錦屏一級水電站運行期導(dǎo)流洞快速檢修

1、錦屏一級水電站運行期導(dǎo)流洞快速檢修 金 大 鑫( 中國水利水電第七局工程局有限公司，四川 成都 610081)摘 要: 針對原遭受過大塌方地質(zhì)災(zāi)害的錦屏一級水電站病險導(dǎo)流洞，在其運行了較長時間后，快速準確地對其進行了檢 修。檢修期間，克服了無法下閘擋水等不利條件，通過修筑土石圍堰、快速缺陷修補等措施，圓滿地完成了相關(guān)檢修任務(wù)。關(guān)鍵詞: 導(dǎo)流洞; 圍堰; 檢查; 沖蝕; 缺陷; 修補; 錦屏一級水電站中圖分類號: TV7; TV554; TV52文獻標識碼: B文章編號: 1001-2184( 2014) 06-0001-041 概 述錦屏 一 級 水 電站左岸導(dǎo)流洞洞身段全長為 1 214 3

2、59 m，洞 身 進、出 口 底 板 高 程 分 別 為 1 638 5 m 和 1 634 m，城 門 洞 型 斷 面，其 尺 寸 為15 m × 19 m ( 寬 × 高) ，有 壓 過 流，全 斷 面 襯 砌。該導(dǎo)流洞于 2005 年年初開始進行開挖施工，同年10 月下旬 12 月中旬分別在 K0 + 426 K0 + 550段邊墻及頂拱位置發(fā)生了多次持續(xù)性塌方，其中以 12 月 15 日 K0 + 430 K0 + 550 段發(fā)生的塌方 規(guī)模最大: 前期上下兩段塌方穴連為一體并向上 延展，塌方穴最高處距導(dǎo)流洞底板 42 m，塌方總 規(guī)模達到 了 5 萬 m3 。后

3、經(jīng) 采 用 雙 層 鋼 拱 架“戴 帽”混凝土 臨 時 支 護，應(yīng) 力 錨 索、錨 筋 樁、固 結(jié) 灌漿永久支護的方案完成了處理工作，該導(dǎo)流洞于2006 年 12 月正式過流。隨著連續(xù) 3 年的滿負荷 運行，尤其是 2009 年汛期，由于雅礱江流量首次 達到 10 年一遇洪水標準，造成左岸導(dǎo)流洞滿流出 流，且原布置在導(dǎo)流洞塌方段的監(jiān)測儀器出現(xiàn)了 監(jiān)測不到任何信號的情況。對此，業(yè)主十分擔憂導(dǎo)流洞混凝土的 沖 刷 受 損及整體運行安全情況，決定利用 2009 2010 年 枯水期對該導(dǎo)流洞進行全面地檢查維修。在導(dǎo)流 洞檢修閘門無法使用的情況下，通過填筑土石圍 堰進行擋水，快速保質(zhì)地完成了檢查修復(fù)工

4、作，為 該導(dǎo)流洞在接下來汛期的安全運行提供了有力保 證。左岸 導(dǎo) 流 洞 進、出口設(shè)置的擋水建筑物安全、可靠。2 1進口段擋水方案分析在該進口處設(shè)計了兩個擋水方案: ( 1 ) 利 用進口閘室安裝的閘門擋水; ( 2 ) 使用土石圍堰擋 水。后經(jīng)現(xiàn)場勘查、對比分析后發(fā)現(xiàn): 方案一可以較好地解決右導(dǎo)單洞過流導(dǎo)致左導(dǎo)洞口水流流速 快、沖刷大的問題且防滲效果較好。但是，由于此 次檢修本屬于突發(fā)性事件，進口閘室閘門和啟閉 機尚未運輸至現(xiàn)場且因其安裝工期較長，不能滿 足工期要求。另外，考慮到導(dǎo)流洞進口閘門槽經(jīng)3 年運行 后，可 能 由 于變形導(dǎo)致水下安裝困難。 而方案二雖因左導(dǎo)進口的水流流速較快，臨時土

