糯扎渡水电站导流洞闸门封堵水下混凝土加固技术.pdf

水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第3期 糯扎渡水电站导流洞闸门封堵水下 混凝土加固技术 董立安 ，李小明 ( 中国水利水电建设工程咨询西北公 司，陕西 西安7 1 0 0 7 5 ) 摘要 ：为确保糯扎渡水电站混凝土施 工期 间的安全，需待导流洞下闸后 ，进行水下混凝土封堵加 固。本文将对糯扎渡导流洞混凝土封堵施工准备、混凝土浇筑、以及施工措施进行 了详细分析 ，对下 闸封堵前水下混凝土施工工艺进行 了总结 ，所得成果可供类似工程施工参考。 关键词 ：混凝土水下施_ T - ；导流洞闸门封堵；堵漏；混凝 土加 固 中图分类号 ：T V 5 5 1 1 ( 2 7 4 ) 文献标识 码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 4 4 0 4 Te c h no l o g y o f u nd e r - wa t e r c on c r e t e r e i nf o r c e m e nt f or g a t e p l ug g i ng o f d i v e r s i o n t un ne l fo r Nu oz ha du Hy dr o po we r St a t i o n DONG L i a n， LI Xi a o mi n g ( C h i n a N o h w e s t Wa t e r c o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g C o m p a n y ，X i a n 7 1 0 0 7 5 ，S h a a n x i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o e n s u r e t h e s a f e t y d u r i n g t h e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n o f Nu o z h a d u Hy d r o p o we r S t a t i o n，i t i s n e c e s s a r y t o c a r r y o u t t h e u n d e r wa t e r c o n c r e t e r e i n f o r c e me n t f o r p l u g g i n g o f t h e g a t e aft e r t h e c l o s i n g o f i t for t h e d i v e r s i o n t u n n e 1 T h e p r e p a r a t i o n for t h e c o n c r e t e p l u g g i n g c o n s t r u c t i o n o f t h e d i v e r s i o n t u n n e l for N u o z h a d u Hy d r o p o w e r S t a t i o n，t h e c o n c r e t e p l a c e me n t a n d t h e r e l e v a nt c o n s t r uc t i o n me a s u r e s a v e a n a l y z e d i n d e t a i l h e r e i n， a n d t he n t h e t e c h n o l o g y for t he un d e r wa t e r c o nc r e t e c o n s