导流底孔封堵施工

摘 要 ：向家坝水电站导流底孔封堵克服了,施工工期紧、浇筑手段受限、反弧段混凝土浇筑密实度差等因素,经受住了120m高水头质量检验,本文对导流底孔封堵的整个施工工艺,进了系统的总结和分析.

关 键 词 ：向家坝水电站；导流底孔；封堵；施工工艺

1.工程概况

向家坝水电站1#～6#导流底孔位于左岸冲沙孔～左非⑤坝段,上游封堵门已于2012年10月初下闸.1#～6#导流底孔断面均为城门洞形式,门洞尺寸为10m×14m,门洞顶部为圆弧面,导流底孔堵头施工范围为：1#、2#导流底孔0-001.900～0+095.000、0+121.000～0+133.000,共分5段进行施工；3#、4#导流底孔0-001.900～0+133.000,共分5段进行施工；5#导流底孔0-001.900～0+200.950,共分8段进行施工；6#导流底孔0-001.900～0+055.000,共分2段进行施工.

导流底孔封堵体为永久建筑物的一部分,正常运用期挡水最高水头达120m,对封堵体的抗滑稳定及防渗要求高.且底孔封堵体施工程序复杂,在一个枯水季节内（约6个月）要完成砼浇筑、通水冷却、回填、接触和接缝灌浆等,工期紧,强度高,施工过程中还将进行优选砼材料与配比,优化封堵体回填方案,改进施工工艺与措施等许多试验.为了确保导流底孔封堵工程质量与进度,通过试验为大规模封堵导流底孔积累实战经验是科学务实的.

2.封堵方案选择及施工难点分析

导流底孔施工任务紧迫,由于在汛期到来之时,库区水位在1个月的时间内抬高80m,这对导流底孔的封堵混凝土的浇筑强度,及浇筑质量提出了很高的要求,若采用常规的泵车浇筑,势必影响浇筑强度,在结合自身施工特点,并重点考虑高强度施工带来的混凝土水化热过高的问题,经研究讨论后,决定采取“自卸车+胎带机”和“搅拌罐+砼泵”的方式进行混凝土浇筑,这样既可以解决混凝土浇筑强度较低的问题,还可因采用高级配混凝土,而满足混凝土温度控制要求.浇筑示意图如下.

导流底孔第一段堵头上游段顶部呈反弧状,如何保证部位混凝土充填饱满、密实,是施工重点亦是难点；再者确保数量众多的灌浆管路、冷却通水管路及监测仪埋,不发生堵塞、串管、损坏等状况,对施工工艺和质量管理提出较高的要求.

3.施工工艺

施工工艺直接关系到封堵体的质量,而其中又以封顶仓施工工艺,与混凝土浇筑工艺最为关键.为确保封顶仓砼施工质量,利用导流底孔封堵体中间设置的横缝,进行分仓浇筑,对封顶仓的模板加固形式、进料顺序、泵压控制、灌浆系统保护等环节的可靠性和存在问题,获取了经验,优化了后续封顶仓砼施工措施.

施工工序：临时挡水堰施工→截水墙模板、排水管安装→截水墙浇筑→老混凝土面凿毛、清理→堵头模板、止水、钢筋及灌浆管路安装→仓号清洗→验收→混凝土浇筑→收面、养护→仓面冲毛→下一循环.

3.1截水墙施工

在截水墙施工前,先在截水墙前1.0m位置堆砌临时挡水堰进行临时挡水,挡水堰采用砖砌筑或沙袋堆砌,宽约0.3m,高0.8m,完成后通过排水管将闸门封堵后的渗水引排出导流底孔.

挡水堰施工完后,立即进行渗水量检查,发现仅1#和6#底孔渗水量较大达85L/S,其余的均在25L/S左右,1#、6#孔砌筑2.5m×0.5m（高×宽）截水墙,安装2根DN150mm的排水管将渗水引至孔外,其余底孔截水墙 尺寸1.5m×0.5m,排水管管径为DN80.

3.2 模板施工

堵头上、下游面模板主要采用组合钢模板和翻转模板、局部采用散板、灌浆廊道侧墙采用组合钢模板和木模板,顶拱和排水沟采用定型钢模板.

仓号底部第一层通过在底板上打φ25插筋对模板进行加固,以上部位翻转模板采用预埋定位锥加固,组合钢模板和散板采用预埋环内拉内撑固定,拉杆采用φ14钢筋,为进一步确保回填灌浆施工质量,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作为浇筑时排气通道.

3.3埋件施工

灌浆管预埋分三个区,顶拱为一区,左、右边墙各为一区；出浆口采用扣喇叭形出浆盒的形式,出浆盒区域不进行凿毛处理,以防止混凝土浇筑中浆液进入堵塞灌浆管道；回填灌浆、接缝灌浆管,均采用硬塑管,管径分别为：进回浆管φ40,升浆管和出浆管φ25,冷却水管φ25；灌浆排气槽可采用白铁皮制成,并按设计要求埋设,混凝土施工时,避免堵塞排气槽；排气槽出气侧与止浆铜片相交时,采用排气管绕过止浆、止水片伸出灌浆区外；排气槽四周与模板紧贴,安装牢固,槽盖与槽完全固定,四周用砂浆勾缝封闭；浇筑前做通水检查,浇筑和回填灌浆过程中安排专人看护,并进行通风.

