桑郎水電站導(dǎo)流洞封堵施工關(guān)鍵技術(shù)

李新華，張仕海

(云南省水利水電工程有限公司，云南?昆明?650000)

1 工程概況

桑郎水庫位于貴州省黔西南布依族苗族自治州望謨縣桑郎鎮(zhèn)上游4 km的“V”型峽谷河段。工程集發(fā)電、灌溉和供水于一體，裝機(jī)容量12 600 kW，灌溉面積1.9萬畝(1畝=666.67 m2)；水庫正常蓄水位505 m，總庫容1 480萬m3。

大壩導(dǎo)流洞位于壩體右岸，斷面為城門洞型，閘室襯砌采用C20鋼筋混凝土，洞長243.70 m，進(jìn)口底板高程441.00 m，出口底板高程435.30 m。導(dǎo)流洞進(jìn)口段設(shè)置疊梁閘室(樁號D0-006.80～D0-000.00)，閘槽為2道，上游閘槽采用木疊梁安放，下游閘槽預(yù)制C30混凝土疊梁，上下游閘槽中間采用棉絮夾黏土填充體。導(dǎo)流洞封堵主要由進(jìn)口閘室段的疊梁封堵止水、洞中(樁號D0+082.00～D0+102.00)壩體帷幕線位置永久混凝土堵頭封堵組成。

通過閱讀和總結(jié)有關(guān)文獻(xiàn)資料[1_8]，常規(guī)水電站在修建時(shí)為不影響河流正常過流，采用了導(dǎo)流洞的方案；而在蓄水前需選段對導(dǎo)流洞進(jìn)行封堵，若導(dǎo)流洞封堵段施工處理不當(dāng)時(shí)，勢必對工程蓄水產(chǎn)生不利影響；因此，在蓄水前進(jìn)行有效的導(dǎo)流洞封堵施工是十分必要的。

2 導(dǎo)流洞施工方案準(zhǔn)備

一是施工道路布置：料場交通洞作為進(jìn)出導(dǎo)流洞的主干路，導(dǎo)流洞封堵施工所有機(jī)械設(shè)備及材料均由該道路進(jìn)入施工區(qū)域，同時(shí)作為導(dǎo)流洞封堵后人員、設(shè)備撤離道路。導(dǎo)流洞出口沿用原施工道路，可滿足施工機(jī)械及材料運(yùn)輸。

二是施工用電準(zhǔn)備：在導(dǎo)流洞進(jìn)出口各布置2臺3.5 kW的鏑燈，夜晚進(jìn)行大面積照明，洞內(nèi)道路采用300 W節(jié)能燈照明，每10 m設(shè)置1盞。電源從壩頂右岸配電房旁變壓器通接出。

三是施工供水、通風(fēng)準(zhǔn)備：在導(dǎo)流洞下游出口位置安裝1臺潛水泵，以滿足用水要求；利用1臺9 m3電動空壓機(jī)供風(fēng)，以滿足通風(fēng)要求。

3 導(dǎo)流洞封堵施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工程序

據(jù)施工進(jìn)度安排，電站計(jì)劃于2019年2月15日—2019年3月10日導(dǎo)流洞下閘蓄水，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)流洞封堵。

導(dǎo)流洞封堵工程分為以下步驟進(jìn)行：第一步導(dǎo)流洞進(jìn)口段疊梁閘室安裝疊梁和封堵；第二步導(dǎo)流洞洞內(nèi)排水；第三步導(dǎo)流洞噴混凝土清理(見圖1)。

3.2 進(jìn)口段疊梁閘室安裝疊梁和封堵技術(shù)

導(dǎo)流洞進(jìn)口段設(shè)置疊梁閘室(樁號D0-006.80～D0+000.00)，閘槽為2道，上游閘槽槽身5.0 m×0.6 m×5.5 m(長×寬×高)，下游閘槽槽身5.0 m×1.2 m×5.5 m(長×寬×高)；上游閘槽采用木疊梁安放，下游閘槽采用C30混凝土預(yù)制疊梁，上下游閘槽中間采用棉絮夾黏土填充體。

疊梁采用CAT—320D挖掘機(jī)吊裝，人工配合安裝。閘槽中間采用黏土夾棉絮填充，用夯實(shí)機(jī)人工分層夯實(shí)，夯實(shí)層厚與疊梁高度保持一致；先安放疊梁，后填粘土夾棉絮，黏土與疊梁同步上升。