t ru c t i o n b e f o r e t h e p l u g g i n g o f t h e g a t e i s s u mma r i z e d a s we l l ；f r o m wh i c h a l l t h e r e s u l t s c a n p r o v i d e s o me r e f e r e n c e s f o r t h e s i mi l a r c o n s t r u c t i o n c o nc e r ne d K e y wo r d s ：u n d e r wa t e r c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n；p l u g g i n g o f d i v e r s i o n t u n n e l g a t e ；l e a k a g e b l o c k i n g；c o n c r e t e r e i n f o r c e me n t 1 工程概况 糯扎渡水 电站位于云南省 普洱市翠云 区和澜 沧 县交界 的澜沧 江下游 干流上 ( 坝址在勘 界河与火 烧 寨 沟之间 ) ，是澜 沧 江中下游河段八 个梯 级规划 的 第 五级 。电站距上游大朝 山水电站河道 2 1 5 k m，距 下 游 景 洪 水 电站 河 道 1 0 2 k m。现 有 思 ( 茅 ) 一澜 ( 沧 ) 公路通过坝址左岸 ，坝址距思茅市 9 8 k m，距 澜 沧县 7 6 k m。 糯扎渡水电站 1 导流隧洞断面型式为方圆型， 断面尺寸 为 1 6 m2 1 m( 宽 X高 )，进 口底板 高程 为 6 0 0 O 0 m，洞长 1 0 6 7 8 6 8 m，出口底板 高程为 5 9 4 0 0 m。2 导流隧洞断面型式为方圆型，断面尺寸 为 1 6 m 2 1 m( 宽 高) ，进 口底板高程为 6 0 5 0 0 m， 洞长 1 1 4 2 0 4 5 m，出13高程为 5 7 6 0 0 m。3 导流隧洞 断面型式 为方 圆型 ，断面尺 寸为 1 6 m x 2 1 m( 宽 x 高) ，进 口底板高程为 6 0 0 0 0 m，洞 长 1 5 2 9 7 6 5 m， 出口底板高程为 5 9 2 3 5 m。1 、2 、3 导流洞进水塔 塔顶高程为 6 4 6 0 0 m，1 、3 导流洞进水塔塔体空腔 平台高程分别为 646 0 0 m、6 3 6 0 0 m和 6 2 5 0 0 m，2 导流洞进 水塔 塔体空 腔平 台高程 分别 为 646 0 0 m、 6 4 1 0 0 m和 6 3 0 0 0 m。 为确保堵 头混凝 土施 工期 间的 安全 ，1 、2 、 3 导流洞封 堵 下 闸后 ，须 对 闸 门做堵 漏 及 加 固措 施 收稿 日期 ：2 0 1 4 一 O l 一 2 2 作者简介 ：董 立安 ( 1 9 8 2 ) ，男 ，工程师 。 W a te r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r E n g i n e e n n g Vo 1 4 5 No 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 闸门堵漏及水下混凝土施工准备 ( 1 ) 门槽 、门顶模板安装。门槽模板采用 2 5 i n l n 铁板在 闸门安装 过程 中焊接在 闸门门体 上 ，门顶模 板在闸门安装 完成后人工 立模并 加 固牢靠 。( 2) 施 工平 台周边设 置 固定式钢 管安全 防护栏杆 。( 3 ) 现 场设备布置模拟完成 。下 闸前两天各施 工设 备就位 ( 包括汽车吊) 模拟运行 ，以确保下 闸施工 时的交通 顺畅。