淺談導(dǎo)流底孔封堵施工

吳緒亮 王建寧

摘要：向家壩水電站導(dǎo)流底孔封堵克服了，施工工期緊、澆筑手段受限、反弧段混凝土澆筑密實(shí)度差等因素，經(jīng)受住了120m高水頭質(zhì)量檢驗(yàn)，本文對(duì)導(dǎo)流底孔封堵的整個(gè)施工工藝，進(jìn)了系統(tǒng)的總結(jié)和分析。

關(guān)鍵詞：向家壩水電站；導(dǎo)流底孔；封堵；施工工藝

1 工程概況

向家壩水電站1#～6#導(dǎo)流底孔位于左岸沖沙孔～左非⑤壩段，上游封堵門已于2012年10月初下閘。1#～6#導(dǎo)流底孔斷面均為城門洞形式，門洞尺寸為10m×14m，門洞頂部為圓弧面，導(dǎo)流底孔堵頭施工范圍為：1#、2#導(dǎo)流底孔0-001.900～0+095.000、0+121.000～0+133.000，共分5段進(jìn)行施工；3#、4#導(dǎo)流底孔0-001.900～0+133.000，共分5段進(jìn)行施工；5#導(dǎo)流底孔0-001.900～0+200.950，共分8段進(jìn)行施工；6#導(dǎo)流底孔0-001.900～0+055.000，共分2段進(jìn)行施工。

導(dǎo)流底孔封堵體為永久建筑物的一部分，正常運(yùn)用期擋水最高水頭達(dá)120m，對(duì)封堵體的抗滑穩(wěn)定及防滲要求高。且底孔封堵體施工程序復(fù)雜，在一個(gè)枯水季節(jié)內(nèi)（約6個(gè)月）要完成砼澆筑、通水冷卻、回填、接觸和接縫灌漿等，工期緊，強(qiáng)度高，施工過程中還將進(jìn)行優(yōu)選砼材料與配比，優(yōu)化封堵體回填方案，改進(jìn)施工工藝與措施等許多試驗(yàn)。為了確保導(dǎo)流底孔封堵工程質(zhì)量與進(jìn)度，通過試驗(yàn)為大規(guī)模封堵導(dǎo)流底孔積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)是科學(xué)務(wù)實(shí)的。

2 封堵方案選擇及施工難點(diǎn)分析

導(dǎo)流底孔施工任務(wù)緊迫，由于在汛期到來之時(shí)，庫區(qū)水位在1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)抬高80m，這對(duì)導(dǎo)流底孔的封堵混凝土的澆筑強(qiáng)度，及澆筑質(zhì)量提出了很高的要求，若采用常規(guī)的泵車澆筑，勢(shì)必影響澆筑強(qiáng)度，在結(jié)合自身施工特點(diǎn)，并重點(diǎn)考慮高強(qiáng)度施工帶來的混凝土水化熱過高的問題，經(jīng)研究討論后，決定采取“自卸車+胎帶機(jī)”和“攪拌罐+砼泵”的方式進(jìn)行混凝土澆筑，這樣既可以解決混凝土澆筑強(qiáng)度較低的問題，還可因采用高級(jí)配混凝土，而滿足混凝土溫度控制要求。澆筑示意圖如下。

導(dǎo)流底孔第一段堵頭上游段頂部呈反弧狀，如何保證部位混凝土充填飽滿、密實(shí)，是施工重點(diǎn)亦是難點(diǎn)；再者確保數(shù)量眾多的灌漿管路、冷卻通水管路及監(jiān)測(cè)儀埋，不發(fā)生堵塞、串管、損壞等狀況，對(duì)施工工藝和質(zhì)量管理提出較高的要求。

3 施工工藝

施工工藝直接關(guān)系到封堵體的質(zhì)量，而其中又以封頂倉施工工藝，與混凝土澆筑工藝最為關(guān)鍵。為確保封頂倉砼施工質(zhì)量，利用導(dǎo)流底孔封堵體中間設(shè)置的橫縫，進(jìn)行分倉澆筑，對(duì)封頂倉的模板加固形式、進(jìn)料順序、泵壓控制、灌漿系統(tǒng)保護(hù)等環(huán)節(jié)的可靠性和存在問題，獲取了經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化了后續(xù)封頂倉砼施工措施。

施工工序：臨時(shí)擋水堰施工→截水墻模板、排水管安裝→截水墻澆筑→老混凝土面鑿毛、清理→堵頭模板、止水、鋼筋及灌漿管路安裝→倉號(hào)清洗→驗(yàn)收→混凝土澆筑→收面、養(yǎng)護(hù)→倉面沖毛→下一循環(huán)。