3.3 堵頭混凝土施工流程

(1)施工程序

堵頭混凝土施工程序如下所示(見圖2)。

(2)施工方法

①洞內(nèi)排水方法：在導(dǎo)流洞封堵段上游設(shè)置高1.0 m的擋水圍堰，同時(shí)在洞身兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)排水溝。

②基礎(chǔ)面清理：按照設(shè)計(jì)圖紙要求和規(guī)范將堵頭段洞周松動巖石、表面浮渣、巖屑全部清除，使用高壓水清除干凈。

③模板安裝：安裝模板前，將模板表面的雜物等清理干凈，為確保模板加固穩(wěn)定，必要時(shí)進(jìn)行拉條進(jìn)行加密處理。

④錨桿制安：錨桿主要為堵頭段砂漿錨桿φ25，L=5.0 m，梅花型布置，@1.5 m×1.5 m，外漏0.1 m，在鋼筋加工廠進(jìn)行加工，5 t汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝。

⑤預(yù)埋鋼管導(dǎo)向管及冷卻水管埋設(shè)：預(yù)埋固結(jié)灌漿導(dǎo)向管，設(shè)計(jì)圖中顯示在D0+082.00～D0+085.20位置兩環(huán)傾角的固結(jié)灌漿孔。由于兩環(huán)位置較近，直接造孔，容易將混凝土鑿裂，堵頭混凝土質(zhì)量無法保證。如用PVC導(dǎo)向管，混凝土澆筑過程中容易將PVC管破壞，致使導(dǎo)向管失效，后續(xù)鉆孔方位無法控制?？紤]到每個(gè)孔深為6 m以上(包括混凝土)，為保證灌漿質(zhì)量，灌漿孔導(dǎo)向管擬采用φ80鋼管，確保后續(xù)基巖的灌漿質(zhì)量。

⑥混凝土澆筑：堵頭混凝土澆筑分3層澆筑，澆筑前，倉內(nèi)沖洗干凈且排干積水，并保持干凈和濕潤。

3.4 灌漿施工關(guān)鍵技術(shù)

導(dǎo)流洞堵頭混凝土施工時(shí)，在樁號D0+082.00～D0+102.00段拱頂120°埋設(shè)φ60 mm回填灌漿管，孔排距2 m，兩側(cè)孔為進(jìn)漿孔，回填灌漿壓力初擬為0.3 MPa；堵頭段兩側(cè)及基礎(chǔ)段φ75 mm固結(jié)灌漿管，初擬灌漿壓力2.0 MPa。其余固結(jié)灌漿沿堵頭段拱頂布置，灌漿孔深入圍巖4 m，環(huán)向間距為2 m，梅花形布孔，固結(jié)灌漿采用全孔一次灌漿，初擬灌漿壓力2.0 MPa。

3.4.1 回填灌漿關(guān)鍵施工技術(shù)

主要流程：回填灌漿鉆孔→回填灌漿埋管→回填灌漿→封孔。

其中，回填灌漿預(yù)埋管采用φ60 mm鍍鋅鋼管，灌漿孔每隔3 m設(shè)置，并在頂部設(shè)置回填灌漿排氣管，具體布置詳見堵頭段回填灌漿埋管橫斷面圖(見圖3)。

3.4.2 固結(jié)灌漿關(guān)鍵施工技術(shù)

根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5148—2012)第7.3.6條規(guī)定，Ⅱ、Ⅲ級圍巖環(huán)間可不分序。另外，根據(jù)《招標(biāo)文件——水文氣象工程地質(zhì)》顯示，下庫導(dǎo)流洞洞身段為Ⅱ、Ⅲ級圍巖。因此，在堵頭混凝土澆筑前埋設(shè)φ75 mm固結(jié)灌漿導(dǎo)向管，導(dǎo)向管為φ75 mm鋼管。待堵頭混凝土澆筑完成且回填灌漿施工完畢后，再進(jìn)行固結(jié)灌漿施工。

(1)固結(jié)灌漿鉆孔采用XY—2，孔徑59 mm，開孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不得大于10 cm。