特别 3 导流洞下闸后 ，库水位上升较快 ，启 闭机拆 除和 闸 门堵 漏及加 固施 工干扰 大 ，工期 短。 ( 4 ) 混凝 土集料 斗 、导管及 提升架 安装 。每个进水 塔须进行集料斗 、溜槽 、混凝土导管 、导管提升及现 场准备 、部 分安装 到位。( 5) 进 口堵 漏材料 准备 到 位 。交通船 、空压机安装到位 ，麻袋干砂 、水泥 、棉 絮包裹钢筋( + 2 5 m m钢筋长度为 2 2 5 m，单根重 量 7 7 9 6 k g ) 等堵漏材料存放至导流洞塔体空腔平 台及塔顶 6 4 6 m平台 ，同时 ，自卸汽车装一部分堵漏 材料待命 。( 6 ) 进出口准备工作完成。每条导流洞进 口布置4 0 t 货船 、救生艇各一艘 ，下游出口布置一艘 2 0 t 交通船就位。( 7 ) 混凝土运输、输送设备待命。8 台混凝土罐车在拌和系统待命 ，闸门下闸后立即进行 门型提升架及混凝土导管安装 。( 8 ) 所有施工人员各 就各位 ，充分做好准备 。 3 闸后勘查与闸前堵漏 进 口闸门下 闸后 ，分 闸前 和闸后两个水 下作业 组同时进行 ：闸后作业组 以查 明渗漏情 况为 主 ，并 指导闸前封堵作业 ；闸后作业组需两组潜 水员进行 情况勘查 。每一导流洞两扇 闸门下 闸到位后 ，导流 洞出口的交通船驶至闸门后，船上配 0 9 m rn in 空 压机 、电缆 ，洞 内应急照明灯 ，空压机供潜 水员水 下勘查使用 。在勘查过程 中，发现 闸门底 坎或 门槽 渗漏时 ，有针对性地采用水 泥 、干砂 麻袋 、棉絮包 裹钢筋等堵漏材料进行 闸前 堵漏 。下闸前事先将堵 漏材料 ( 每个 洞左 右孔 各堆 水 泥干 砂 麻包 4 5 0只 ， 棉絮 1 0 0条 ) 分 别堆放 在塔体 内空 腔平 台上 ，堵漏 时用安全绳将 堵漏 材料 放下 ，由潜水 员 水下堵 漏 ， 两孔 同时堵漏 。另外 ，准备部分堵漏材料 放在货船 上 ，一旦 6 3 6 m 平 台( 2 导 流洞为 6 4 1 O 0 m平 台) 被淹没 或堵 漏 工作 未 完 成 ，材料 未 能及 时运 到现 场 ，闸后勘查人员用对讲机 与闸前人 员用专用频率 联 系，及时把水下勘查结果 报告闸前 ，以便 闸前有 目标进行堵漏 。闸前堵漏根 据渗漏探测结果 ，将加 工好的堵漏棒 ( 用钢筋外卷棉絮形成 ) 用绳子沿两侧 水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第 3期 董立安， 等糯扎渡水电站导流洞闸门封堵水下混凝土加固技术 门槽与 闸门接缝下 滑 ，直至到达渗漏处 ，潜 水人员 水下就位封堵。 闸门下闸后 ，通过对闸门下游的检测观察发现有 严重的渗漏状况时，应立 即抛投堵漏材料 ，利用上下 游水位形成高差 ，将加工好的堵漏棉棒沿两侧门槽与 闸门接缝下滑 ，直至到达渗漏处。如发现闸门与底坎 结合处出现渗漏时 ，可以将堵漏棒沿 闸门下放到闸门 底部 ，使堵漏棒到达渗漏部位。门 口检查漏水量较小 时 ，立即开始浇筑混凝土封闭及加固。 对于 2 导流洞 ，由于其 出 口被水 淹没 ，下 闸后 门后检查 、勘查工作无法进行。检查 、勘查工作只能 在 门前进行 。闸门下闸到底后 ，先抛投堵漏材料 ，然 后潜水员在下水勘查 ，根据 实际情 况有针对性 地堵 漏 ，最后进行混凝土浇筑封闭及加固。 4 闸槽 、闸顶 、闸前混凝土浇筑 根据堵漏及勘查情况现场 确定 是否有必要进行 闸槽 、闸顶 、闸前 止水堵 漏混 凝 土浇筑 ( 闸槽 、门 顶止水混凝土立模须在 下 闸前 先用 2 5 m m铁皮 作 焊接 固定在 闸 门上 ) ，下 闸堵 漏开 始后 ，将混凝 土 导管悬 吊固定在门形 提升架上 ，混凝 土导管接长插 入门槽 、闸顶模板 内，做好浇筑水下堵漏 止水 混凝 土的一切准备工作 。