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摘 要 通过介绍牛都水电站导流洞堵头施工的研究,探讨堵头施工的有效策略,对同类型的工程有借鉴意义.
关 键 词 水电站；导流洞；堵头施工；借鉴意义
中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0067-02
1.工程概述
牛都水电站位于贵州省正安县土坪镇境内,为芙蓉江干流梯级开发的第,坝址以上流域面积165 km2,多年平均流量34.2 m3/s,水库正常蓄水位608.4 m,相应库容2780万m3/s,装机容量20 MW,年平均发电量0.7亿kWh.
导流洞进口设临时封堵预制混凝土叠梁门,轴线桩号0+151.50～0+166.50段设长15 m的永久封堵混凝土堵头.导流隧洞断面型式采用城门洞型,隧洞开挖净高7.53 m,底宽7 m,侧高5.43 m,顶拱半径3.46 m,顶拱中心角120.
2.导流洞下闸封堵经过
导流洞下闸封堵施工计划将在下闸验收完成后进行.施工程序如下：
施工准备→进口叠梁闸门下闸及砼浇筑→导流洞出口围堰外侧排水→引水钢管埋设和粘土围堰施工→堵头砼施工→固结灌浆施工→回填及接缝灌浆施工→帷幕灌浆施工.
自2012年12月31日成功实现下闸蓄水后,随即开始堵头施工的准备工作,于2013年1月13日完成堵头的混凝土浇筑,1月25日全面完成所有的设计任务.
3.导流隧洞堵头施工方案
根据堵头设计要求,结合工程实际,自2012年10月23日开始,多次开展了导流洞下闸封堵施工方案的专题讨论会,参与人员有项目业主、设计、监理及施工单位相关人员等.其中,结合工程施工实际,进一步完善了封堵施工措施.原计划永久堵头按两段浇筑施工,第一段长度6.0 m,第二段长度9.0 m,要求在第一段堵体的回填及接触灌浆施工完毕后再进行第二段堵体浇筑,大体积混凝土温度控制采用降混凝土低入仓温度和在堵头混凝土浇筑中埋设适量的冷却水管.经充分论证和协商,对原设计方案进行了优化,取消进口排气孔、冷却水管、接触灌浆及第一段固结灌浆施工等.
4.堵头封堵施工主要技术措施
4.1 永久堵头施工临时围堰
洞内永久堵头上、下游侧的临时围堰主要拦截和引排进口叠梁门和洞身山体围岩的渗水.围堰采用粘土编织袋堆筑,堰体之间设250 mm的排水管.导流隧洞堵头部位属灰岩,岩石完整,洞身未衬砌.挡水围堰高度暂按2.0 m考虑,梯形断面,顶宽1.0 m,两侧坡比1：1.0.粘土编织袋在土料场取料,人工装袋后采用自卸汽车运输至导流隧洞出口堆放,施工时采用自卸汽车或装载机运至堵头前由人工进行围堰填筑,围堰粘土编织袋备料约50 m3.为防止下游河水倒灌进入导流隧洞,导流隧洞出口采用土石弃碴填筑临时围堰,围堰高度高于河床常水位且满足进出洞交通要求即可,土石碴填筑约100 m3.
4.2 模板施工
导流洞堵头砼浇筑模板约100 m2,上游侧采用钢管搭建支撑排架管,由于导流洞封堵后堵头上游侧模板无法拆除,故上游面模板、支撑排架不作拆除.堵头模板采用木模板拼装,钢管架支撑,斜拉锚固和对拉方式固定,外部采用排架支撑,内侧固定在洞身底板的插筋上.下游模板在砼龄期达到规范要求后对模板进行拆除.
4.3 砼拌合、入仓及运输
为加快堵头施工,根据现场实际情况,在坝左岸615.5 m高程布置两个270 mm直径的孔直达堵头顶部,大大的减少了混凝土运输距离和时间,有力的降低了混凝土运输的不安全因数,砼均采用左岸大坝砼拌合楼拌制,罐车运输至孔口处入仓.
4.4 封堵砼浇筑
1）封堵堵头砼采用二级配28d龄期的C20常态砼,砼浇筑工程量约730 m3.
2）砼浇筑铺料间隔时间最长不得超过4 h,两班制施工,因分段、停电或其他原因造成仓内砼初凝按施工缝处理.混凝土浇筑分层厚度40 cm左右,用插入式振捣器振捣密实.
