龍開口水電站壩基深槽處理方案綜述

摘要：龍開口水電站工程在實(shí)施過程中創(chuàng)造了一系列亮點(diǎn)與特點(diǎn)，參建各方重視實(shí)施工程建設(shè)全過程質(zhì)量控制，工程建設(shè)質(zhì)量優(yōu)良，榮獲2015年度中國電力優(yōu)質(zhì)工程獎。文章介紹了龍開口水電站實(shí)施過程中的一個(gè)亮點(diǎn)——罕見地質(zhì)缺陷深槽處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，該項(xiàng)目取得了良好的應(yīng)用效果，供后續(xù)類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：壩基深槽；處理方案；地質(zhì)缺陷；水電站工程；擋水大壩 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV511 文章編號：1009-2374（2016）23-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.061

1 概述

龍開口水電站位于金沙江中游河段上，電站裝機(jī)規(guī)模為180萬千瓦，是金沙江中游河段規(guī)劃的第六個(gè)梯級電站，上接金安橋水電站，下鄰魯?shù)乩娬?。在電站大壩壩基二期開挖階段，10#～12#壩段壩基發(fā)現(xiàn)罕見的地質(zhì)缺陷——深槽，深槽呈南北走向，深槽兩側(cè)巖壁陡立，形態(tài)復(fù)雜，豎向及側(cè)向均受到不同程度的水流侵蝕，槽中均為砂卵石及大塊石。槽穴大小不一、形態(tài)各異，其中槽壁以似桶狀為主，倒懸扁形洞穴槽穴次之。據(jù)鉆探和物探成果分析，深槽底部基巖面高程為1161～1175m（大壩建基面高程為1200.5m），深槽寬度為30～56m。為滿足工程安全擋水，需對深槽進(jìn)行處理；為盡量減少深槽對大壩混凝土澆筑施工的影響，需采取非常規(guī)的處理措施。

2 深槽處理措施設(shè)計(jì)

2.1 處理原則

壩基深槽處理原則：（1）龍開口電站處9度高烈度地震區(qū)，溢流壩屬樞紐主要建筑物，涉及樞紐工程安全，深槽的處理方案首先要確保工程安全，不留隱患；（2）溢流壩工程施工是關(guān)鍵線路項(xiàng)目，深槽處理工期應(yīng)盡可能少地占用溢流壩施工的直線工期，以盡早實(shí)現(xiàn)首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電的目標(biāo)。

2.2 處理措施

深槽處理采用：設(shè)置跨深槽的鋼筋混凝土承載板+洞挖全置換方案。

3 深槽處理主要施工方法

3.1 主要施工工藝

經(jīng)專家詳細(xì)論證，最終確定的深槽處理主要施工工序如下：①上游集水井的開挖與支護(hù)→②承載板兩側(cè)支撐平臺開挖→③鋼筋混凝土承載板混凝土澆筑→④上游防滲支擋結(jié)構(gòu)施工（可與②、③交叉進(jìn)行）→⑤承載板以下深槽覆蓋層開挖→⑥深槽混凝土分層回填和基礎(chǔ)處理→⑦回填灌漿和擇機(jī)進(jìn)行接觸灌漿。

3.2 深槽開挖

深槽槽壁采取梯段爆破開挖，斜面及水平面采取預(yù)裂鉆孔爆破，梯段開挖采用CM351鉆孔，主孔孔徑115mm；斜面預(yù)裂鉆孔以CM351為主，YQ100B潛孔鉆為輔，預(yù)裂孔孔徑90mm；水平預(yù)裂鉆孔采用YQ100B潛孔鉆造孔，孔徑90mm，孔距1.0～1.2m；孤石及大塊石解炮采用YT28手風(fēng)鉆造孔，孔徑42mm；地質(zhì)缺陷處理采用人工手持風(fēng)鎬處理。

3.3 深槽承載板混凝土施工

根據(jù)壩基深揭露的工程地質(zhì)情況，對壩基深槽1185.0～EL.1200.5m高程范圍內(nèi)進(jìn)行深槽承載板混凝土澆筑。深槽承載板混凝土采用C2830W8F100混凝土，外摻1%氧化鎂（控制氧化鎂含量不超過水泥重量的5.2%）。承載板混凝土澆筑前，對原始河床的砂礫石進(jìn)行開挖并回填級配碎石壓實(shí)成承載板所需的拱形地膜；地模表面鋪筑7～8cmM10水泥砂漿，水泥砂漿表面鋪設(shè)雙層彩條布便于后期板下開挖的脫模。第一層混凝土須摻入緩凝劑以保證1191.0m高程以下混凝土在初凝之前完成澆筑。承載板混凝土分塊縫處設(shè)置球形鍵槽，先澆塊在澆筑分塊處預(yù)埋梅花形3m長Φ28插筋，設(shè)置間距為1m×1m，以保證先澆塊與后澆塊的結(jié)合。承載板混凝土主要施工配合比見表1：