若现场最终确定 浇筑水 下止水 堵漏混凝土 ，则先浇 门槽水 下混凝土 ；接 着浇筑 闸 顶水下混凝土 ；最后 ，将 闸顶浇完混 凝土的导管拔 出，由潜水员下水辅助接长插入 闸前底板浇筑闸前 止水混凝土 。该部位水下混凝 土均采用一级配混凝 土浇筑 ，水下混凝土浇筑 采用混凝 土搅拌运输车从 火烧寨沟混凝土加工系统运输一级配混凝 土至导流 洞进 口6 5 6 0 m平 台 ，通过集料斗 、溜槽至导管上 口接集料 斗 后经 混 凝 土导 管至 水下 混凝 土 浇筑 部 位 。随混凝土浇筑面上升 ，采用手拉 1 0 t 葫芦提升 导管 ，采用拔管法浇筑 ，为满足流动度要求 ，水下 混凝土强度需提高一个等级 。闸门前水下混凝土 的 浇筑高度按 3 0 m考虑。 5 水下混凝土施工措施 5 1 混凝土导管安装 混凝土导管采用直径 2 0 13 m、3 0 c m钢管两种 ，每 个门槽 内布一根直径 2 0 c m混凝土导管，每扇 闸门前 布两根直径 3 0 c m 混凝土导管 ，混凝土导管上 口接 1 0 m 的受料斗 ，上部 2 2 m( 2 导流洞为 1 7 m) 范围内 因拔管时需要 逐节拆除 ，该部位每 节导管长 1 0 m， 节间采用法兰盘加胶垫螺栓连接 ，混凝土导管间连接 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 董立安， 等糯扎渡水电站导流洞闸门封堵水下混凝土加固技术 采用焊接 ，上部 1 0 m范围内每间隔 2 m焊接两个 吊 耳用来提升混凝土导管，整根混凝土导管安装前须作 通风检查是否漏气 。每个闸孔水下混凝土浇筑共布置 4根混凝土导管 ，单根混凝土导管长 4 6 0 I l l ( 2 导流 洞为 4 1 m) ，采用 2 5 t 吊车配合安装 ，顶部采用门型 架上挂 1 0 t 葫芦挂起混凝土导管 ，在 6 4 6 0 m施工平 台上人工手动循环拉动 1 0 t 葫芦提升混凝土导管 ，拔 管浇筑混凝土。 5 2水下混凝土配制及浇筑准备 配制水下混凝土除有一般混凝土的性能外 ，还要 有 良好 的和易性 ，在水中浇筑能 自行摊开，在操作 中 不发生离析等现象。 ( 1 ) 水泥。采用普通混凝土所需水泥 ，但强度应 为拌制混凝土强度等级的 1 5倍 ，水泥采用 3 2 5级 ， 性能符合国家标准 ，初凝时间不宜早于 2 53 5 h ， 用量 不少 于 3 0 0 k g m 。 ( 2 ) 骨料。粗骨料要求级配 良好。细骨料中用粗 砂为宜。石子级配石 的尺寸最小粒径大于 5 m m，最 大粒径小于 2 0 mm。 ( 3 ) 砂率。一般 为 0 4 0 5左右 ，特殊情况可 酌情增减。 ( 4 ) 水灰比。应通过试验选定 ，必须满足耐久性 要求 ，一般为 0 5 0 6左右。 ( 5 ) 坍落度 。坍落度约为 2 0 2 4 c m，扩展度 4 5 6 0 e m，小时坍落度损失不宜太大。 ( 6 ) 配合比。考虑选取几种不 同流动性配合比方 案 ，以便在施工时根据实际情况灵活选用 ，被选择的 配合比均应符合设计强度 、和易性要求等。 ( 7 ) 外加剂。采用高效减水剂 、缓凝剂 、U WB I I 水下不分散剂等，其 中水下不分散剂掺量为水泥用 量的 2 3 。 ( 8 ) 水下混凝土供应。由火烧寨沟混凝土拌和系 统供应。 ( 9 ) 混凝土运输及人仓。采用 9 m 。 混凝土运输车 运输至施工现场 6 5 6 m平台，混凝土搅拌车直接下料 至集料斗或混凝土泵送至集料斗入仓。 ( 1 O ) 昆 凝土导管布置。混凝土导管采用直径2 0 c m、 3 0 e m钢管两种 ，每根混凝土导管长 4 6 0 m，每个门 槽 内布一根直径 2 0 c m混凝土导管 ，每扇闸门前布两 根直径 3 0 c m混凝土导管 ，管间距 3 5 m。 ( 1 1 ) 集料斗。