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输水隧洞及放空洞封堵施工工艺

2017-11-05  GXF360


□张懿周(福建省水利水电工程局有限公司)

摘要:水利水电工程中输水隧洞或放空洞的封堵施工是水库除险加固工程常见工序,其施工方案的选择结合项目的具体情况有多种多样,其质量的好坏也与方案的选择有密切关系。文章结合具体实施案例主要介绍了婺源县段莘水库除险加固工程中输水隧洞及放空洞封堵施工中的施工方案的选择、工艺流程、实施及保护措施等,为类似的工程施工积累了相关经验,具有一定的参考价值。

关键词:水利工程;输水隧洞;放空洞;封堵

0 引言

输水隧洞是山区水库重要建筑物,当运行几十年后存在安全隐患需封堵,不同工程实际情况,封堵的施工方案选择也要因地制宜,同时应该是高效、快捷、高质量的施工工艺。

1 工程概况

段莘水库位于饶河水系乐安河主支流段莘水上游,大坝位于段莘乡,距婺源县城45 km,距杭瑞高速公路9.60 km,地理位置为东经117°50′,北纬29°28′。坝址以上控制流域面积79 km2,总库容5 640万m3,发电装机总容量1 880 kW。工程于1970年11月动工兴建,1973年基本完成,是一座具防洪、灌溉、发电、养殖等综合利用的中型水库。水库枢纽工程等别为Ⅲ等,永久性主要建筑物为3级,永久性次要建筑物4级,临时性建筑物为5级。水库正常蓄水位为290 m(黄海高程,下同),相应库容4 140万m3;死水位为278 m,相应库容894万m3;设计洪水标准为100 a一遇,设计洪水位为292.83 m,相应库容5 240万m3;校核洪水标准为1 000 a一遇,校核洪水位为293.85 m,相应库容5 640万m3。段莘水库现枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、输水隧洞(兼放空)组成,输水隧洞位于大坝左岸山体。

2 涵洞封堵施工方案简述

2.1 坝体上游围堰布置

在导流底孔封堵时,在坝体上游20 m处修筑一道围堰,作为隧洞底孔封堵时的第一道围堰;考虑到第一道围堰由于底部填筑有大量的石渣,将有部分渗水,再在第一道围堰下游距导流底孔10 m处修筑第二道围堰拦水,该围堰宽2 m、高度同两边淤泥高度。

2.2 集水坑及排水设施布置

为确保进行隧洞封堵时浇筑的泵送混凝土能在无水下施工,计划在第二道围堰下游、距放空支洞进口5 m处开挖一集水坑,将第二道围堰可能产生的渗水汇集到该集水坑,而后布置二台潜水泵将积水抽至第二道围堰上游。

2.3 封堵施工计划

老隧洞封堵施工混凝土浇筑总量为475 m3,放空支洞进口封堵长度42m,发电支洞封堵长度从桩号0-039.2至0+060、0+ 115.60至0+120.60共计104.20 m,采用C20混凝土封堵,洞顶120°范围内设四根回填灌浆花管,一根回浆管,对洞顶进行回填灌浆。从桩号0+060至0+115.60及放空支洞尾水渠采用砂卵石填筑。

整条隧洞的封堵施工具有线路长、施工难度大、技术要求高、安全风险大等特点,必须计划周密、准备充分、协调一致,才能确保施工的安全、质量和进度。因管道过水时间较长,且经过洪水冲刷,应检查管内有无被破坏而渗水现象,若管内有渗水点应先进行堵漏,不能完全堵住的做好引排,防止导流管封堵后不能完全闭气而渗水。测算河流流量和围堰蓄水量,计算出围堰漫水时间,以便周密的计划混凝土浇筑的安全时间。

3 封堵方案实施

3.1 放空支洞的封堵施工

涵洞的封堵首先对放空支洞段进行施工。此段涵管封堵的关键是抓速度,抢时间,必须周密计划,有序进行,其实施的成败决定了整个封堵方案实施的成败。本段封堵成功后将为发电支洞的封堵提供可靠的施工条件。

该段开始封堵前,先安排人工进去在放空支洞与发电洞交接处的四周用电钻钻20 mm直径的孔,便于插钢筋固定模板,模板使用直径1 m的圆形木模,安装并用插筋两边固定牢靠,再在后面做一道砌石挡墙撑牢。准备工作完成后,进行混凝土浇筑。混凝土采用泵送商品混凝土。围堰后挡水可能出现的渗水及时用水泵集中抽排。

3.2 发电支洞桩号0-039.20至0-002的混凝土封堵施工

放空洞封堵完成后,开始进行发电支洞桩号0-039.20至0-002段的封堵。该段封堵是整个导流涵管封堵的重中之重,因考虑到上游水位在封堵时候上涨,必须做到完全止水,不能有丝毫渗漏。