表1 承載板混凝土主要施工配合比

砼品種標(biāo)號 級配 坍落度 水泥品種 水膠比 砂率

% 減水劑

% 1方材料用量（kg/m3）

用水量 水泥 煤灰 砂 小石 中石 大石 減水劑

C30W90

8F90100 二 7-9 P·MH42.5 0.4 33 0.8 136 272 68 638 530 795 0 2.720

C30W90

8F90100 二 10-12 P·MH42.5 0.4 35 0.8 142 284 71 667 506 759 0 2.840

C30W90

8F90100 二 5-7 P·MH42.5 0.4 34 0.6 125 250 63 677 537 805 0 1.722

3.3.1 施工程序?；A(chǔ)巖石面處理→測量放樣→地膜施工→抹砂漿，鋪設(shè)雙層彩條布→入倉溜槽及安全輔助通道等搭設(shè)→兩側(cè)邊坡錨桿、錨筋樁支護(hù)施工→模板、

鋼筋與預(yù)埋件安裝→冷卻水管→混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)。

3.3.2 地模施工。深槽挖至EL1184.0高程，再采用摻1%水泥的級配碎石進(jìn)行回填。同時(shí)確保深槽地模形成后，防止?jié)B水進(jìn)入倉面，在深槽中間布置透水體（滲水經(jīng)透水體排至壩后），透水體尺寸為1m×2m（深×寬），透水體采用石渣進(jìn)行回填。深槽地模從EL1184.0高程采用級配碎石回填至EL1187.2高程后進(jìn)行承載板底部鍵槽的修正，即對級配碎石進(jìn)行槽挖形成鍵槽（深槽外摻1%水泥的級配碎石采用碾壓機(jī)按30m長分層進(jìn)行回填碾壓，碾壓至EL1187.2高程后，采用人工輔助挖機(jī)進(jìn)行地膜鍵槽的修正）。

3.3.3 抹砂漿、鋪設(shè)彩條布。地模施工完成后，在地模表面按設(shè)計(jì)要求鋪筑7～8cmM10水泥砂漿，水泥砂漿采用纜機(jī)吊運(yùn)至作業(yè)面，人工進(jìn)行鋪筑，采用刮平器進(jìn)行抹面，邊抹光邊找平。水泥砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，人工進(jìn)行雙層彩條布的鋪設(shè)，彩條布接頭處采用搭接法施工。

3.3.4 模板安裝。深槽混凝土承載板上下游模板均采用組合鋼模板，分塊處需設(shè)置插筋，采用鋼木組合模板。

模板安裝施工工序?yàn)闇y量放線→根據(jù)點(diǎn)線立模→測量復(fù)測→模板調(diào)整→加固→下一工序。

3.3.5 入倉方式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求承載板混凝土分成4塊，第一層確保40個(gè)小時(shí)澆筑完成，則最大澆筑強(qiáng)度為173m3/h?，F(xiàn)場采用兩臺30t纜機(jī)+2臺HB60輸送泵為主的入倉方式，輔以9#壩段設(shè)置的入倉溜槽，經(jīng)驗(yàn)算可滿足入倉強(qiáng)度要求。承載板混凝土采用12臺20t自卸汽車運(yùn)輸和13臺9m3混凝土攪拌車運(yùn)輸。

3.3.6 溫控措施。承載板為1.5～2.0m澆筑層厚混凝土的溫控要求：采取預(yù)冷混凝土，其出機(jī)口的溫度不超過9℃、澆筑溫度不超過13℃、最高溫度不超過28℃。冷卻水管按水平方向1.0m×豎直方向1.5m間距布置，冷卻水管水流量控制為1.2～1.5m3/h，冷卻水溫度為8℃，水流方向每24h變換一次，在一期冷卻過程中最高溫度出現(xiàn)前采取加大水流量的方式來削峰；一期冷卻目標(biāo)溫度為25℃，滿足一期目標(biāo)溫度后，采用通河水使承載板混凝土溫度控制在23℃～25℃之間，不得低于23℃。

