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水电站主坝导流洞封堵设计与施工
摘要：针对柬埔寨达岱河水电站工程实际，借鉴以往类似工程经验，通过在导流洞与大坝帷幕灌浆交汇处增补与加强固结灌浆，并使导流洞封堵段的灌浆帷幕与大坝防渗帷幕有效连接；在导流洞封堵体混凝土中预埋高密聚乙烯冷却水管通水冷却，避免了水化热引起温度裂缝的产生；对主坝导流洞封堵的设计方案、施工组织设计进行了认真的研究与精心实施，使整个封堵过程进展顺利，封堵效果良好。
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柬埔寨达岱河水电站位于柬埔寨国公省境内的达岱(TATAY)河上。TATAY 河流域主要由两条河流构成，即达岱河(STUNG TATAY,干流)和开普河(STUNG KEP,支流),汇合后干流仍称为TATAY河，流域总长度约105 km, 坝址处年平均流量69.2 m3/s。本工程的主要任务是发电。枢纽主要建筑物布置为干、支流混凝土面板堆石坝、支流左岸3孔岸边溢洪道、干流左岸引水发电系统和岸边地面厂房。工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型。最大坝高115 m, 水库正常蓄水位215.00 m, 库容4.04×108 m3。水电站装机容量246 MW,多年平均发电量858 GW·h。
1、主坝导流洞封堵设计
主坝导流洞封堵包括临时封堵段和永久封堵段。
在闸门后设置15 m临时封堵段。临时封堵段采用C20W8(二级配)混凝土。
主坝导流洞永久封堵段位于桩号导0+475～导0+511之间，与大坝帷幕灌浆轴线相对应，长36 m; 断面尺寸为6 m×7 m(宽×高),城门洞形；永久封堵段内导0+483～导0+511 处设灌浆廊道，其底板高出导流洞底板2m, 断面尺寸为2.5 m×3 m(宽×高)。在永久封堵段的上下游端与洞壁之间设置环向止水；永久封堵段全断面固结灌浆，拱顶120°范围回填灌浆，新老混凝土接触面进行接触灌浆。底部设置3根直径275 mm的排水管，用于施工期排水。由于导流洞顶拱及底板局部固结未与大坝帷幕灌浆重合，为保证大坝运行期安全，将主坝导流洞导0+487.00 m～导0+493.00 m段固结灌浆孔由原设计的8.0 m调整为10.0 m, 间排距调整为2.0 m×1.0 m。在导0+489.50 m、导0+490.50 m各设置一排帷幕灌浆孔，帷幕灌浆孔孔深为40 m。永久封堵段纵剖面见图1,永久封堵段固结灌浆孔布置见图2。
图1 永久封堵段纵剖面
图2 永久封堵段固结灌浆孔布置
为降低堵头混凝土的最高温升，在主坝永久封堵体中预埋高密聚乙烯冷却水管。混凝土收仓后即可开始进行一期通河水冷却，一期通水时间应不少于20 d。
2、封堵施工
导流洞封堵主要施工内容包括封堵段混凝土浇筑、回填灌浆、固结灌浆、接触灌浆、帷幕灌浆等。
2.1 施工布置
2.1.1 混凝土拌和系统
混凝土拌合系统采用主坝已建成并投入使用的2.0 m3强制式拌和站，生产能力60～80 m3/h。
2.1.2 施工供风、水、电
1)导流洞的施工用风主要满足混凝土面凿毛、混凝土施工仓内的清理以及固结灌浆与回填灌浆施工；洞内供风配备1台20 m3/min移动式柴油空压机供风，供风站设在出口开挖线下游，钢管供风，橡胶管供至作业面。
2)导流洞下游出口位置安装一台潜水泵，以满足工程用水需要。
3)出口设置一台250 kW柴油发电机组供洞内照明及生产使用。洞内照明从导流洞下游布设照明电线，洞内每20 m安装一个50 W灯泡，工作面采用1 000 W碘钨灯。
2.1.3 施工道路
导流洞封堵设备及材料运输从出口进入作业面，进洞前对导流洞出口左侧边墙进行爆破拆除一段，边墙拆除可提前进行，出口处挑流鼻坎以石渣回填平整；施工路线经1号桥至坝后，再从出口进入导流洞的作业面。下闸前先行修好导流洞出口道路。
主坝导流洞混凝土施工路线：拌合楼→1号桥→导流洞出口→浇筑部位。
2.2 施工工艺流程
