小湾水电站导流底孔\中孔封堵施工关键措施研究

2019-08-19 版权声明 举报文章

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

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。

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

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。

⑴ 1#、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。

⑵ 1#~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。

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

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 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。

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