5、 石圍堰布置施工困難，且上游土石圍堰的防滲處 理較 為 棘 手，但由于土石圍堰施工簡單、工 期 較 短，留給檢修的時間非常充分。最終決定左導(dǎo)進口采用方案二之土石圍堰實 施擋水，左導(dǎo)出口圍堰亦使用同樣的土石圍堰。2 2 進口段擋水圍堰施工進口圍堰按 10 年一遇枯 水 期 流 量 ( 978 m3 /s) 進行設(shè)計，選用粘土心墻防滲。堰頂寬 6 m，堰頂長約 85 m，最大堰高約 13 5 m，上游坡比為 1 2，下 游 坡 比 為 1 2，迎水面采用塊石護坡 ( 圖1) 。由于施工受當?shù)卣惩亮媳旧碚承暂^差等因素影響，同時，為了進一步保證防滲體效果，進口圍 堰形成后，根據(jù)實際情況又在進口閘室下游

6、混凝 土底板上設(shè)計了第二道防滲體: 由雙層粘土袋構(gòu) 成，內(nèi)敷設(shè)土工膜，粘土袋心墻前后用石渣進行回 填和壓坡( 圖 2) 。2檢修期臨時導(dǎo)流方案檢修原則為: 檢修期間由右岸導(dǎo)流洞 單 獨 過流，左導(dǎo)洞內(nèi)需保證干燥、無水。因此，必須保證收稿日期: 2014-09-06Sichuan Water Power 1 金大鑫: 錦屏一級水電站運行期導(dǎo)流洞快速檢修2014 年第 6 期圖 1 左導(dǎo)進口土石圍堰結(jié)構(gòu)圖( 1 50)圖 2 左導(dǎo)進口閘室粘土袋心墻結(jié)構(gòu)圖另外，在導(dǎo)流洞上下游洞軸線上使用 粘 土 袋導(dǎo)流洞抽排水施工3導(dǎo)流洞排水包括截流合攏后的初期集中排水和后期經(jīng)常性排水兩大部分。其中后期經(jīng)常性排 水

7、主要排除圍堰及基礎(chǔ)滲水和施工廢水。洞內(nèi)設(shè)置兩處排水泵站。第一處泵站設(shè)置在 上游進口土石圍堰與閘室粘土心墻之間，主要負 責排除圍堰滲水。采取強排措施，布置 4 臺 250S( XD) 65A 型臥式離心式水泵 ( 備 用 1 臺 ) ，每 臺功率 132 kW，排水能力為 560 m3 / h × 臺。第二處泵站布置在左導(dǎo)下游圍堰背 水 面，集水坑使用粘土袋砌成，負責排出原洞內(nèi)的積水、圍 堰及基礎(chǔ)滲水、施工廢水等。在初期集中排水階 段共布置了 2 臺 250S( XD) 65A 型臥式離心式水 泵、3 臺 250S ( XD ) 39 型臥式離心式水泵、3 臺 QW 400 48 90

8、 潛水泵，高峰排水能力為 4 690 m3 / h; 后期經(jīng)常性排水期時配置了 4 臺 QW 400 48 90 型離心式水泵( 備用 1 臺) 用 于 完 成 排 水任務(wù)。布置了一條寬 80 cm、高 40 cm 的排水溝，以便將洞內(nèi)的滲水及施工廢水排至下游泵站。4現(xiàn)場檢查及存在的問題2010 年 1 月 29 日，導(dǎo)流洞底板淤積清理基 本完成。業(yè)主組織設(shè)計、監(jiān)理及施工單位對現(xiàn)場進行了四方 檢 查。檢 查 結(jié) 果 表 明: ( 1 ) 左 岸 導(dǎo) 流 洞塌方段( K0 + 426 K0 + 550) 整體結(jié)構(gòu)完好，特 別是洞頂未受到明顯破壞，僅有原明敷的監(jiān)測電 纜線被完全沖斷。( 2) 導(dǎo)流