集料斗设于导管顶 端 ，采用 1 c m 厚钢板制作 ，尺寸为 1 0 m1 0 r ll 1 0 m( 长 宽 高) ，底部成圆形 ，与混凝土导管问采用法兰加胶 垫螺栓连接 。 ( 1 2 ) 工作平 台。在塔顶 6 4 6 m平 台下方做 一施 工平台 ，用以安装提升设备和 向漏斗 内浇筑混凝 土， 施工完毕后拆卸导管。 5 3 水 下 混凝土 浇筑施 工 工艺 水下混凝土浇筑采用顶塞法开浇，通过导管下 口 进入初浇筑的底层 ，顶托着浇筑的混凝土上升，这样 连续不断作业完成混凝土浇筑 ，首次混凝土下料控制 极为重要 。施工工序如下。 ( 1 ) 准备工作。配备好作业机械和意外事故 的应 急措施和器械 ，浇注部位检查 。 ( 2 ) 导管就位。导管安装完成后 ，检查管内有无 杂物 ，在导管内放置一个充气皮球 ，皮球直径比导管 内径稍小 ，沿管下落 ，将管内的空气和水由底 口压 出 管外。管内混凝土很快在底 口形成圆锥体 ，将管底口 埋人混凝土内。 ( 3 ) 混凝 土浇筑 。采用顶塞法浇筑水下混凝土 ， 初浇前导管底端与基底 留2 0 c m左右距离 ，在导管内 放一个皮球 ( 直径与管内径基本相 同) 下放 至管 内的 水面位置 ；然后混凝土下料 ，待混凝土充满导管 、上 部集料斗装满混凝土后 ，皮球通过混凝土的 自重将导 管 内的水挤压出去；最后 ，皮球 冲出混凝土导管外 。 为保证新浇筑的混凝土不直接与水接触 ，操作时导管 埋人混凝土内的深度应大于 1 0 n l 。提管要慢，保证 管内有足够高度的混凝土 ，并不间断浇筑 ，要经常用 测深锤测量浇筑高度 ，探查方法为导管下水前在入水 部分用油漆做好水位标尺 ，浇筑时可读出导管水下深 度 ，减去混凝土面深度 ，即可知导管出口埋人混凝土 拌和物的深度 ，以便控制导管提升高度。混凝土面上 升速度宜控制在 0 5 m h左右 ，提升时观察集料斗混 凝土情况。水下混凝土浇筑应认真组织 ，连续浇筑 ， 一 次性完成 ，浇筑过程中应专人认真记录，作为混凝 土下料和升管的依据 。如导管内混凝土不满时，后续 混凝土要缓慢落入 ，以防管内因混凝土急倾时造成高 压气囊把管节间胶垫挤出漏水或造成真空混凝土不下 漏。 5 4水下混凝土浇筑故障预防与处理 5 4 1 卡 塞 在施工操作时常会出现一些事故，现将可能出现 的几种事故及处理方法如下。 ( 1 ) 原 因分析。个别管受损变形大 、管节间橡皮 垫圈凸出于内壁或管内残 留混凝土渣未清除干净 ；导 管塞的形状 或制作 材料不 当。预塞沙包 导管容易卡 堵 ；开始浇筑时未先浇筑砂浆或砂浆中含有碎石也有 可能造成卡堵事故 。 水利水电技术第4 5卷2 O l 4年第 3期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 2 ) 预防措施。下管前对各节导管认真检查 ，做 预塞沙包掉落试验 ；开始浇筑时先浇筑适量的砂浆 。 ( 3 ) 处理 方法 。如果 刚开始 浇筑 即发生导 管阻 塞 ，可判断为球塞卡堵 ，应及时提升导管 ，上下来 回 缓慢升降，如仍不下料应立 即拆除导管 ，然后重新下 管浇筑。 5 4 2堵管 ( 1 ) 原 因分析。由于浇筑时间长 ，先期浇筑的混 凝土流动性变差 ，影 响后期浇筑混凝 土的流动和扩 散 ；混凝土拌和物和易性差 ，在导管内结成块 ，导致 堵塞 。混凝土拌和物在拌制过程中有超径石子或大结 块 ；在下料过程 中因进料 口把关不严 ，进入导管形成 堵塞。混凝土初浇时 ，导管下 口距孔底太近，形成堵 塞；导管采用传统的法兰盘连结方式，长时间不起 拔 ，埋管过深。浇筑过程中因故停顿时间长 ，混凝土 强度开始增长，混凝土的坍落度偏小，气温较高， 使 混凝土的初凝时间过早 。 ( 2 ) 预 防措 施。先 期浇筑 的混 凝土适 宜加缓 凝 剂 ，延缓初凝时 间；导管底 口距 离孔底 的高度要适 当 ，一般在 0 2 m左右 ；过低则混凝土排 出不畅通 ； 过高不容易满足地一次下料导管埋深要求 ，甚至造成 初灌未封 底。