根据施工进度要求，计划在2013年10月下旬主坝导流洞下闸，同时开始导流洞封堵准备工作。导流洞下闸后混凝土封堵工程分为六个步骤进行：第一步进行临时封堵段混凝土施工；第二步进行永久封堵段固结灌浆；第三步进行永久封堵段帷幕灌浆；第四步永久封堵段混凝土施工；第五步进行回填及接触灌浆；第六步进行灌浆廊道回填封堵。导流洞封堵施工程工艺流程详细如下：
导流洞下闸→洞内施工道路形成、风水电布置、底板清理→临时堵头混凝土浇筑(浇筑前原衬混凝土面凿毛)→挡水堰及排水管布置→固结灌浆(期间进行锚杆插设)→齿槽开挖→永久堵头混凝土浇筑(浇筑前原衬混凝土面凿毛)→回填灌浆及接触灌浆→灌浆廊道回填封堵。
2.3 施工方法
2.3.1 施工期排水
施工时在永久封堵段上游侧2 m处用编织袋装黏土堆砌一道高约1.5 m的挡水围堰，在围堰靠底部埋设3根直径275 mm的排水钢管，间距1.5 m, 进口设置滤网，通到混凝上游封堵段的下游侧，用于排出施工期间上游的渗漏水。
混凝土浇筑前利用钢筋将预埋的排水管进行加固稳定，防止浇筑过程中排水管移位。排水管按设计位置安装阀门，待上游封堵段施工完成后回填封堵。
导流洞封堵期施工排水主要为导流洞闸门渗水和施工废水等，根据现场实际情况设置临时排水沟，将渗水和施工弃水集中引至洞外。
2.3.2 凿毛
导流洞封堵段混凝土在原衬砌及锚喷混凝土基础上浇筑，为保证结合质量，需对原混凝土进行全面积凿毛处理；凿毛处理采用人工配合风镐进行，对于导流洞顶部和侧墙位置采用钢管搭设工作平台，满足高空安全作业[1]。
底板位置施工人员可直接进行凿毛冲洗作业，导流洞顶拱和侧墙位置由施工人员站在工作平台上凿毛；工作平台和底板分两个作业面可以同时进行，分区作业。
凿毛要求达到出露细石标准，使原喷锚混凝土表面不受机械损伤、表面平整，以保证新老混凝土的良好结合。混凝土凿毛完成后，采用高压水枪对混凝土表面进行清洗处理，由洞内供水系统提供水源，要求清洗后的混凝土表面无粉尘，无松动石子[2]。
2.3.3 堵头止水条安装
永久封堵段BW止水条随模板进行安装，并采用ϕ 12钢筋制作成“U”卡进行固定，按设计要求的尺寸弯起。安装前沿安装位置凿深度为30 cm、底宽30 cm、顶宽40 m的梯形断面小齿槽，用高压风、水枪冲净槽面，表面无明水后安装止水条。
永久封堵段设计有两道D型紫铜止水片，安装在上游封堵段的齿槽中，齿槽断面为深度30 cm、底宽60 cm、顶宽70 m的梯形；两道止水片之间距离30 cm, 采用C20细石混凝土进行浇筑。
止水片齿槽混凝土随封堵段进行分仓施工，在凹槽部分混凝土浇筑完成并拆模板后开始进行永久封堵段混凝土施工。
2.3.4 模板安装
堵头模板采用钢木组合模板，利用预埋锚筋，通过斜拉丝杆固定，纵横围囹采用ϕ 48钢管，边角处使用异形木模板封堵。灌浆廊道采用钢木组合模板，搭设满堂架进行支撑。
模板安装前，首先测量放线，依据测量成果和施工规范进行安装。经复测合格后加固稳定。每次安装模板前，将模板表面杂物清理干净，并刷油处理。
2.3.5 混凝土浇筑
在永久堵头施工前先完成临时堵头的施工，在临时堵头的保护下施工永久堵头。临时堵头浇筑不分层，通仓浇筑。永久堵头分两段分层施工：底板一层、边墙两层、顶拱一层，共分4层，层间凿毛[3]。
1)浇筑前仓内应冲洗干净并排干积水，清洗后的基础面在混凝土浇筑前保持洁净和湿润。
2)混凝土在拌合系统拌制后，用6 m3混凝土搅拌运输车运至工作面，混凝土泵送入仓。
3)混凝土采取分层浇筑，人工平仓的方法；用Φ 50、Φ 100插入式振捣器振捣密实；水平施工缝预留键槽，设置插筋并进行凿毛处理。
4)浇筑到拱顶部位人工无法振捣时，用泵送压力尽可能向仓内打料，尽量充填顶拱部位空间，直至无法泵送为止；顶拱未能填充处，后期进行灌浆处理。
2.3.6 排水钢管封堵
排水钢管封堵主要施工程序：施工准备→蝶阀井清理→蝶阀检修→蝶阀关闭→蝶阀井及排水钢管封堵。准备工作主要有水泵、混凝土泵机、水泥灌浆泵机、蝶阀等资源配置准备及钢筋格栅加工预制等。所有机械设备在配置到位后要提前进行检修，确保封堵工作开始时都能正常运行。为提高蝶阀井混凝土强度，混凝土浇筑前在井内埋设好钢筋格栅网。