9、洞洞內(nèi)底板及邊墻混 凝 土均出現(xiàn)了不同程度的磨損，部 分 較 為 嚴 重( 圖 3、4) 。缺陷類型主要為:水流沖刷形成的溝槽。局部鋼筋出露( 圖 5、6) 。沖蝕坑( 圖 7) 。整體來看: 導(dǎo)流洞洞內(nèi)底板、兩側(cè)貼腳以及邊墻部分范圍 ( 底板以上 3 m 左右) 混凝土沖 蝕 較 為嚴重。其中底板 C40 硅粉混凝土表面順水流 2 Sichuan Water Power第 33 卷總第 171 期四川水力發(fā)電2014 年 12 月圖 3導(dǎo)流洞左側(cè)貼角與底板交界處形成的連續(xù)性沖槽圖 6 導(dǎo)流洞邊墻結(jié)構(gòu)鋼筋出露圖 4 導(dǎo)流洞底板局部沖槽圖 7 導(dǎo)流洞底板沖蝕坑洞整體基本完好，但局部沖刷嚴重。為了

10、防止其進一步遭到水流破壞，必須對局部形成的沖槽、沖 坑進行修復(fù)?？紤]到施工工期較為緊張，故將缺 陷主要分為三類: 沖蝕坑( 槽) 按深度小于或等于3 cm、3 5 cm、5 cm 以上分類，重點對 3 cm 以上 的缺陷進行修 補; 而 對 于 小 于 3 cm 的 坑 ( 槽) 僅 進行打磨處理。另外，對于有鋼筋外露的部位必 須進行修補處理。5 2修補材料的準備缺陷修補 用砂漿及混凝土遵 循“現(xiàn) 場 拌 制，圖 5 導(dǎo)流洞底板結(jié)構(gòu)鋼筋出露方向有明顯被推移質(zhì)磨損的擦痕，一般細骨料出露，局部溝槽和沖刷嚴重部位粗骨料被磨成光滑 表面且部分結(jié)構(gòu)鋼筋出露。兩側(cè)貼角與底板交界 處易形成連續(xù)的、寬度約為

11、10 cm 的沖槽，其余部 位形成局部沖槽。5 缺陷修補施工5 1 缺陷修補原則通過對左岸導(dǎo)流洞進行目測檢查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)流隨拌隨 用”的 原 則，使 用 2 臺 JZC 系 列 混 凝 土 攪拌機，滿足兩種不同用途混凝土的拌制，其中一臺滿足 C50 一級配聚丙烯纖維粉 煤灰硅粉混凝土 拌和，一臺滿足 M60 硅粉砂漿拌和。每臺拌和機 產(chǎn)量為 6 m3 / h。水泥: 嘉華 P·MH42 5;骨料: 印把子溝砂石系統(tǒng)生 產(chǎn); 砂 為 中 砂，細度模數(shù)為 2 8;外加劑: 使 用 云 南 宣 威 級 粉 煤 灰 ( 摻 量Sichuan Water Power 3 金大鑫: 錦屏一級水電站運

12、行期導(dǎo)流洞快速檢修2014 年第 6 期15% ) 、成都彩訊硅粉( 摻量 10% ) 、云南昆明生威SW 紅星膨脹劑( 外摻 8% ) 、北京冶建 JG 2H 羥酸類液體減水劑 ( 摻量 0 8% ) 、深圳維克耐工程 材料有限公司生產(chǎn)的 PVA 纖維。表 1修補采用的混凝土、砂漿施工配合比參數(shù)表每 m3 混凝土、砂漿原材料用量 / kg·m 3設(shè)計強度等級容重/ kg·m 3級配水膠比砂率水水泥煤灰硅粉膨脹劑砂子小石PVA 纖維減水劑C50M60一/0 290 25291002 4102 20016022041479283/558844704801 0301 174/0

13、 9/4 4167 045 35 3 1對沖刷破壞采取的處理措施外露鋼筋的處理5 3 3對于深度小于 3 cm 坑槽的修補對于深度小于 3 cm 的坑槽不進行修補處理，僅采用磨光機進行打磨，使其與周邊混凝土平順銜接。處理后的過流表面突體高度 12 mm，上 游坡磨成的坡比緩于 1 10，下游坡磨成的坡比緩 于 1 5，側(cè)面坡磨成的坡比緩于 1 2。對于外露鋼筋的處理分為兩種類型，其 中 外露鋼筋為結(jié)構(gòu)鋼筋時，需要將在鋼筋外露范圍內(nèi) 的混凝土全部摳除，使鋼筋整體外露，再對外露部分鋼筋進行沖洗和鋼絲刷除銹，最大限度地保證 回填混凝土和鋼筋結(jié)合緊密。對外露為非結(jié)構(gòu)的鋼筋，使用砂輪機 沿 混 凝 土表

