馬來西亞巴貢電站導(dǎo)流洞改建工程施工研究

王艷杰，江 河

（中國水電七局有限公司，成都 611730）

1 工程概況

BAKUN水電站已建的3條導(dǎo)流洞平行布置于河床右岸，于2000年竣工并投入使用。由河床右岸往里分別為1號(hào)、2號(hào)及3號(hào)導(dǎo)流隧洞，其長度分別為：L1=1 356.77 m、L2=1 433.65 m及L3=1 524.63 m。導(dǎo)流隧洞襯砌后斷面尺寸均為D=12.0 m，導(dǎo)流洞間巖壁厚21.6 m。巴貢電站水庫蓄水期間要保證向下游河道提供生產(chǎn)、生活和生態(tài)供水，設(shè)計(jì)最小供水流量為150 m3/s，因此1#導(dǎo)流洞在水庫蓄水前需改建成放水孔，放水孔在1#導(dǎo)流洞0+537.987～0+572.638處改建而成。改建后的放水孔結(jié)構(gòu)段總長度為34.65 m。放水孔由壓力鋼管段、蝶閥段、錐閥段、消能室防沖段組成。

2 施工條件

洞內(nèi)施工場(chǎng)地狹小，而放水孔金結(jié)施工技術(shù)要求高，所需施工工期較長。在改建施工中，應(yīng)考慮以下問題：洞襯混凝土拆除及隧洞擴(kuò)挖爆破振動(dòng)控制。由于放水孔改建時(shí)2#、3#導(dǎo)流洞照常過流，而1#、2#洞間巖壁厚為21.6 m，因此洞襯混凝土拆除及隧洞擴(kuò)挖應(yīng)采用控制爆破技術(shù)，以減小爆破施工對(duì)圍巖及2#導(dǎo)流洞襯砌混凝土的不利影響;金結(jié)運(yùn)輸;由于隧洞內(nèi)空間狹小，因此弧門、平板門及閘門啟閉機(jī)設(shè)備的運(yùn)輸、就位及安裝時(shí)，受空間限制施工較為困難;放水孔平板門、弧門止水材料選擇及施工。平板門及弧門最高擋水頭182 m，閘門的水封施工要求高，并且必須保證萬無一失。

3 施工工藝

3.1 進(jìn)出口下閘

為確保進(jìn)出口閘門順利下閘和減少漏水量，在下閘前進(jìn)行水下探查，主要檢查內(nèi)容包括：門槽預(yù)埋件、門槽混凝土、門槽底坎、門槽尺寸，經(jīng)檢查僅底坎混凝土有5～10 cm沖坑，但不影響下閘。

進(jìn)口鋼閘門下閘較順利，但是當(dāng)進(jìn)口下閘后出口就形成了回水區(qū)域，使河水中大量泥沙淤積在出口門槽內(nèi)，采用自制真空吸砂管在潛水員配合下清理門槽內(nèi)的淤積泥沙，但是潛水員水下檢查清理后的門槽很快又被泥沙淤積，始終存在40～50 cm厚的淤沙。

針對(duì)上述情況又采用在疊梁最底部安放3個(gè)55 cm高的鋼支座，然后在支座上安放4根疊梁，疊梁下游面與上游面分別采用小鋼模壓沙袋和試槽架鋪層板作模板，潛水員在水下將其加固后，采用混凝土泵直接向水下疊梁上游面澆筑c45/20混凝土?；炷翝仓旰鬂撍畣T檢查水下混凝土與疊梁接上，滿足疊梁下閘條件，余下的18根疊梁很快順利安裝完成。

3.2 初期排水堵漏

3.2.1 疊梁堵漏

針對(duì)疊梁不同部位采用以下辦法堵漏：

1）封堵疊梁底部漏水通道：在疊梁下游側(cè)約2 m處設(shè)鋼模板，采用混凝土泵直接向水下澆筑C45/20混凝土，混凝土澆筑完后，經(jīng)潛水員檢查：水下混凝土與疊梁接上，門槽左右兩側(cè)及中間部位，混凝土高度均為2.5個(gè)疊梁高度。并在疊梁下游面鋪防水布，拋填黃土。

