彭水水电站导流洞混凝土封堵施工.pdf

西北 水 电 2 0 1 4年 第 6期 9 7 文章编号 ： 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 9 7 0 4 彭水水 电站导流洞混凝 土封堵施工 高 鄂湘， 王 刚 ( 中国水利水电建设工程咨询西北有限公司， 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘要： 在彭水水电站大坝导流洞永久堵头的封堵过程中， 由于2号导流洞闸门下游渐变段出现大量漏水的现象， 渗水量大约为 1 3 m 3 s ， 造成洞内积水 ， 为此采取在永久堵头上下游设置混凝土临时堵头挡水， 确保永久堵头干地 施工 。 关键词 ： 导流洞； 封堵 ； 施工法； 综述； 彭水水电站 中图分类 号 ： T V 5 5 1 文献标识码 ： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 - 2 6 1 0 2 0 1 4 0 6 0 2 5 P l u g g i n g C o n s t r u c t i o n o f D i v e r s i o n T u n n e l ， P e n g s h u i Hy d r o p o w e r P r o j e c t GA0 E xi a n g，W ANG Ga n g ( C h i n a H y d r o C o n s u l t i n g E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n ， N o r t h w e s t B r a n c h ， X i a n 7 1 0 0 6 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： D u r i n g t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e p e r m a n e n t p l u g f o r t h e d i v e r s i o n t u n n e l o f P e n g s h u i H y d r o p o w e r P r o j e c t ， l e a k a g e i n a l a r g e q u a rt t i t y o c c u r s a t t h e t r a n s i t i o n s e c t i o n a t t h e d o wns t r e a m o f t h e Di v e r s i o n Tu nn e l No 2 g a t e，r e s u l t i n g i n wa t e r a c c u mul a t e d i n t he t un n e 1 T h e s e e p a g e fl o w i s a b o u t 1 3 m s Th e r e f o r e t h e t e mp o r a r y c o n c r e t e p l u g s a r e p r o p o s e d t o b u i l d O 1q b o t h s i d e s o f t h e p e r ma n e n t p l u g t o r e t a i n i n g t h e s e e p age S O t h a t t h e p e rm a n e n t p l u g c a n b e c o n s t r u c t e d i n d r y c o n d i t i o n Ke y w o r d s ： d i v e r s i o n t u n n e l ； p l u g g i n g ； c o n s t r u c t i o n m e t h o d ； g e n e r a l d e s c r i p t i o n ； P e n g s h u i H y d r o p o w e r P r o j e c t 1 工程概况 号导流洞全长为 8 8 6 6 3 m 。 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 1 O个梯级电站。坝址控 制流域面积约为 6 9 0 0 0 k m ， 占乌江流域的7 8 5 。 坝址多年平均流量为 1 3 0 0 m 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 2 9 3 m， 大坝坝顶高程为 3 0 1 5 m， 最大 坝高为 1 1 6 5 m， 电站装机为 1 7 5 0 MW， 装机 5台， 多年平均发 电量 6 1 2 4亿 k wh 。 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 4 5 m， 断面形状为 1 4 6 mX 1 6 6 m 的平底马蹄形 ，1号导流洞全长为 1 3 0 7 8 6 8 m， 2 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 0 0 8 作者简介 ： 高鄂湘( 1 9 6 9 一) ， 男 ， 湖 北省宜 昌市人 ， 高级工 程师 从事水电工程监理工作 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 2 0 0 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 6 0 0 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 1 8 4 2 1 8 6 7 m。 。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 1 5 0 m m， 经现场量测 ， 渗水量大约 在 1 3 I T I 。 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 9 8 高鄂湘 ， 王刚 彭水水 电站导流洞混凝土封堵施工 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 1 8 4 2 1 8 6 7 m ， 另外加上 4 7 5 2 m h的渗水量 ， 平均排水强度为 6 0 3 1 3 m。 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 2 6 0 m 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 2 6 0 m 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。 意 、 l 一 号 导 流 洞 黼 下游临时堵头 、 4台2 6 o m 抽水机 填渣段 2 号导 j f E 洞馏圃嘲豳 蹦 图 1 抽水机 的布置 图 单位 ： m 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 Ol 0 0 0 m F l l 排水管上 的 2个蝶阀， 采用 1台流量 1 2 6 0 i n 。 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 1 0 0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 9 0 3 6 m， 下游 临 时堵 头 承压水 头 为 4 5 5 4 I I 1 。 