承載板為3.0m澆筑層厚混凝土的溫控要求：采取預(yù)冷混凝土，其出機(jī)口的溫度不超過8℃、澆筑溫度不超過12℃、最高溫度不超過28℃。冷卻水管按水平方向1.0m×豎直方向1.0m間距布置，冷卻水溫度為7℃。為利于削峰，混凝土澆筑后3天內(nèi)冷卻水流量不小于2.0m3/h，之后恢復(fù)1.2～1.5m3/h；在滿足一期冷卻目標(biāo)溫度后，通河水使承載板混凝土溫度控制在23℃～25℃之間，不得低于23℃；澆筑層間間隙不小于8天。

4 洞內(nèi)開挖及回填混凝土施工

4.1 洞內(nèi)（承載板下）開挖施工

在10#～12#壩段承載板砼澆筑完成，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，便開始深槽洞內(nèi)開挖施工。分五層開挖：第一層開挖至1180m高程；第二層開挖至1176m高程；第三層開挖至1172m高程；第四層開挖至1168m高程；第五層開挖至基巖面并開始人工清基。

每次開挖完成后，都要進(jìn)行洞內(nèi)兩側(cè)的邊坡支護(hù)施工，同時(shí)還要在洞內(nèi)上游（壩上0+7～壩下0+3m樁號）貼防滲墻的位置進(jìn)行鋼筋砼U型支撐梁施工，共四道支撐梁，每層高4m，循環(huán)施工，支撐梁澆筑至1168m高程。

第五層開挖與上面四層不一樣，支撐梁部位不開挖，采用預(yù)埋管高壓灌漿施工，壩上0+3～壩下0+12m樁號開挖至基巖并進(jìn)行人工清基，完成驗(yàn)收后澆筑混凝土至1168.3m高程，然后進(jìn)行下游面的開挖，從上游往下游，一邊開挖一邊人工清基。

深槽洞內(nèi)壩下0+12m～0+100m的開挖共分為兩段完成清基驗(yàn)收，壩下0+12m～0+28m，為第一段，完成清基后馬上進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑至1168.3m高程后；再進(jìn)行0+28m～0+100m樁號第二段的清基驗(yàn)收，這樣可以為洞內(nèi)支撐梁灌漿施工提供施工平臺。

4.2 洞內(nèi)（承載板下）回填混凝土施工

4.2.1 施工程序：洞底或兩側(cè)基礎(chǔ)清撬→洞內(nèi)墊層混凝土施工→洞內(nèi)碾壓混凝土施工（約至1182m高程）→洞內(nèi)1182m高程以上兩側(cè)貼坡混凝土施工→固結(jié)灌漿、預(yù)埋側(cè)壁接觸灌漿管路→洞壁鑿毛→1182m高程以上二期回填混凝土施工→洞頂回填灌漿→洞內(nèi)混凝土冷卻養(yǎng)護(hù)→側(cè)壁洞頂接觸灌漿。

4.2.2 混凝土分層分塊。深槽洞內(nèi)混凝土施工先施工墊層混凝土，墊層混凝土施工至1170m高程，1182m高程以下分兩層碾壓混凝土快速澆筑；1182m高程以上先澆筑側(cè)壁貼坡常態(tài)混凝土，再進(jìn)行洞內(nèi)二期回填混凝土施工。

4.2.3 碾壓混凝土施工。為加快深槽置換混凝土施工進(jìn)度，經(jīng)方案比選決定采用碾壓混凝土施工，不僅能夠快速連續(xù)施工，其水化熱相對較低，同時(shí)水電八局在此方面經(jīng)驗(yàn)豐富，施工質(zhì)量能夠保證。深槽碾壓混凝土部位主要為洞內(nèi)1168～1182m高程范圍C20回填碾壓混凝土施工，采用自卸車直卸的方式入倉，平層法鋪筑。

4.2.4 常態(tài)混凝土施工。深槽常態(tài)混凝土施工部位包括深槽底部1168m高程以下C20墊層混凝土、深槽洞內(nèi)1182～1187m高程側(cè)壁C20貼坡混凝土和二期C20回填混凝土。

結(jié)合深槽現(xiàn)場地形，常態(tài)混凝土采用泵送的方式入倉。

5 結(jié)語

龍開口水電站深槽處理采用“拱形承載板+洞內(nèi)置換混凝土”的施工方式，此種處理方式可同時(shí)滿足大壩快速上升和板下開挖回填，既保證了擋水大壩的安全，也保證了龍開口水電站如期下閘蓄水發(fā)電，工程安全和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，為今后水利水電工程類似基礎(chǔ)缺陷處理施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

作者簡介：曾淋（1984-），男，陜西鎮(zhèn)巴人，中國水利水電第八工程局有限公司中級工程師，研究方向：水利水電管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）