑，并在堵头中预留缺口，一次性将堵头浇筑到高程214 m。待浇筑完成后，在紧邻堵头上游搭设抽水平台，安装4 台、单台流量1 260 m3 /h 的抽水机进行抽水。最后进行预留缺口及高程214 m 以上的混凝土浇筑，采用满堂红脚手架立模，泵送混凝土分层浇筑，并在堵头高程222 m的位置预埋1 根Φ600 mm 带闸阀的通风管，当导流洞下游水位达到高程222 m 时将闸阀关闭，防止水流倒灌进导流洞，当下游水位低于高程222 m 时作为导流洞的通风途径。
    3． 2． 3． 2 2 号导流洞下游堵头施工
    在距1、2 号导流洞的连通洞下游40 m 处设置下游2 号导流洞临时混凝土堵头，采用泵送混凝土进行水下混凝土浇筑，一次浇筑至高程211 m，高程211 m以上的混凝土，采用满堂红脚手架立模，泵送混凝土分层浇筑，并在堵头高程222 m 的位置预埋1 根Φ600mm 带闸阀的通风管，其作用与1 号洞相同。
    3． 2． 4 2 号导流洞上游临时堵头长度
    由于1 号导流洞上游渗漏水不明显，且洞内来水主要是从1、2 号导流洞连通洞的通道而来，因此1 号导流洞上游不需要设置上游临时堵头，只需要在上游渗漏量较大的2 号导流洞内设置临时堵头。
    经复核计算，2 号洞上游临时堵头混凝土其长度为26 m。根据永久堵头位置和施工条件，在2 号导流洞永久堵头上游约10 m( 桩号0 + 170． 00 m) 处设置上游临时堵头。在导流洞临时堵头的封堵期间，由于堵头上游不断渗漏水，因此需要在上游临时堵头预埋钢管进行临时堵头施工期间的排水。根据前面所述渗漏流量4 752 m3 /h，且随着蓄水期间上游水头的增加，渗漏量还会增大。
    如果预埋1 根Φ1 000 mm 的排水管，得知排水量为3 108． 6 m3 /h ＜ 4 752 m3 /h，不能满足要求。经计算，确定需增设1 根直径至少为730 mm 的排水管。考虑到钢管管径的不同将影响堵头受力不均衡，因此再预埋1 根Φ1 000 mm 的排水管，考虑到导流洞底部可能存在淤泥，以及施工的方便，将2 根Φ1 000mm 的排水管对称布置在距导流洞底部1． 5m 的位置，并在每根排水管上安装抗压强度不低于1． 6 MPa 的蝶阀1 个，堵头形式如图3 所示。

    3．2．5 2 号导流洞上游临时堵头的施工
    采用泵送混凝土进行水下混凝土浇筑，一次浇筑至高程211 m，高程211 m 以上的混凝土，采用满堂红脚手架立模，泵送混凝土3 ～ 6 m 升层浇筑。
    3．2．6 临时堵头混凝土的浇筑方法
    3．2．6．1 临时堵头水下混凝土的浇筑
    在1、2 号导流洞临时堵头的仓号位置确定以后，采用脚手架搭设通道至仓号，在仓号内搭设操作平台，在操作平台上根据仓号的大小合理布置一定数量的承料漏斗，在承料漏斗的底部接导管，导管的末端距离导流洞底部约50 cm，沿脚手架搭设的通道布置泵管，在泵管将混凝土运送至承料漏斗后，控制混凝土缓慢倾入承料漏斗内，防止积存在导管内的空气不能及时排出而产生高压气囊。在混凝土浇筑过程中，应保持各导管均匀上提，且导管始终埋在混凝土内部，导管周围混凝土均匀上升，直到浇筑完毕［5］。
    3．2．6．2 临时堵头水上混凝土的浇筑混凝土输送至仓号内后，通过接管的方式将混凝土运送至仓号内的各个位置，采取常规的混凝土施工方法进行，同时加强振捣，直到混凝土浇筑完成。
    3． 3 导流洞永久堵头的施工
    3． 3． 1 导流洞永久堵头的开挖
    当1 号导流洞下游临时堵头和2 号导流洞上下游临时堵头混凝土浇筑完毕，经过常规抽水，洞内积水在20 ～ 30 cm 左右时。