3）砼浇筑主要采用插入软轴式电动振捣器进行振捣,对不易振捣的部位采用人工插钎进行振捣.在振捣过程中应注意防止模板位移,并对排水管周围的砼应加强振捣.根据水工砼施工规范,振捣时间以砼不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆时为标准.
4）将第一段堵体的回填及接触灌浆施工完毕后再进行第二段堵体浇筑,在第二段堵头砼浇筑前,必须将第一段堵头砼表面进行凿毛及冲洗处理,并在接缝部位设置止浆片,止浆片必须表面光滑清洁,不留孔洞.
5）施工缝处理：本工程导流洞封堵体总长15 m,根据规范要求,堵头不设横缝,施工中分段浇筑,分段的接缝按施工缝处理.施工缝采用人工凿毛后采用压力水冲洗,冲洗应达到的标准为冲去乳皮和灰浆,直到砼表面积水由浑变清为止.
4.5 固结灌浆施工
本工程导流洞封堵段洞身未衬砌,封堵前对堵头段洞身围岩松散岩石进行清除,并对堵头段洞身围岩进行固结灌浆,灌浆进尺约360 m,固结灌浆孔深3.5 m～4.0 m,孔径50 mm,间距2.0 m,排距3.0 m,灌浆压力根据工程类比或现场试验确定,正常情况下孔口压力为0.7 MPa～1.5 MPa,但不得引起围岩变形.
1）钻孔：导流洞内为无盖重固结灌浆,钻孔采用YT-28手风钻钻孔,孔径为Ф50 mm,固结灌浆按1个次序进行凿孔,每孔深入基岩不低于3.5 m,要求钻孔时垂直于岩面.
2）固结灌浆：采用一次灌注；灌浆水灰比根据试验确定,正常情况可采用1：1、0.8：1、0.5：1三个比级.灌浆主要参数,固结灌浆孔孔径按50 mm考虑.灌浆孔按梅花型布设,间距2.0 m,排距3.0 m,灌浆压力根据现场试验确定,在规定的压力下,灌浆孔段注入率不大于0.4 L/min时,延续30 min即可结束.
4.6 回填灌浆施工
导流洞封堵完毕后对顶拱与围岩间进行回填灌浆,混凝土达到70%设计强度后进行回填灌浆施工.灌浆管预埋至下游堵头外侧,待堵头砼达到规范要求后进行灌浆施工.堵头段回填灌浆约130 m2.灌浆孔口压力按0.3 Mpa～0.5 Mpa考虑,实际压力可根据堵头砼强度及围岩条件进行调整.
1）施工工艺：钻孔→灌浆→封孔→质量检查.
2）回填灌浆施工：回填灌浆孔采用手风钻钻孔,开孔孔径为ф50 mm,孔深保证进入岩石10 cm.回填灌浆采用纯压式灌浆,保证连续进行,结束条件为在规定压力下灌浆孔停止吸浆后延续灌注5 min,即结束灌浆.灌浆孔灌浆完毕后,按规定使用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实,保证孔口压抹齐平.
3）对于洞室衬砌时顶部预留的孔洞,灌浆时用木塞塞死,待回填灌浆结束,水泥浆具有一定强度后,将木塞取下,用干硬性水泥砂浆封堵.
4）回填灌浆质量检查：在该区段回填灌浆结束后7d进行,检查孔数量为灌浆孔总数量的5%,采用钻孔注浆法,向孔内注入2：1的浆液,压力为灌浆压力,标准为初始注入量不超过10 L,即认为合格.
4.7 帷幕灌浆施工
36～39#帷幕灌浆孔穿过导流洞深入洞底,位置穿过封堵段,设计要求在导流洞堵头砼施工完成后再进行施工.施工方法在此不再叙述.
5.施工质量
本水电站导流洞堵头施工,历时25日完成.经现场质量检查与堵头仪埋资料分析,堵头施工质量基本满足设计标准,达到水电站运行的要求.
6.结束语
贵州芙蓉江牛都水电站导流洞下闸蓄水和堵头施工,通过大量的优化和采取相应的技术措施,历时25天圆满完成各项设计任务,工程质量满足设计要求,经过一年来的运行,没有异常现象,在同类型工程中具有一定的借鉴意义.