小湾水电站导流底孔-中孔封堵施工关键措施研究

小湾水电站导流底孔中孔封堵施工关键措施研究摘要：小湾拱坝导流底孔、中孔封堵施工难度大、工期紧，质量要求高，通过采取特殊的封堵浇筑工艺和灌浆措施，取得良好的施工效果。关键词：小湾拱坝导流底孔、中孔封堵技术中图分类号：TV642.4文献标识码：A文章编号：1工程概况小湾水电站位于云南省南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，电站装机容量4200MW，属大（1）型一等工程，该工程由混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成，最大坝高292.0m。小湾水电站双曲拱坝共设2个导流底孔、3个导流中孔。导流底孔封堵体长为72m，导流中孔封堵体长为66m，宽度均为6m，高度为7.155m～9.017m，封堵堵头分为三段施工，每段分三层浇筑，堵头混凝土采用缆机喂料至闸墩、泵送混凝土至仓面。堵头灌浆分为回填灌浆和接触灌浆，采取预埋管路方式进行灌浆。导流底孔、中孔封堵工程条件复杂、施工难度大、质量要求高。2封堵混凝土浇筑及温控2.1封堵混凝土浇筑特殊工艺措施⑴顶仓浇筑第7页共7页 采用临时施工缝或使用快易收口网（免拆模板），将顶仓划分为2～3个小仓号进行浇筑，有利于施工人员观察浇筑情况。根据施工计划安排首先进行的是1#导流底孔封堵施工，施工中将A段顶仓25m长仓号分为了2个小仓号浇筑，在9m的部位设置施工缝。在前端9m的小仓号内，又在上游止水以下0.5m左右部位布置快易收口网，快易收口网底部露出1m左右空间方便人员进出。实际施工中发现，在收口网底部预留人员进出通道会使收口网前部的混凝土流出，不利于人员操作。在随后进行的2#导流底孔和1#～3#导流中孔顶仓混凝土浇筑中进行了工艺改进，直接采用快易收口网将25～30m左右的长仓号分为每段长8～10m的3小段，分段连续浇筑。快易收口网布置时仅在顶部钢筋网下，孔口中间部位预留40cm×50cm的进人孔。进人孔以下浇筑二级配混凝土，人工在仓面直接进行振捣；混凝土浇筑至进人口高度时施工人员退出，并将进人孔封闭加固，仓号改为一级配混凝土浇筑，人工将振捣棒插入预先埋设的导向笼对混凝土进行振捣，导向笼安装间排距以振捣棒的有效振捣半径为准；混凝土浇筑至顶部钢筋网时，此时已不具备人工振捣条件，改用高流态自密实混凝土浇筑。施工中，应保证快易收口网的有效加固，防止出现从收口网周面溢出混凝土或收口网倾倒的情况，以确保施工安全，并避免污染后段仓面。⑵反弧段浇筑导流底中孔A段堵头顶仓前部为反弧段结构，保证混凝土填充高度，从而有效包裹第一道止水片，是确保回填灌浆施工质量的关键。第7页共7页 1#、2#导流底孔A段上游面距离封堵门约2.5m，利用空腔在顶层混凝土设置外挑100cm牛腿，牛腿顶部模板采用扣槽的方式镶入坝体混凝土内。上游立面模板主要采用P6015钢模板，局部采用P3015和P1015模板，并通过凿槽将模板嵌入顶板混凝土内约5cm，嵌入模板与槽壁间隙采用环氧砂浆封堵严密，模板间隙及拉杆孔采用焊接进行封闭，保证浇筑和后期回填灌浆过程中模板的封闭性（见图1）。图1反弧段上游模板安装1#、2#导流底孔位于坝体1060m高程检查廊道下部。施工中，自孔口顶板反弧段紫铜止水上游侧中心线至1060m高程检查廊道钻设1个φ110mm回填孔，并在反弧段最高处设置一根φ48mm排气管。A段堵头顶仓混凝土第一小段浇筑完成后，立即采用0.4：1砂浆对反弧段脱空部位进行回填，确保反弧段充填密实。同时，考虑到反弧段浇筑时采用高流态自密实混凝土，又在上游两侧止浆铜片的前、中、后部位增加6根φ48mm排气（回浆）管，在浇筑完成后进行小量灌浆，确保止浆铜片包裹效果。（见图2）图2回填砂浆孔和排气管1#～3#导流中孔堵头改为紧贴闸门浇筑，施工中在距离反弧段顶板15cm处安装3根φ48mm观察管，并接引至仓号末端。混凝土浇筑过程中安排专人进行观察，观察管出浆后，证明上游反弧部位已基本充填饱满，再泵送1～2m3混凝土料后即可结束混凝土浇筑。然后利用0.4：1砂浆进行倒灌。2.2止水安装第7页共7页 A段堵头是保证导流底中孔堵头体稳定及防渗的关键，由于没有采取坝体混凝土浇筑时预埋止水的措施，堵头施工时采取了多种止水安装措施。