2）側(cè)水封堵漏：在疊梁下游滑塊與門槽處塞填棉絮。

3）底水封堵漏：在疊梁的角鋼上面每隔40 cm焊接1塊70 mm×65 mm×5 mm的角鋼，該角鋼上焊接一個(gè)Φ16 mm螺栓，然后在錯(cuò)位的底水封上固定一根Φ20 mm圓鋼，用Φ16 mm螺栓頂在圓鋼上旋緊，使得底水封貼近疊梁上的角鋼，從而起到止水的作用。

3.2.2 排水孔封堵

排水孔的封堵采取向孔內(nèi)打木楔再排水孔的四周洞壁上打膨脹螺栓錨鋼板把木楔往孔內(nèi)壓的方式進(jìn)行封堵。

3.3 1#導(dǎo)流洞混凝土拆除爆破

3.3.1 控制爆破

3.3.1.1 最大單響藥量控制

由于1#、2#導(dǎo)流洞最小距離約為21.6 m，而且1#導(dǎo)流洞改建時(shí)2#、3#導(dǎo)流洞仍在過流，因此改建段原混凝土拆除需用控制爆破。根據(jù)業(yè)主要求，爆破振動(dòng)速度控制指標(biāo)為3 cm/s，根據(jù)交通洞爆破實(shí)測(cè)資料，爆破設(shè)計(jì)最大單響按12 kg控制。

3.3.1.2 PPV測(cè)試頻率

爆破作業(yè)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)指定位置采用DSUM-4C PPV型爆破振動(dòng)測(cè)試儀進(jìn)行PPV測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。PPV測(cè)試頻率為每2排炮測(cè)試調(diào)整一次爆破參數(shù)。

3.3.2 襯砌混凝土拆除

3.3.2.1 分上下臺(tái)階開挖

針對(duì)本洞斷面大超挖嚴(yán)重的特點(diǎn)，采取分兩期開挖，即上下臺(tái)階開挖（Ⅰ期、Ⅱ期），先在底部墊厚4 m的石渣，拆除Ⅰ期。Ⅰ期拆除完后把底部墊的渣清完再拆除Ⅱ期。

3.3.2.2 兩端頭預(yù)裂爆破

為保護(hù)改建段上下游未拆除部分混凝土，減小爆破震動(dòng)和創(chuàng)造爆破自由面，在原襯砌混凝土施工縫部位進(jìn)行預(yù)裂爆破。

3.3.2.3 分區(qū)開挖

預(yù)裂爆破后，為減少每排炮的總裝藥量，采取分區(qū)開挖。先開挖頂部，分5區(qū)拆除完成后，再開挖底部，也分5區(qū)。每區(qū)布孔裝藥原則為最大單響藥量范圍內(nèi)，多打孔，少裝藥，避免大塊體與殘留混凝土現(xiàn)象產(chǎn)生。開挖分區(qū)圖見圖1。

頂部二區(qū)開挖時(shí)采用垂直洞軸線造孔，結(jié)果表明造孔難度大時(shí)間長、孔深不好控制、爆破后頂拱上懸有大塊殘留混凝土。在三區(qū)開挖時(shí)采取在已開挖出的環(huán)形斷面上平行于洞軸線造6 m深水平孔進(jìn)行爆破，結(jié)果表明造孔方便快捷，爆破后無殘留效果較好。

3.3.2.4 爆破網(wǎng)絡(luò)控制

為控制段單響藥量采用孔內(nèi)、孔外、排間復(fù)式微差進(jìn)行控制爆破。

3.4 混凝土施工

3.4.1 混凝土分層分塊

改建段混凝土施工分為5個(gè)澆筑區(qū)，其中第Ⅰ區(qū)混凝土分為5層，為加大層與層間抗滑采取臺(tái)階式分層，第Ⅱ區(qū)和第Ⅲ區(qū)分別分為4層和3層施工。分層分塊圖見圖2。

3.4.2 改建段模板施工

上游面喇叭口弧形模板是在加工廠定做的定型木模板現(xiàn)場(chǎng)組裝，用圓弧鋼筋加固。

閘室折線段與曲面模板，用T20鋼筋加工成與設(shè)計(jì)曲面尺寸相同的弧形肋，然后采用P1015組合鋼模板沿弧形肋拼裝成型，采用滿堂腳手架支撐和內(nèi)拉桿聯(lián)合支撐，并設(shè)置可調(diào)支撐進(jìn)行調(diào)節(jié)加固。