浇筑 时料 斗要严格把 管 ，防止超径石 子 、团块进入导管 ；清孑 L 时保证泥浆性能良好 ；组织 好各个环节 ，保证混凝土浇筑的连续性 ；高温天气应 保证混凝土的供应 ；浇筑工程 中勤起拔导管 ，严格控 制导管的埋深 ，不得超过 2 0 m。 ( 3 ) 处理方法 。浇筑混凝 土过程 中发生堵塞时 ， 应查对下料记录，确认管底位置和埋深 ；以最大限度 上下反复抖动导管 ，开始提升时不宜过高 ，不得 向下 董立安， 等糯扎渡水电站导流洞闸门封堵水下混凝土加固技术 猛落 ，以防止引起导管破裂 、混凝土离析等问题 ；若 以上方法无效 ，应果 断抓紧起拔导 管 ，重新下管 浇 筑。重新浇筑 时，导管底部应该插 入混凝土 0 5 m， 同时用小抽筒抽净管内泥浆 ，并注入适量砂浆 。 5 4 3导管接 头、焊缝进水 ( 1 ) 原 因分 析。导管 接头 橡皮 垫 圈老化 、损坏 或残缺 ；接头连接 不紧 ，起 吊过程 中松动 、进水 或 焊缝局部 薄弱 ，在外 部泥 浆压力 作用下 缝 隙扩 大 、 进水。 ( 2 ) 预防措 施。严 格监 控 ，下管 前应对 橡皮 垫 圈 、焊逢进行仔细检查 ，在地面做导管连接及密封试 验 。 ( 3 ) 处理措施。如果漏水部位较高 ，可提升导管 ( 不提出混凝土面 ) 处理渗漏处 ，然后下导管继续浇 筑 。如果漏水部位较深 ，则提 出导管 ，处理渗漏处或 更换导管 ，重新下管至混凝土面以下 0 5 m，继续浇 筑 。 5 4 4导管提空 ( 1 ) 原因分析。混凝土面探测 、计算有错误 ，或 导管提 升过快 ，将导管 提 出混凝土 面以上 ，导致提 空 。 ( 2 ) 预 防措施。技 术 人员应 精确 计算 浇筑 过程 中导管 的埋深 ，并与混凝 土面探 测对照 ，认真做好 导管拆卸记录 ；防止 混凝 土面泥砂淤积过厚 ，并注 意混凝土 自管外 落入孔 内形成混凝土假 面 ，导致探 测错误 。 ( 3 ) 处理措施。提空较高时 ，重新下管至混凝土 面以下 0 5 m，继续浇筑。 ( 责任编辑郭利娜) ( 上接 第 4 3页) 面排水，充分利用晴天施工 ，减少雨天对施工的影响。 ( 4 ) 其他措施 。雨 季砾 石土 含水 量一 般均 在含 水量控制上 限值 ，为 了避免 自卸 车行走 造成填筑面 剪切破坏和 “ 弹簧土 ” 产生 ，可采取在卸料平 台铺垫 2 4 mm厚 的钢板 ，用推土机送料 。填筑 土料 因含水 量过大或超碾 等原 因造成 “ 弹簧土 ” 或剪 切破坏 时 ， 应及时清除不合格的填筑层后 ，再进行填筑。 3结语 近几十年来 ，随着新型土石方机械的大量投入 ， 填筑水平工艺的不断提高以及土力学理论和实验技术 的进步 ，极大地拓 宽了土石坝 的用料范 围和用料模 水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第3期 式 ，为土石坝更广泛的应用提供 了有利条件 ，改变了 土石坝长期存在的建设工期长、填筑强度低的不足， 进一步加快了施工进度 ，使土质心墙堆石坝逐渐成为 世界上高坝建设的主流坝型之一 。这种坝型可以利用 大型振动碾压实堆石 ，使坝体达到比较高 的紧密度 ， 以减小实际工程量 ；可以利用土质心墙的柔性来更好 适应坝体变形 ，保 障防渗体 的安全。防渗土料填筑作 为心墙堆石坝填筑的核心，如何保证其填筑质量与进 度是整个大坝填筑的关键所在。本文通过糯扎渡水 电 站大坝心墙防渗土料雨季填筑施工采取 的一些措施 、 方法来探讨土料雨季填筑施工的一些技术总结 ，可为 同类型土石坝填筑施工提供借鉴。 ( 责任编辑郭利娜) 4 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m