3.1截水墻施工

在截水墻施工前，先在截水墻前1.0m位置堆砌臨時(shí)擋水堰進(jìn)行臨時(shí)擋水，擋水堰采用磚砌筑或沙袋堆砌，寬約0.3m，高0.8m，完成后通過排水管將閘門封堵后的滲水引排出導(dǎo)流底孔。

擋水堰施工完后，立即進(jìn)行滲水量檢查，發(fā)現(xiàn)僅1#和6#底孔滲水量較大達(dá)85L/S，其余的均在25L/S左右，1#、6#孔砌筑2.5m×0.5m（高×寬）截水墻，安裝2根DN150mm的排水管將滲水引至孔外，其余底孔截水墻 尺寸1.5m×0.5m，排水管管徑為DN80。

3.2 模板施工

堵頭上、下游面模板主要采用組合鋼模板和翻轉(zhuǎn)模板、局部采用散板、灌漿廊道側(cè)墻采用組合鋼模板和木模板，頂拱和排水溝采用定型鋼模板。

倉號(hào)底部第一層通過在底板上打φ25插筋對(duì)模板進(jìn)行加固，以上部位翻轉(zhuǎn)模板采用預(yù)埋定位錐加固，組合鋼模板和散板采用預(yù)埋環(huán)內(nèi)拉內(nèi)撐固定，拉桿采用φ14鋼筋，為進(jìn)一步確?；靥罟酀{施工質(zhì)量，并通過鑿槽將模板嵌入頂板混凝土內(nèi)約5cm，嵌入模板與槽壁間隙作為澆筑時(shí)排氣通道。

3.3埋件施工

灌漿管預(yù)埋分三個(gè)區(qū)，頂拱為一區(qū)，左、右邊墻各為一區(qū)；出漿口采用扣喇叭形出漿盒的形式，出漿盒區(qū)域不進(jìn)行鑿毛處理，以防止混凝土澆筑中漿液進(jìn)入堵塞灌漿管道；回填灌漿、接縫灌漿管，均采用硬塑管，管徑分別為：進(jìn)回漿管φ40，升漿管和出漿管φ25，冷卻水管φ25；灌漿排氣槽可采用白鐵皮制成，并按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)，混凝土施工時(shí)，避免堵塞排氣槽；排氣槽出氣側(cè)與止?jié){銅片相交時(shí)，采用排氣管繞過止?jié){、止水片伸出灌漿區(qū)外；排氣槽四周與模板緊貼，安裝牢固，槽蓋與槽完全固定，四周用砂漿勾縫封閉；澆筑前做通水檢查，澆筑和回填灌漿過程中安排專人看護(hù)，并進(jìn)行通風(fēng)。

止水片和止?jié){片在老砼面上安裝止水時(shí)采用“摳槽+澆筑止水?！钡姆绞?，待止水梗等強(qiáng)3天后進(jìn)行砼澆筑。

3.4 封堵混凝土施工

混凝土澆筑強(qiáng)度分析：最大倉號(hào)為5#導(dǎo)流底孔第8段，最大倉面面積為320㎡，按照50cm坯層厚度采用平鋪法澆筑，相鄰坯層間混凝土覆蓋間歇時(shí)間不大于4h，所需澆筑強(qiáng)度為40 m?/h，胎帶機(jī)實(shí)際澆筑強(qiáng)度為60m?/h，HBT80C-1818Ⅲ型砼泵澆筑強(qiáng)度可達(dá)54m?/h（9m?攪拌罐），可滿足澆筑強(qiáng)度要求。

在封頂澆筑過程中砼澆筑通過間錯(cuò)布置的5根Φ125鋼管進(jìn)料，平鋪法澆筑至距頂板至少有1m距離時(shí)，封堵進(jìn)出口模板，留觀測(cè)窗。進(jìn)料順序先從1#鋼管向內(nèi)輸送自密實(shí)砼，達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)使泵機(jī)保持壓力30min，封閉管口，后依次類推換預(yù)先埋設(shè)的2#、3#、4#鋼管自下游向上游方向繼續(xù)輸送自密實(shí)砼，4#鋼管輸送砼期間，通過預(yù)埋于攝像頭觀察孔內(nèi)砼填滿程度，適時(shí)控制泵機(jī)穩(wěn)壓的時(shí)間，防止4#鋼管的持續(xù)壓力影響上游封頭模板的穩(wěn)定性，最后通過5#鋼管澆筑。澆筑至上游反弧段時(shí)通過攝像頭觀察上部砼澆筑情況，待澆到?jīng)]過攝像頭后，停止供料。收倉拆模后經(jīng)現(xiàn)場查勘止水部位及上游面回填砼的外觀質(zhì)量均滿足要求。封頂倉方案的工藝措施是可行的。