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 2 0 0 I I 1 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 4 0 m处 ， 堵头断面形式如 图 2所示 。 图 2堵 头 断 面形 式 图 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 2 1 4 1T I 。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 2 6 0 m h的抽水机进行抽水。最后进行预留缺 口 及高程 2 1 4 1T I 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 2 2 2 m 的位置预埋 1 根 0 6 0 0 I n m带闸阀的通风管 ， 当导流 洞下游水位达到高程 2 2 2 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 2 2 2 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 4 0 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 2 1 1 m， 高程 2 1 1 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 2 2 2 m的位置预埋 1 根 O 6 0 0 I Y l m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 西 北水 电 2 0 1 4年 第 6期 度 为 2 6 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 1 0 m( 桩号 0 + 1 7 0 O 0 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 7 5 2 m 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 01 0 0 0 m m 的排水管， 得 知排水 量为 3 1 0 8 6 m h 4 7 5 2 m h ， 不能满足要求。经 计算 ， 确定需增设 1根直径至少 为 7 3 0 m m 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 Ol 0 0 0 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 0 1 O 0 0 mm的排水管对称布置在距导流洞底部 1 5 m的位置， 并在每根排水管上安装抗压强度不低 于 1 6 MP a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 2 1 1 m， 高程 2 1 l 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 图 3 堵头形式图 高程 ： mm； 尺寸 ： c m 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 5 0 e m， 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 。 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 2 0 3 0 c m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 rex 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 J 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孑 L ， 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 0 3 0 0 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 0 3 0 0 m m 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。 1 0 0 高鄂湘， 王刚 彭水水 、乜站导流洞混凝土封堵施 工 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 缝面处理一钢筋制安一结构缝泡沫板安装一模板安 装一预埋件安装一冷却水管铺设一混凝土浇筑一养 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 c m、 内径不小 于 2 8 c m 的高密度 聚 乙烯冷却 水管 ， 壁厚 2 mm， 导热 系数 1 6 6 k J ( m h o C) ， 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 i n ( 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 1 5 ( 3 1 1 1 ， 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 2 0 6 2 2 1 9 5 m采用填筑临时人仓通道 自卸车入仓通仓 浇筑 ； 高程 2 1 9 5 2 2 2 52 2 4 6 1T I 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 3 0 5 0 C l T I 。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 X Z 22 2 2 2 。 至 l 旦 ： 2l 。 5 2j 2 ： _2 0 9 5 2 Q ；2 图 4永久堵头断面形式及分层施工图 高程 ： m m； 尺寸 ： c m 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 。 5 结语 彭水水电站导流洞封堵出现大量漏水的现象在 国内水 电站来说实属罕见 ， 封堵过程中施工难度大。 采用临时堵头挡水 ， 进行永久堵头施工 ， 经过五年 的 运行 ， 永久堵头施工质量可靠 ， 运行正常。 参考文献 ： 1 孙东坡 水力学 M 郑州 ： 黄河水利 出版社 ， 2 0 0 9 2 S L 2 7 9 2 0 0 2 ， 水工设计隧洞规范 S 北 京 ： 中国水 利出版社 ， 2 0 0 3 3 颜宏亮， 于雪峰 水利工程施工 M 郑州： 黄河水利出版社， 2 0 0 9 4 D L T 5 1 3 5 2 0 1 3， 水 利水 电工 程爆 破施 工技 术规 范 S 北 京 ： 中国电力 出版社 ， 2 0 1 3 5 D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 ， 水工混凝 土施工规 范 S 北京 ： 中 国电力 出版社 ， 2 0 0 1 6 D L T 5 1 6 9 2 0 1 3 ， 水工混凝土钢筋施工规范 S 北京： 中国 电力出版社 ， 2 0 1 3 7 刘宝平 ， 马斌 强 渗漏量大 的导流洞封堵施一 技术 J 西北水 电， 2 0 1 3， ( 3 ) ： 4 2 4 5 8 春光魁 ， 伍鹤皋 ， 杨鑫平 马来西亚 巴贡水 电站导 流洞封堵 设 计计算 J 西北水 电， 2 0 0 6。 ( 0 2 ) ： 2 5 2 7， 3 3