⑴1#、2#导流底孔，铜止水设置型式为L型，采用“2片复合胶+1层橡胶垫片+铜止水+2片复合胶+[8槽钢+M12膨胀螺栓”方式进行加固，安装方便。但混凝土浇筑过程中产生的扰动，会破坏止水的密封性，降低止浆、止水效果。⑵1#～3#导流中孔，铜止水改为全断面嵌入式安装方式。在原周边混凝土上切倒梯形槽（上口宽35cm、下口宽15cm、深30cm），铜止水安装就位后采用环氧砂浆将槽体回填平整。环氧砂浆一次铺设厚度一般不得大于2cm，采用人工反复挤压、抹平，返浆后再铺设下一层，以保证环氧砂浆的密实度和层间良好结合。采用该方法回填工艺要求高、工期长，且费用昂贵。受现场施工条件影响，施工中槽内积水始终无法完全排除并保证槽壁干燥，降低了环氧砂浆与槽体的粘接强度，回填完成后出现渗水情况，采用环氧树脂类化学灌浆进行处理后到达止水效果。针对这一情况，改用一级配细石混凝土进行槽体回填，并在槽体上下游侧接触面及两道铜止水中间预埋φ20mm灌浆管，预埋灌浆管间距分别为20cm、80cm。槽体回填完毕后，先对上下游侧接触面进行环氧树脂类化学灌浆处理；堵头混凝土浇筑完毕，回填灌浆施工前对铜止水之间进行环氧树脂类化学灌浆处理。采用该措施，既加快了施工进度，又能确保铜止水的密封性，起到了良好的效果。第7页共7页 2.3温度控制措施⑴出机口温度控制。设计出机口温度为9℃，机口温度超过11℃即废料。为保证出机口温度，必须降低骨料的温度，控制在3～5℃比较合适，过冷可能会引起冻仓，影响打料。过多的通过加冰控制出机口温度会导致混凝土温度回升过快。小湾采用2座楼交替供料，提前做好骨料预冷工作，出机口温度合格率较高，达到95%以上。⑵合理控制打料间隔时间，减少运输过程温度损失。必须根据缆机运行速度和仓面强度以及实际供料能力，合理安排打料时间。小湾采用9m3卧罐供料，每罐装6m3混凝土，每小时缆机吊运3~4罐，混凝土入仓强度为20m3/h左右。拌合楼按此强度控制打料。⑶采用黑铁管做冷却水管，提高了材料的导热系数，同时各层冷却水管也可兼做仓内人员的操作平台。⑷在顶层混凝土加密冷却水管布置，尤其在顶部钢筋网部位必须布置冷却水管，有效控制高流态自密实混凝土的温升。⑸最高温度出现以前，进行低水温（10～12℃）、大流量（30～50L/min）通水。一旦最高温度出现，立即减小通水流量，防止受库水和已达到稳定温度的坝体混凝土影响，降温速率过快。采取上述措施后，封堵混凝土内部最高温度总体满足要求。3封堵堵头灌浆施工3.1回填灌浆及接触灌浆施工第7页共7页 原设计在封堵体顶拱布置有回填灌浆系统（混凝土浇筑7天后灌浆），在边墙和顶拱布置有接触灌浆系统（混凝土完成二期冷却后灌浆），两套系统布置形式基本一样，全部采用预埋管的形式。这种布置方式必然导致进行回填灌浆时浆液会串至接触灌浆系统内，对后期进行接触灌浆有影响。针对上述情况，现场采取了以下措施：①在每段堵头上下游止水之间设置一道水平止水，水平止水布置在顶拱以下1m处，与上下游止水相连接。这样可以防止边墙的接触灌浆系统被回填灌浆影响，同时两侧墙接触灌浆时浆液不会串至顶拱，保证了灌浆质量。②区别对待回填灌浆、接触灌浆的出浆支管和排气支管。实际施工中，回填灌浆出浆支管紧贴老混凝土面，排气支管升入老混凝土2cm；接触灌浆出浆支管升入老混凝土5cm，管口用铁皮做喇叭状砂浆封闭，排气支管升入老混凝土5cm。通过这一措施，降低了两类灌浆管路互串的可能性。③回填灌浆过程中，一旦出现浆液从接触灌浆管路中串出的情况，立即结束灌浆，对接触灌浆系统进行全面冲洗，保证进浆及排气主管路畅通。④1～3#导流中孔A段堵头15m长，在采用预埋管的方式进行接触灌浆的基础上,设计优化布置了一条12m的灌浆小廊道，进行廊道内补充接触灌浆施工，此方法的应用解决了两套灌浆系统干扰的问题。4结束语⑴使用快易收口网分段浇筑，有利于施工人员近距离观察混凝土浇筑情况，提高混凝土充填率，值得推广。⑵第7页共7页 止水片的安装至关重要，关系到堵头的抗渗性、稳定性，坝体混凝土浇筑时在导流孔内预埋止水片，既能保证止水质量，也可方便后期封堵施工。⑶在封堵体内布置小廊道，可以有效解决灌浆系统之间的干扰问题，但也会增加封堵施工周期，采用时应综合考虑，建议仅在关键部位设置。⑷采用堵头体紧贴闸门浇筑的方式，使闸门成为堵头体参与挡水，灌浆封闭后也可有效防止高压水进入坝体。第7页共7页