水电站导流洞堵头施工

天生桥一级水电站导流洞堵头施工 1 概 述

天生桥一级水电站大坝和厂房施工期利用导流隧洞和放空隧洞导流,布置于河槽左岸的两条导流隧洞,进口底板高

程637.00m,洞身断面是修正马蹄型,净空尺寸为宽13.5m、高13.5m. 施工后期,水库开始蓄水前,应对导流洞进行封堵.

导流洞虽属临时建筑物,但导流洞堵头却是永久性挡水建筑物,与大坝有同等的重要性,属一级建筑物,它的安全与否与大坝蓄水、厂房按期发电息息相关.

天生桥面板堆石坝设计坝高178m,导流洞位置很低,堵头将承受150m以上的水头压力,正常水位作用于堵头的总水平推力约2.1万t.堵头位于洞身的中前部,1号洞和2号洞堵头前缘桩号为0+330和0+386 .为增加堵头稳定性,方便施工,采用预留“瓶塞\"型堵头方案.堵头地质为Ⅲ类围岩,是导流洞中最好洞段,围岩的饱和抗压强度为25--35MPa,但完整性好,声波速度达到4000 m/s以上.

初设时堵头段长为40 m,设计优化为21m,堵头横断面亦为修正马蹄型,最大净空尺寸为:宽×高=15.7m×15.6m.从迎水面下游7m开始,在墙头中间布置14m 长的灌浆廊道,其断面为城门型,宽×高=5.0m×4.5m,设计混凝土标号为C20、W8,设计混凝土量为2×3025m3,配置构造钢筋,钢筋量为30 t(见附图).

2 堵头施工及质量控制

2.1 混凝土施工

导流洞工程于1997年12月15日下闸挡水之后,进行下游导流出口围堰堆筑,洞内排水,1998年1月30日浇筑前准备工作就绪.21m长大体积混凝土浇筑,采用泵送混凝土,分6层进行浇筑.层厚分别为:1.5m, 2.0 m,2.25m,3.0 m,3.85m和3m,各层间隔5--6d,混凝土初凝后进行表面冲水养护,终凝后冷却管通水,对于层厚小于2.5m者,每层埋设φ25mm、1.5m×1.5m间距的冷却蛇型管；层厚大于2.5m者,每层埋设2层水管,共铺设9层冷却水管,混凝土施工从1998年1月31日至1998年3月25日.

为了便于接缝灌浆,对原隧洞衬砌混凝土,采用风砂枪对混凝土表面进行刷毛,风压为0.7--0.9MPa ,使老混凝土形成深度较小的刷毛面.

为保证顶拱混凝土浇满,最后3m仓位分3段立模,安两条尾管,用泵送混凝土连续施工.

2.2 混凝土施工质量控制

从原材料抓起,人工砂取样8组,细度模数在2.76-3.5之间,平均为3.145水泥采用湖南石门水泥厂生产的425号低热膨胀水泥,并掺30%的田东粉煤灰.对水泥和粉煤灰都做了试验,水泥合格,田东粉煤灰达到国家二级粉煤灰的标准.混凝

土配合比为: 水:胶:砂:石=0.57:1:3.186 :3.743.实际每方混凝土用量:水泥196kg、粉煤灰84kg,含砂率46%,外加剂采用RC-1,掺量为0.15%--0.2%.

堵头段混凝土抗压试验共取样69组,平均抗压强度为27.4MPa,最小压强19MPa,离差系数Cv =0.154 ,混凝土保证率96%,泵送混凝土坍落度平均为11.8cm.抗渗取样2组,抗渗等级分别为W12和W8,满足设计要求.