止水片和止浆片在老砼面上安装止水时采用“抠槽+浇筑止水梗”的方式,待止水梗等强3天后进行砼浇筑.

3.4 封堵混凝土施工

混凝土浇筑强度分析：最大仓号为5#导流底孔第8段,最大仓面面积为320,按照50cm坯层厚度采用平铺法浇筑,相邻坯层间混凝土覆盖间歇时间不大于4h,所需浇筑强度为40 m/h,胎带机实际浇筑强度为60m/h,HBT80C-1818Ⅲ型砼泵浇筑强度可达54m/h（9m搅拌罐）,可满足浇筑强度要求.

在封顶浇筑过程中砼浇筑通过间错布置的5根Φ125钢管进料,平铺法浇筑至距顶板至少有1m距离时,封堵进出口模板,留观测窗.进料顺序先从1#钢管向内输送自密实砼,达到结束标准使泵机保持压力30min,封闭管口,后依次类推换预先埋设的2#、3#、4#钢管自下游向上游方向继续输送自密实砼,4#钢管输送砼期间,通过预埋于摄像头观察孔内砼填满程度,适时控制泵机稳压的时间,防止4#钢管的持续压力影响上游封头模板的稳定性,最后通过5#钢管浇筑.浇筑至上游反弧段时通过摄像头观察上部砼浇筑情况,待浇到没过摄像头后,停止供料.收仓拆模后经现场查勘止水部位及上游面回填砼的外观质量均满足要求.封顶仓方案的工艺措施是可行的. 3.5 封堵混凝土温控措施

设计允许最高温度：原则上按上下层砼允许温差17℃控制,封堵砼施工应安排在低温季节,砼浇筑温度按1～2月自然入仓（≤10℃）、3～4月≤12～14℃控制.

导流底孔浇筑层厚3m,在浇筑层中间应埋设冷却水管,并在浇筑过程中通水冷却.层间间歇期6～7天.为进行接触、接缝灌浆及控制砼最高温度,需针对性的进行初、中、后期通水工作,直至封堵体温度降至灌浆温度14～16℃为止.

针对封堵体砼的特点,主要采取采取的温控措施：

1）实施孔内、外环境温度监测.成果显示孔外环境温度在1～33℃之间,变幅达32℃.孔内环境温度相对平稳,在4～22℃之间,变幅为18℃.总体有利于温控砼施工.

2）冷却水管布置.第一段和第三段按1m×1m（水平间距×竖直间距）顺流向布置,第二段封堵体冷却水管按1m×1.5m（水平间距×竖直间距）顺流向布置,均采用黑铁管.

3）3～11月采用温控砼,并强化过程控制.已封堵的8个孔,检测砼入仓温度234测次,温度区间6.9℃～14℃,平均10.6℃；检测砼浇筑温度147测次,温度区间8℃～15.5℃,平均11.9℃.均控制在设计指标值内.

4）个性化初、中、后期通水.初、中期通水冷却无间隔连续进行,一般通河水,开仓后进行,初期流量25 L/min～30L/min,待砼最高温度出现后再加通1天,后改为流量18 L/min～20 L/min,降温至20℃～22℃；后期通水,工期上有裕度的孔段在初、中期通水暂歇5～7天后进行,直至封堵体温度降至灌浆温度14～16℃为止.

3.6 灌浆施工

回填灌浆在堵头砼浇筑完成7天后即可进行,接缝（触）灌浆部位回填混凝土的温度达到设计规定的稳定温度后进行.

回填灌浆、接触灌浆和接缝灌浆采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥,水泥细度为通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%,接触细缝灌区采用超细水泥和湿磨水泥灌注.回填灌浆水灰比0.5：1,接触灌浆和接缝灌浆水灰比1：1和0.5：1二级.钢管回填采用M30砂浆回填排水钢管,水：灰：砂为0.38：1：05.

回填灌浆层顶灌浆压力为0.3MPa,接触灌浆和接缝灌浆灌浆区层顶压力为0.25Mpa,排水槽槽顶压力为0.2MPa.

接缝灌浆当缝开度大于1mm时,水泥为中热硅酸盐水泥浆液马什漏斗粘度小于45s；当缝开度小于1mm时,采用两级水灰比,采用0.6：1和0.45：1浆液,水泥为磨细硅酸盐水泥0.6：1浆液粘度小于30s.浆液中掺高效减水剂,浆液强度不得低于M40.

灌后成果分析：底孔回填、接缝灌浆各灌区灌前各项指标满足设计要求,各管口压力稳定,灌浆过程正常,灌浆压力、浆液浓度达到设计要求,结束前注入率均小于0.4 L/min,纯注入量均大于或相当于灌前压水缝容,上述部位灌浆效果显著,充填良好.

4.结束语

依据上述总结,可以看到施工质量直接反应着施工工艺的优良性,通过对施工工艺的不断探索和改进,获取了大量的切实可靠的成果与经验,并付诸于实践,对于以后大体积回填混凝土的施工,提供了坚实的技术保障和宝贵的经验.