该段施工的关键是确保混凝土与管壁充分结合,调整混凝土塌落度(18~20)达到免振捣的要求,保证混凝土能够自然密实。回填灌浆充填饱满、密实,达到抗渗要求。

该段封堵按涵洞封堵结构要求进行施工,在该封堵段的两端砌筑浆砌石挡墙作为堵头,混凝土输送泵管的混凝土出口处距仓面≤2 m。靠管壁顶预埋回填灌浆拔管,回填灌浆在每仓封堵混凝土浇筑完成7 d后进行,回填灌浆采用0.6:1(水:水泥)纯水泥浆液灌注,压力为0.50 MPa。回填灌浆结束后再以相同的工艺对下一段进行封堵施工。

3.3 发电支洞桩号0-002至0+060的混凝土封堵

此段施工时已不再有库内水位上升的威胁,有充足的时间精心施工,确保万无一失。对于该段的封堵施工主要是对涵管进行充填饱满,以抵抗大坝坝体自重的压力作用。

此段施工按设计要求分为10 m一段进行,每段使用圆形木模分隔,模板使用在涵管四周钻孔插筋支撑牢固,模板顶预留混凝土输送管入口和回填灌浆管。混凝土浇筑完成后模板无需拆除。因发电涵洞向下游方向有坡降,混凝土输送管距上游面模板应≤3 m。

3.4 围堰的拆除

老涵洞的封堵完成后,应立即进行上游临时围堰的拆除。围堰拆除时,应在水位上升的安全时间内,最大限度的对围堰进行开挖。开挖时,从围堰左岸坡处将围堰开挖出适当深的缺口,利用度汛坝体的斜墙至围堰之间的库容调节,围堰内的水位可下降2 m左右。围堰开挖按从左岸至右岸的顺序进行,边挖边退,出渣使用自卸车从右岸施工道路运至下游弃渣场。开挖完成后机械从右岸施工道路退出。围堰开挖必须在水位上升至安全的高度时完成,机械设备迅速撤离。

4 封堵实施保护措施

4.1 施工质量应急措施

在导流涵管封堵施工的过程中,因线路长、管径小,施工作业受到影响的因素较多,严重时甚至可导致混凝土浇筑施工无法正常进行,如机械故障、安全隐患、天气突变等。因此,必须有应急预案,做到有备无患,使涵管封堵圆满完成。

应急措施主要是针对心墙至进水口段的封堵。此段混凝土浇筑过程中,若出现意外情况使混凝土浇筑工作无法继续,排除故障所需时间较长时,应立即拆除输送泵管(若时间紧迫也可不拆),使用自制的小滑车将已预备好的碎石运至管内从里往外回填。碎石运输入管时,涵管内只能容纳一台小滑车出入,管内可派2人在舱面卸载碎石和铺填饱满,涵管外由3人负责装车和辅助运输。小车进出涵管时,其前后均应用绳索牵引,当碎石运往涵管内时,涵管内的人适当的拉住小车前的绳子,牵引小车的方向。因小车进入涵管时是下坡,外面的人应拽住小车后的绳子,避免小车滑行太快,保证安全。碎石卸载后,涵管外的人利用绳子将小车拽出涵管,继续装运。用于牵引小车前后的绳子必须长于小车的行程3 m以上。当碎石回填至管口时,将管口用浆砌块石封闭,并预埋回填灌浆管,做回填灌浆处理,保证涵管封堵闭气。回填的碎石应有良好的级配,既能满足回填灌浆浆液的扩散和充填,又不能使空隙率太大,增加回填灌浆的工程量。在处理意外情况的过程中,可用准备的水泵从围堰内将水抽到新发电隧洞进口处排走,以减缓水位上升速度,为老涵洞封堵赢取充分的时间。

4.2 安全应急措施

此次施工存在的危险源主要有两点,一是,涵洞内施工环境缺氧,二是,封堵涵洞时围堰漫水或决堤。管内缺氧可用鼓风机通风,通风管应直接到达施工面进行不间断的送风,保证管内空气的流通,且应有备用的医用氧气,便于发生缺氧事故时急救。围堰漫水或决堤,可用准备好的土袋,将水堵住,并迅速撤离涵管内的作业人员。涵管内出现险情时,管内的人员使用报警器向管外报警,管外的人接到报警后马上实施抢救。管外发生险情时,使用信号灯向管内报警,管内的人员接到报警后迅速撤离。

5 结语

该项目整个输水隧洞的封堵分3个大段进行,分别为放空支洞进口的混凝土封堵、发电支洞桩号0-039.20至0-002的混凝土封堵,桩号0-002至0+060的混凝土封堵。该项目最终圆满结束,很多经验值得借鉴,如做好充分的准备工作,具备封堵条件后,认真关注天气预报,确认往后3 d之内无降雨的迹象后,才能开始封堵,避免封堵过程中发生降雨而导致河流流量增大,围堰库内水位快速上升使封堵工作无法进行。

参考文献:

[1]贾福昌.龙背湾水电站导流洞封堵施工技术[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2015(9).

[2]徐向羽.广东省乐昌峡水利枢纽导流洞封堵施工探析[J].东北水利水电,2014(7).

[3]刘涛,曹海,夏世法.高水头导流洞封堵段设计及施工要点[J].水利水电技术,2011(3).

[4]陈振华,刘金清,游梦雄,李祖德.大坝汛期下闸蓄水时的导流洞封堵施工[J].水利水电施工,2009(S1).

编辑:刘长垠邢博辉

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