3 仪器埋设及混凝土温度控制

观测仪器是指导施工的主要依据,在混凝土施工期间用温度计指导混凝土冷却,后期用测缝计指导接缝灌浆,用渗压

计检查接缝浆的质量。46组仪器的埋设,随着混凝土浇筑进行埋设保护,于1998年3月25日完成,其中测缝计7支、渗压计

4支、应变计25支、无应力计2支、温度计8支,除顶拱处1支测缝计暴模损坏外,其他45支运行正常.整个堵头段混凝土的

最高温度为31.95--27.05℃.预埋的冷却水管于混凝土浇后4h进行河水冷却,到1998年4月14日起,为加快混凝土的冷却进水温度和混凝土自身温度之差控制在20℃左右.采用9--10℃制冷水,通水流速在1.5--2m/s之间,到6月2日,在当时围岩温度20--21.6℃的工况下,混凝土温度平均达到16.45℃,基本满足设计要求15℃的情况下进行接缝灌浆.

从测缝计5月29日反映:高程637.18m组,开合度为0.73mm；高程647.68m组,开合度为1.13mm；高程649.68m组,开合度为1.23mm；高程635.18组,开合度为0.02mm(洞底)；高程649.18m组,开合度为0.22mm ；高程642.43m组,

开合度为1.28mm,除洞底外的其他测缝计表明缝张开度为0.73--1.28mm之间,在张开度趋于稳定的工况下,经管、监、设、施验收同意,于6月2日和5日进行1号、2号堵头段接缝灌浆.

4 灌浆工程施工

根据设计要求,每个堵头段打孔114个,分9环进行,堵头段前6环每环15个孔,后3环每环8个孔,固结灌浆打孔深度为进入岩体10m(两序),灌浆压力为2.5MPa；堵头下游延伸段19m长,布7环,每环8个孔,固结灌浆打孔深入岩体5m(一序),灌浆压力为1.5Ma；接缝、封堵灌浆压力为0.4MPa.

采用的灌浆顺序是：回填灌浆→固结、防渗补强灌浆→接缝灌浆.

4.1工程量情况

1号洞:固结灌浆打孔112个,水泥用量84.6t,打孔1178.2m,单耗71.8kg/m；2号洞:固结灌浆打孔170个,水泥用量153t,打孔1483m,单耗103.2kg/m.

4.2 回填灌浆

1号洞:水泥用量48.34t,砂17.35t；2号洞:水泥用量212.6t,砂29.47t。

4.3 接缝灌浆

1号洞:水泥用量18.2t；2号洞：水泥用量18.8t.

4.4 检查孔

1号洞:3个,渗水率最大0.1Lu,最小为0；2号洞:3个,渗水率最大为0.7Lu,最小为0.

堵头段的灌浆工程除补强、回填和固结灌浆按设计要求进行之外,最关键就是接缝灌浆,它是关系到围岩、原衬砌混

凝土、新浇堵头混凝土三位一体联合受力的关键,根据仪器的测试在围岩温度21℃,混凝土温度为16.45℃的工况下,周边缝张开度在0.73--1.28mm的情况下进行,先采用扫孔深入围岩0.5m,用两台高压灌浆机,同时廊道两侧,从底部向上,用80%的灌浆压力压水冲洗,压力为0.4--1.5MPa,当每孔的清水出来之后,根据通水情况划分接缝灌浆区域,确定灌浆程序.

通水后确定,一个堵头段为一个区,同时用两台灌浆机从底部灌起,每个孔出浆浓度基本一致时将该孔封上,浆液继续上升直到顶拱灌浆孔流出浓浆为止,并闭浆8h以上.为了防止缝的张开度不连续,对每个孔都重新打开补灌,最终两个堵头的11个检查孔达到设计要求.

从声波检测表明,1号洞堵头固结灌浆前平均波速44OOm/s,灌后提高到4700 m/s；2号洞堵头固结灌浆前平均波速4350 m/s,灌后提高到4450 m/s.总的提高率为2.3%--7.0%,灌前波速小于4000 m/s的低速区已全部消失,达到了预期目标.

总之,堵头段工程是天生桥一级水电站大坝蓄水的一道重要防线,属于一级挡水建筑物,关系到整个工程的安全.所作的每道工序都严格按照设计的要求、监理的指示进行,精心设计,精心施工,该工程是合格的.同时还可以利用现有埋设仪器资料进行分析,为大坝蓄水安全提供依据.