14、面將鋼筋頭切除，切除前先用砧子將鋼筋頭附近混凝土鑿 除 0 5 1 cm，并用砂輪機研磨至 混凝土面以下 2 3 mm，清 洗 干 凈 后，刮 M60 硅粉砂漿抹平。5 3 2對于深度大于 3 cm 坑槽的處理 對于深度大于 3 cm 的沖刷破壞坑槽，先用電動切割機對修補范圍進行成型的切割，再用風鎬進行鑿除，避免由于人工鑿除出現(xiàn)新老混凝土結(jié) 合不規(guī)則、結(jié)合不緊密的情況，然后用風水槍對破壞鑿除范圍進行沖洗，徹底清除基面上已損壞、松 動和膠結(jié)不良的表面混凝土、油污及雜物。對邊墻等較為干燥的處理部位，修補 前 應(yīng) 進 行浸水濕潤，以提高混凝土的結(jié)合能力。修補區(qū)存在滲水時，修補前必須先行堵漏或改流并清

15、除 積水。對于底板區(qū)域內(nèi)的缺陷修補邊緣應(yīng)鑿成齒槽 狀，邊墻修補區(qū)應(yīng)鑿成楔形狀。修補時，應(yīng)首先在基面上均勻涂刷 M60 凈砂 漿，并在砂漿初凝前完成修補材料的覆蓋和鋪筑。其中處理后對于寬度為 3 5 cm 的坑槽使用 M60 硅粉砂漿填補，對于寬度 5 cm 以上的坑槽則使用 C50 一級配聚丙烯纖維粉煤灰硅粉混凝土。在鋪筑混凝土或砂漿過程中，應(yīng)充分 振 搗 并及時進行精細抹面，抹面應(yīng)進行反復(fù)抹壓和拍打。對邊墻修補區(qū)的振搗采用人工敲打振搗，對底板 修補范圍內(nèi)的混凝土采用平倉機進行平整振搗。修補范圍必須與老混凝土連接平順，不 應(yīng) 出現(xiàn)突變。5 3 4混凝土修補后的養(yǎng)護對修補后的混凝土和砂漿應(yīng)立即對

16、其表面進行噴霧養(yǎng)護，修補混凝土和砂漿終凝后，采用麻袋 覆蓋養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為 28 d。6洞內(nèi)監(jiān)測電纜的修復(fù)施工原導(dǎo)流洞塌方段明敷的監(jiān)測電纜直接固定于導(dǎo)流洞頂拱處，無保護裝置，故在導(dǎo)流洞出現(xiàn)滿流的情況下容易被水流沖斷。電纜修復(fù)時，采用搭 設(shè)固定排架作為施工平臺，從靠近儀器端混凝土襯砌出露部位截斷原破損的電纜，重新接線。接 頭在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上加纏了一層生橡膠及兩層止水膠帶，接頭要求達到 1 MPa 以上的耐水壓力。另外，為了更好地保護電纜，防止其再次出現(xiàn)被沖斷現(xiàn) 象，修復(fù)后的電纜外套一根 25 高 強 PVC 管實施保護。管路固定于導(dǎo)流洞頂拱位置， 每 0 5 m 距離設(shè)置一個 形固定支座，支座