蝶阀井清理完毕后，专业人员到井底对蝶阀进行全面检修，在确保蝶阀处于正常工作状态前提下按要求关闭蝶阀，将槽内积水抽干，并在距排水管出口段下游约2～3 m处筑一临时挡水围堰，保证在排水钢管封堵时干地施工。蝶阀井混凝土浇筑和排水管砂浆封堵同时进行，并在蝶阀关闭后4～5 h内全部完成。蝶阀井采用C20混凝土泵送通仓连续浇筑方式，排水钢管采用水泥灌浆方式封堵。
2.3.7 灌浆施工
1)固结灌浆。
固结灌浆孔上游封堵段间排距2 m×2 m, 每排12个孔，孔深8 m; 下游封堵段孔深5 m; 导0+487.00 m～导0+493.00 m段孔深10 m。钻孔采用2台XY-2地质钻机，孔径Φ 56 mm, 开孔孔位与设计孔位的偏差不得大于10 cm。
固结灌浆分序进行，采用“逐步加密法”,分二序孔注浆，第一次序灌奇排数，第二次序灌偶排数[4]。同一排孔由下而上对称同时灌浆。第二次序孔在第一次序孔灌完待凝48 h后进行，灌浆压力0.3～0.5 MPa。
固结灌浆封孔之前灌入砂浆锚杆，锚杆直径Φ 25 mm, 长L=6.0 m(L=4.0 m),间排距2 m×2 m, 伸入固结灌浆孔5 m(3 m),外露1 m。
2)帷幕灌浆。
根据业主设计通知，主坝导流洞导0+489.50 m、导0+490.50 m各增加一排帷幕灌浆孔，帷幕灌浆孔孔深为40 m。帷幕灌浆先施工下游排，再施工上游排，每排孔分为二序灌浆，钻孔采用XY-2型钻机，金刚石钻头清水钻进。
3)回填灌浆。
根据设计要求，堵头顶拱120°范围内进行回填灌浆，间排距2 m×2 m, 每排3个孔，入一期混凝土10 cm。在封堵混凝土施工前应先钻孔，然后预埋灌浆管路并用锚杆连焊等方式加以固定，保证管路不错位，紧贴模板端堵塞后才允许浇筑混凝土，待混凝土强度达到70%后进行回填灌浆。
4)接触灌浆。
永久段封堵混凝土施工完毕后可根据混凝土收缩情况，待混凝土达到稳定温度后进行接缝接触灌浆，浆液中掺加膨胀剂，灌浆分两序进行，顶拱及两侧边墙接触灌浆孔间排距2 m×2 m。在灌浆压力达到0.5 MPa情况下，灌浆管停止吸浆后，延续灌浆15 min即可结束灌浆[5]。
2.4 主要资源配置
2.4.1 主要机械设备配置计划表
主要机械设备配置计划参见表1。
表1 主要机械设备配置表
2.4.2 主要施工人员配置计划表
主要施工人员配置计划参见表2。
表2 主要施工人员配置表
3、结 语
1)通过在主坝导流洞与大坝帷幕灌浆交汇处增加固结灌浆孔深度，加密间排距离，同时增设帷幕灌浆，解决了导流洞顶拱及底板局部固结未与大坝帷幕灌浆重合，可能造成大坝运行期安全隐患的难题。
2)在永久混凝土封堵体中预埋高密聚乙烯冷却水管，采用通水冷却的方式，有效降低了大体积混凝土产生的水化热，避免了温度裂缝的产生。通过通水冷却监测的方式，对温度控制效果进行评价。
3)导流洞封堵发生在水库下闸蓄水之后，一旦出现问题，将对工程安全造成严重威胁，而且其后续处理也十分困难，严重影响水库正常效益的发挥。本文通过对柬埔寨达岱河水电站主坝导流洞封堵设计和施工工艺的介绍，希望可以给类似项目的施工和管理人员提供借鉴和参考价值。
参考文献:
[1]汤用泉.导流洞封堵的几个关键问题[J].水电与新能源,2010(3):39-41
[2]全国水利水电施工技术信息网.水利水电工程施工手册(第3卷):混凝土工程[M].北京:中国电力出版社,2002
[3]和孙文,葛浩然.水利水电工程施工技术全书(第二卷):土石方工程第四册:地下工程施工技术[M].北京:中国水利水电出版社,2018
[4]全国水利水电施工技术信息网.水利水电工程施工手册(第1卷):地基与基础工程[M].北京:中国电力出版社,2004
[5]朱志坚.水利水电工程施工技术全书(第五卷):施工导(截)流与度汛工程第二册:导流建筑物[M].北京:中国水利水电出版社,2020
文章来源:屈文奇.柬埔寨达岱河水电站主坝导流洞封堵设计与施工[J].水电与新能源,2023,37(10):60-63.
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主办单位：湖北省水力发电工程学会,湖北能源集团股份有限公司
出版地方：湖北
专业分类：水利
国际刊号：1671-3354
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