3.5 封堵混凝土溫控措施

設(shè)計(jì)允許最高溫度：原則上按上下層砼允許溫差17℃控制，封堵砼施工應(yīng)安排在低溫季節(jié)，砼澆筑溫度按1～2月自然入倉（≤10℃）、3～4月≤12～14℃控制。

導(dǎo)流底孔澆筑層厚3m，在澆筑層中間應(yīng)埋設(shè)冷卻水管，并在澆筑過程中通水冷卻。層間間歇期6～7天。為進(jìn)行接觸、接縫灌漿及控制砼最高溫度，需針對(duì)性的進(jìn)行初、中、后期通水工作，直至封堵體溫度降至灌漿溫度14～16℃為止。

針對(duì)封堵體砼的特點(diǎn)，主要采取采取的溫控措施：

1）實(shí)施孔內(nèi)、外環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)。成果顯示孔外環(huán)境溫度在1～33℃之間，變幅達(dá)32℃?？變?nèi)環(huán)境溫度相對(duì)平穩(wěn)，在4～22℃之間，變幅為18℃?？傮w有利于溫控砼施工。

2）冷卻水管布置。第一段和第三段按1m×1m（水平間距×豎直間距）順流向布置，第二段封堵體冷卻水管按1m×1.5m（水平間距×豎直間距）順流向布置，均采用黑鐵管。

3）3～11月采用溫控砼，并強(qiáng)化過程控制。已封堵的8個(gè)孔，檢測(cè)砼入倉溫度234測(cè)次，溫度區(qū)間6.9℃～14℃，平均10.6℃；檢測(cè)砼澆筑溫度147測(cè)次，溫度區(qū)間8℃～15.5℃，平均11.9℃。均控制在設(shè)計(jì)指標(biāo)值內(nèi)。

4）個(gè)性化初、中、后期通水。初、中期通水冷卻無間隔連續(xù)進(jìn)行，一般通河水，開倉后進(jìn)行，初期流量25 L/min～30L/min，待砼最高溫度出現(xiàn)后再加通1天，后改為流量18 L/min～20 L/min，降溫至20℃～22℃；后期通水，工期上有裕度的孔段在初、中期通水暫歇5～7天后進(jìn)行，直至封堵體溫度降至灌漿溫度14～16℃為止。

3.6 灌漿施工

回填灌漿在堵頭砼澆筑完成7天后即可進(jìn)行，接縫（觸）灌漿部位回填混凝土的溫度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的穩(wěn)定溫度后進(jìn)行。

回填灌漿、接觸灌漿和接縫灌漿采用42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度為通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%，接觸細(xì)縫灌區(qū)采用超細(xì)水泥和濕磨水泥灌注。回填灌漿水灰比0.5：1，接觸灌漿和接縫灌漿水灰比1：1和0.5：1二級(jí)。鋼管回填采用M30砂漿回填排水鋼管，水：灰：砂為0.38：1：05。

回填灌漿層頂灌漿壓力為0.3MPa，接觸灌漿和接縫灌漿灌漿區(qū)層頂壓力為0.25Mpa，排水槽槽頂壓力為0.2MPa。

接縫灌漿當(dāng)縫開度大于1mm時(shí)，水泥為中熱硅酸鹽水泥漿液馬什漏斗粘度小于45s；當(dāng)縫開度小于1mm時(shí)，采用兩級(jí)水灰比，采用0.6：1和0.45：1漿液，水泥為磨細(xì)硅酸鹽水泥0.6：1漿液粘度小于30s。漿液中摻高效減水劑，漿液強(qiáng)度不得低于M40。

灌后成果分析：底孔回填、接縫灌漿各灌區(qū)灌前各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，各管口壓力穩(wěn)定，灌漿過程正常，灌漿壓力、漿液濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，結(jié)束前注入率均小于0.4 L/min，純注入量均大于或相當(dāng)于灌前壓水縫容，上述部位灌漿效果顯著，充填良好。

4 結(jié)束語

依據(jù)上述總結(jié)，可以看到施工質(zhì)量直接反應(yīng)著施工工藝的優(yōu)良性，通過對(duì)施工工藝的不斷探索和改進(jìn)，獲取了大量的切實(shí)可靠的成果與經(jīng)驗(yàn)，并付諸于實(shí)踐，對(duì)于以后大體積回填混凝土的施工，提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。