17、采用5 mm 厚、5 cm 寬鋼條加工面。支座與管路之間、管路接頭之間用螺絲固定，支座與頂拱混凝土之間使用膨脹螺栓固定。修復(fù)后的電纜運行效果良好，至今信 號 十 分 穩(wěn)定。7結(jié) 語病險導(dǎo)流洞在運行期間進行較大規(guī)模的檢修情況較為少見，通過此次檢修，得出以下結(jié)論:( 1) 土石圍堰與水泵坑結(jié)合擋水、排 水 以 及 設(shè)立多重擋水圍堰等兩項施工措施在此次導(dǎo)流洞檢修中得到了很好的應(yīng)用并取得了較好的施工效果和經(jīng)濟效益，可對今后類似工程處理提供一定 的借鑒。( 下轉(zhuǎn)第 9 頁) 4 Sichuan Water Power第 33 卷總第 171 期四川水力發(fā)電2014 年 12 月m3 ，工程質(zhì)量滿足設(shè)計要

18、求，得到業(yè)主、設(shè)計及多家施工單位的好評。納米材料、增韌型聚丙烯合成粗纖維等噴射混凝土在錦屏二級水電工程中的 首次運用，保證了錦屏二級水電站引水隧洞的施 工質(zhì)量，為工程進度贏得了時間。隨著濕噴混凝土技術(shù)的快速發(fā)展，特 種 濕 噴 混凝土作為大洞室錨噴支護施工中的重要組成部 分，在快速支護和應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)條件等方面發(fā)揮 出巨大的作用。結(jié)強度高、耐久性強等優(yōu)點。( 4) 能夠抑 制混凝土塑性收縮及干縮裂縫， 提高混凝土抗凍融能力、抗疲勞性、抗?jié)B透性、抗 磨、抗碎裂、抗沖擊性能，具有抗彎增強和輔助增 強功能。該配比通過在錦屏二級水電站引水隧洞中的 應(yīng)用，能夠適應(yīng)諸多惡劣地質(zhì)條件，如強巖爆、穩(wěn) 定性極差的

19、洞段。對于強巖爆洞段，采用外摻無 機納米材料噴射混凝土，可以提高混凝土的一次 噴射厚度，為系統(tǒng)錨桿支護提供施工時間和施工 安全保障，且噴混凝土強度增長迅速，效果顯著。 截止到 2012 年 10 月 25 日，C30 納米濕噴混凝土 在 1 4 #引水洞和施工排水洞中共 使 用 102 778m3 ，CF30 納米仿鋼濕噴混凝土在 1 4#引水洞、1 4#調(diào)壓 室 頂 拱 和 施工排水洞中共使用 58 741作者簡介:韓旭東( 1967-) ，男，山東濰 坊 人，錦 屏 二級水電站東端項目 部試 驗室主任，工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作;葛軍( 1960-) ，男，貴州黎 平 人，錦

20、屏 二級水電站東端項目 部副 經(jīng)理，工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作( 責任編輯: 李燕輝)檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾( 上接第 4 頁)( 2) 通過此次檢修發(fā)現(xiàn): 導(dǎo)流洞水流沖擊對 混凝土的破壞主要集中在邊墻及以下部位?？傮w來說導(dǎo)流洞順水流向左側(cè)沖刷較右側(cè)嚴重，沖刷 嚴重部位主要集中在進口段、兩側(cè)貼角與底板交 界處、兩澆筑段結(jié)構(gòu)縫等處。這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，可 為其他導(dǎo)流洞對沖蝕破壞的預(yù)防和治理提供一定 的數(shù)據(jù)和依據(jù)。( 3) 當導(dǎo)流洞缺陷修補施工工期較緊時，對 于深度 3 cm 以下的沖槽僅使用磨光機對其缺陷部位按照 水 流 方向進行局部打磨是一種非常快 速、有效的修補手段。( 4) 此 次 施 工 實 踐 證 明: 使 用 M60 砂 漿 及 C50 硅粉混凝土作為修補材料，不僅在施工過程 中比使用環(huán)氧砂漿等材料更為經(jīng)濟且更加便捷。作者簡介:金大鑫( 1987-) ，男，四川溫江 人，助 理 工 程 師，學(xué) 士，從 事 水 電 工 程施工技術(shù)與管理工作( 責任編輯: 李燕輝)檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨由中水五局公司承建的錦屏二級水電站 7 號機一次啟動成功9 月 26 日 14 時 26 分，在中水五局公司成立 6