    为了增大永久堵头与围岩间的结合力，在永久堵头原已衬砌混凝土的部位进行了底板、左右边墙衬砌混凝土的清除及岩体的开挖，对顶拱只清除了原衬砌混凝土，对底板混凝土设置插筋。导流洞衬砌混凝土及基岩齿槽开挖施工均自上而下进行，每个永久堵头分3 次爆破，即左侧墙、右侧墙、底板。开挖时首先凿槽将衬砌混凝土，分割成2 m × 2 m，割断内部钢筋后采用手风钻造孔，乳化炸药小药量爆破，导流洞基岩齿槽开挖最厚为1．5 m，采取光面爆破［6］一次成型的方法，导流洞侧墙采用手风钻造孔，底板采用高风压钻机钻孔，乳化炸药间隔装药爆破，爆破参数根据实际爆破效果稍作调整，确保开挖后的断面符合图纸要求。
    3． 3． 2 导流洞永久堵头的混凝土的施工
    3． 3． 2． 1 永久堵头挡水墙的布置
    为了保证永久堵头混凝土在干地施工，须在1、2 号导流洞永久堵头上游3 m 处各设1 道混凝土挡水墙，挡水墙底部埋设1 根Φ300 mm 钢管通过永久堵头，将上游来水引排至永久堵头下游，并在通过永久堵头的钢管末端设1 个Φ300 mm 闸阀，在永久堵头最后一层混凝土前关闭闸阀，混凝土全部浇筑完毕后将钢管进行灌浆封堵。
    3． 3． 2． 2 永久堵头混凝土的施工
    混凝土工程按以下工序进行施工: 基岩面、施工缝面处理→钢筋制安→结构缝泡沫板安装→模板安装→预埋件安装→冷却水管铺设→混凝土浇筑→养护及现场清理。
    ( 1) 冷却水管的铺设
    为了进行混凝土的温控措施，尽快使堵头混凝土达到灌浆温度要求，须在堵头混凝土施工过程中预埋冷却水管进行通水冷却。
    冷却水管采用外径3．2 cm、内径不小于28 cm的高密度聚乙烯冷却水管，壁厚2 mm，导热系数1．66 kJ /( m． h． ℃) ，在仓内布置成蛇形管圈。冷却水管按3 m( 水管垂直间距) × 1．5 m( 水管水平间距) 布置，距堵头上下游及导流洞周边1 m。冷却水管引入灌浆廊道，做到排列有序，避免过于集中引起混凝土局部过冷，并作好冷却水管的编号记录。同时，引入廊道的管口朝下弯，管口长度不小于15cm，并对管口妥善保护以防止堵塞。
    ( 2) 混凝土的浇筑
    1) 混凝土的分层
    高程206．2 ～ 219．5 m 采用填筑临时入仓通道自卸车入仓通仓浇筑; 高程219．5 ～222．5 ～ 224．6m 采用泵送混凝土浇筑，永久堵头断面形式及分层施工如图4 所示。

    2) 混凝土的施工   混凝土浇筑采用平铺法进行施工，浇筑层控制在30 ～ 50 cm。混凝土浇筑须保持连续性，浇筑允许间歇时间通过试验确定，如因故超过允许间歇时间，但混凝土能重塑者，可继续浇筑; 如局部初凝，但未超过允许面积，则在初凝部位凿毛，将凿出物清除仓面后，在初凝部位铺水泥砂浆或小级配混凝土后可继续浇筑; 若初凝面积超过允许面积，则应作停仓处理。
    ( 3) 混凝土的养护
    在每仓混凝土收仓后，采取流水、洒水等方式进行混凝土养护，经常保持混凝土表面湿润。
    4· 导流洞封堵施工存在的不足之处
    ( 1) 临时堵头长度的计算偏于保守，采取的是校核洪水位，另外，在取值中取了最小值，增大了临时堵头的长度，2 号导流洞上游临时堵头的计算还附加上了一定的安全系数，使其长度更加增大，使工程费用大大增加。
    ( 2) 永久堵头施工过程中，为了减少空气污染，使得根据规范要求需要焊接的钢筋全部采取搭接处理，在一定程度上降低了工程施工质量。
    ( 3) 虽设置了一定的通风设施，但洞内的空气质量仍较差，损害了施工及管理人员的健康。