3.4.3 混凝土澆筑

3.4.3.1 混凝土入倉

混凝土采用5 m3罐車運(yùn)輸，分別在交通洞和1#導(dǎo)流洞內(nèi)設(shè)置2臺(tái)HB60型混凝土泵，泵管借用腳手架施工平臺(tái)作支撐直接進(jìn)入倉號(hào)內(nèi)。特殊部位的混凝土入倉，如鋼結(jié)構(gòu)兩側(cè)、閥室的兩側(cè)邊墻部分必須采用對(duì)稱均勻送料入倉。特殊部位的混凝土入倉設(shè)置輔助溜槽或溜筒完成。

3.4.3.2 混凝土平倉振搗

混凝土的平倉均采用人工進(jìn)行，澆筑鋪料厚度為30～50 cm。在倉內(nèi)根據(jù)澆筑情況經(jīng)常移動(dòng)泵管和用振搗器與鐵鍬趕料，避免骨料堆疊。

3.4.3.3 混凝土冷卻與施工縫面處理及養(yǎng)護(hù)

在改建段堵頭I區(qū)5層混凝土中布置7層Φ25 mm黑鐵管冷卻水管?？紤]到混凝土的內(nèi)部溫度降溫進(jìn)度關(guān)系到改建施工的進(jìn)度，在混凝土冷卻期間，需每天對(duì)進(jìn)、出水溫度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行記錄、分析。同時(shí)，對(duì)混凝土料采取適當(dāng)加大粉煤灰的含量，降低單位水泥用量;控制混凝土入倉溫度。施工縫進(jìn)行沖毛處理，分縫設(shè)置橫向銅止水。養(yǎng)護(hù)采用人工灑水。

3.4.4 埋件及監(jiān)測(cè)儀器施工

在澆筑混凝土之前，用全站儀進(jìn)行埋件的定位及安裝。為監(jiān)測(cè)混凝土施工期和蓄水期的溫度、應(yīng)力等情況，在混凝土中埋設(shè)和安裝了4支巖石應(yīng)變計(jì)，12支溫度計(jì)、9支測(cè)縫計(jì)和1個(gè)讀數(shù)盒。在消能室末端還設(shè)置一套視頻攝像系統(tǒng)，以便觀察運(yùn)行期消能室后面的消能、射流等情況。

3.5 灌漿施工

3.5.1 埋管布置

改建段灌漿主要為鋼襯等結(jié)構(gòu)接觸灌漿和混凝土回填灌漿。預(yù)埋灌漿管采用硬質(zhì)塑料管，主管直徑為38 mm，支管直徑為25 mm間距為2 m，鋼襯及消能室上已開好灌漿絲堵孔，灌漿管需伸入巖體15 cm。

3.5.2 接觸、回填灌漿

在混凝土冷卻完畢后，先對(duì)冷卻水管進(jìn)行回填灌漿封堵，灌漿壓力0.4 MPa，漿液配比0.45∶1。灌漿分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段先灌堵頭上游端兩排孔，以封閉上游端堵頭與邊墻間的接觸面;第二階段由兩邊墻從低到高進(jìn)行其他管路的灌漿;漿液配比0.5∶1。當(dāng)灌漿壓力達(dá)到0.4 MPa時(shí)且流量為零時(shí)，再恒壓保持2 min即可結(jié)束灌漿。

圖1 導(dǎo)流洞改建段原開挖實(shí)測(cè)剖面與爆破分區(qū)圖

圖2 改建段剖面圖、混凝土分層分塊圖

4 結(jié)語

巴貢工程的放水孔改建水力學(xué)問題非常突出。在改建的同時(shí)相鄰的2#、3#導(dǎo)流洞仍在過流，再加上放水孔施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工空間狹小、施工困難、工期緊張等，造成放水孔施工是一個(gè)技術(shù)難度極大，風(fēng)險(xiǎn)極高的工程。巴貢工程放水孔的順利施工為今后相類似項(xiàng)目的施工提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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[3]楊光偉.二灘水電站導(dǎo)流洞封堵施工[J].水電站設(shè)計(jì)，2001，17（3）：29-33.