(2)沖洗壓水要點(diǎn)：考慮到固結(jié)灌漿壓力為2 MPa，沖洗水壓力按灌漿壓力80 %控制。

(3)導(dǎo)向管：灌漿引管采用φ80的鋼管。

(4)灌漿要點(diǎn)：固結(jié)灌漿采用循環(huán)式灌漿法。固結(jié)灌漿原則上一泵灌一孔，當(dāng)相互串漿時(shí)，采用3個(gè)孔并聯(lián)灌注，并控制灌漿壓力。灌漿機(jī)具采用3SNS型和WB160/10灌漿泵，JZ—400攪拌機(jī)，CFP 1012型灌漿自動記錄儀配套使用。灌漿漿液的變換應(yīng)遵守由稀到濃的原則，逐級改變。開灌水灰比采用2∶1，灌漿壓力為2 MPa。固結(jié)灌漿在規(guī)定壓力下注入率不大于1.0 L/min后，繼續(xù)灌注30 min可結(jié)束灌漿。

(5)灌漿要求及過程處理：一是固結(jié)灌漿應(yīng)在該部位的回填灌漿結(jié)束7 d后方可進(jìn)行。二是發(fā)現(xiàn)冒漿漏漿，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用嵌縫、限流等方法進(jìn)行處理。三是當(dāng)長期強(qiáng)度不滿足結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)報(bào)請監(jiān)理人員共同分析研究處理措施。

(6)封孔處理：固結(jié)灌漿采用了全孔灌漿法封孔。

4 效益評價(jià)

本項(xiàng)目位于貴州省望謨縣，工程完工后，可以保證望謨縣用水安全和防洪安全，為望謨縣的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)，產(chǎn)生顯著的社會效益、生態(tài)效益和防洪效益。

4.1 社會效益

黨中央國務(wù)院提出要落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和的“雙碳政策”，將有許多重大方針政策會向水電清潔能源建設(shè)進(jìn)行有利傾斜，這將是流域水電開發(fā)和清潔能源建設(shè)的一個(gè)非常有利的歷史機(jī)遇。作為國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一的水利事業(yè)，將進(jìn)一步得優(yōu)先的發(fā)展，其中關(guān)系到千千萬萬群眾切身利益的防洪問題，無疑會在這個(gè)機(jī)遇中得到妥善安排。防洪項(xiàng)目實(shí)施后，安全保障加大，有利于保持良好的社會環(huán)境和秩序。完善了防洪工程的預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提高了工程的現(xiàn)代化管理水平。

4.2 生態(tài)效益

本工程的實(shí)施，打通了行洪通道，避免因防洪工程失事而危及下游灌區(qū)人民的生產(chǎn)和生活安全。同時(shí)，工程的實(shí)施可減少河道維修費(fèi)用，減輕工程區(qū)人民負(fù)擔(dān)，促進(jìn)工程區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這將對盡快提高當(dāng)?shù)厝罕姷纳钏健⑸钯|(zhì)量起到非常積極的作用。本工程通過對桑郎水電站工程區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理，很大程度上改善了水質(zhì)。工程增加生態(tài)護(hù)岸長度，擴(kuò)大水面面積，項(xiàng)目的實(shí)施大幅改善了望謨縣的水生態(tài)環(huán)境。

4.3 防洪效益

本工程建成后的防洪效益主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是減免的農(nóng)、林、牧、副等各業(yè)的損失。二是減免的國家、集體和個(gè)人房屋、設(shè)施、物資等財(cái)產(chǎn)損失。三是減免的交通輸電、輸水中斷等損失。四是減免的防汛、搶險(xiǎn)費(fèi)用。防洪工程實(shí)施后，流域內(nèi)防洪體系將基本建成，有力保障流域經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)健康發(fā)展。本工程實(shí)施后，可以提高河道泄洪能力，保障望謨縣居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，改善城鎮(zhèn)建設(shè)條件，避免人員傷亡，減輕人民心理壓力，穩(wěn)定社會局面，減免洪水災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，推動地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，具有重大的防洪效益。

5 結(jié) 語

針對貴州桑郎水電站導(dǎo)流洞封堵關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行研究，通過導(dǎo)流洞施工方案準(zhǔn)備，全面介紹了導(dǎo)流洞封堵的施工關(guān)鍵技術(shù)。鑒于導(dǎo)流洞封堵施工的隱蔽性與特殊性，若封堵段在蓄水以后發(fā)生滲漏等問題，后續(xù)補(bǔ)救具有較大局限性；建議在導(dǎo)流洞封堵過程中，嚴(yán)格按照技術(shù)流程進(jìn)行施工，并加密滲流、滲壓觀測頻次，及時(shí)收集和分析導(dǎo)流洞堵頭運(yùn)行資料，為大壩按期下閘蓄水和正常運(yùn)行保駕護(hù)航。