深溪溝水電站泄洪洞出口改建施工技術

王延炯，劉巧林

(中國葛洲壩集團股份有限公司，湖北宜昌 443002)

1 概述

深溪溝水電站為大渡河干流規劃的第十八級電站，其上一梯級為已投產發電的瀑布溝水電站，下一級為規劃中的枕頭壩水電站。該電站的主要任務為發電，無漂木、防洪、灌溉和通航要求。該電站為河床式廠房樞紐工程，正常蓄水位高程660 m，利用落差40 m，裝機容量660 MW，當(與雙江口、冶勒、瀑布溝水電站)梯級聯合運行時，年發電量32.35億kW·h，枯期電量9.18億kW·h，設計枯水年枯水期平均出力為253 MW。

兩條泄洪沖沙洞與導流洞按全結合布置，前期作為導流洞，后期對出口改建后作為永久泄洪洞。兩條導流洞斷面為城門洞型，過水斷面尺寸均為15.5 m×18 m(寬×高)，出口改建后尺寸為9 m×11.5 m(寬×高)。進口高程均為616 m，出口高程均為614 m。1#洞軸線長1 350.07 m，2#洞軸線長1 493.54 m。出口改建包括圍堰施工、基坑抽排水施工、拆除老混凝土施工、常態混凝土施工、預應力混凝土施工、回填灌漿施工、金結施工、橋梁施工、建筑與裝修施工。

2 施工特點

(1)泄洪沖沙洞出口改建是深溪溝水電站度汛的主要項目，施工期為大渡河枯水期，要求汛前必須完成。該工程施工存在施工項目多，施工工期緊等問題。

(2)各個施工項目相互制約、相互銜接，現場施工干擾多。合理安排好施工是關鍵。

(3)泄洪沖沙洞出口改建施工場地狹小，機械布置困難。

(4)出口改建施工部位滲水量大，滲水來源多，有導流洞進口閘門滲進來的水;從出口圍堰滲入的水;另外還有兩岸山體裂隙滲水、河床基巖裂隙滲水、前期施工的洞內底板被沖毀而涌出的大量滲水。大量的滲水給出口改建施工帶來很大的難題，造成施工工期異常緊張。

(5)泄洪沖沙洞出口改建有大量的鑿毛、混凝土拆除、錨筋施工工作，占壓施工工期。

3 主要施工程序

3.1 泄洪洞出口改建實施的主要施工程序

施工道路修建→出口擋水圍堰填筑→基坑初期排水→基坑施工期排水設備布置→閘室、洞內排水→閘室、洞內清理→老混凝土拆除及縫面處理(含洞內深鑿毛)→溜槽輔助設施施工→插筋施工→鋼筋、模板、預埋件施工→常態混凝土澆筑、預應力混凝土施工→洞內改建段頂拱回填灌漿→工作橋預制梁吊裝→門槽埋件安裝和二期混凝土澆筑→土石方回填→啟閉機排架施工→檢修閘門安裝→工作閘門安裝→油泵房及啟閉機房施工→路面及其它附屬建筑物施工。

3.2 1#泄洪洞出口改建與2#泄洪洞出口改建施工程序的區別

3.2.1 兩者的不同之處

根據深溪溝水電站首臺機組提前發電的總進度要求，1#泄洪洞出口改建先期在2010年汛前改建完成，2#泄洪洞出口改建在2011年汛前改建完成。1#泄洪洞出口改建期間，深溪溝水電站廠房壩段進、尾水、泄洪閘還未投入使用，2#泄洪洞作為導流洞使用，下游河床水位較低，圍堰填筑容易，工期不太緊張，故1#泄洪洞出口未提前考慮混凝土鑿毛與錨筋施工，結果在混凝土備倉過程中混凝土大面積鑿毛占壓工期。另外，在1#泄洪洞出口施工過程中，工期不是很緊張，閘室段混凝土施工先將閘室主體混凝土完成，最后施工預應力混凝土，即支鉸大梁混凝土。

2#泄洪洞出口改建期間，深溪溝水電站廠房壩段1#、2#機組已投產發電，大渡河河床水位較高，水流較急，從而給2#泄洪洞出口改建帶來了很大的工期壓力，主要表現為:

(1)圍堰方案改變。大渡河河床水位較高，水流較急，使得圍堰填筑困難，土石圍堰無法滿足抽排水要求，必須采用混凝土防滲芯墻圍堰。

(2)滲水量大，場地狹窄，基坑抽排水難度大。因廠房壩段進水口已蓄水至655 m高程，造成2#泄洪洞洞內滲水量較大，主要滲水有:洞內排水孔滲水，進口閘門也滲水，兩岸山體滲水，前期2#泄洪洞參與了3年時間的泄洪，洞內底板沖刷較厲害，1/4的底板被沖毀，滲水量較大，總滲水量約2 275 m3/h。現場2#泄洪洞出口場地狹窄，基坑最深處為2 m，淤泥較多，2 275 m3/h的滲水量給閘室底板混凝土施工帶來較大的困難。為了保證閘室底板混凝土施工質量，共配置了9臺抽排水泵(每臺水泵抽排能力為485 m3/h)，用4臺潛水泵抽排大量滲水。洞內大量滲水給弧門安裝也帶來了較大困難，為保證弧門順利安裝，提前讓檢修閘門具備擋水條件，在洞內和檢修閘門處設置了抽排系統，抽排管道順閘室邊墻將水排至檢修閘門門外，弧門安裝期間增加了60 cm高的鋼支撐墩以保證弧門安裝。

(3)閘室底板混凝土施工難度增加。2 275 m3/h的滲水量給閘室底板混凝土施工帶來較大的困難。為了保證混凝土施工質量，對閘室底板混凝土分層分塊也進行了調整，由原2倉澆筑完成調整為5層完成，底板混凝土原計劃20 d完成，實際施工用了48 d時間，從而給后期施工帶來了更大的工期壓力。

(4)總結1#泄洪洞出口改建的施工經驗，改進了施工程序。在總結1#泄洪洞出口改建施工經驗的基礎上，為確保2011年汛前完成2#泄洪洞出口改建工程，對一些施工程序進行了調整。在抽排水過程中，提前開始大面積混凝土鑿毛、拆除混凝土施工，加快備倉速度。因支鉸大梁混凝土澆筑完成后需待其達至設計強度后才能進行預應力錨索張拉，預應力錨索張拉完成后才能開始弧形閘門安裝，占壓工期時間較長，現場調整為先完成支鉸大梁混凝土，最后完成閘室主體混凝土。實施調整后，提前工期23 d。

3.2.2 兩者的相同點

為確保泄洪洞出口改建完成后臨時擋水圍堰能拆除干凈，兩個泄洪洞出口改建都采用了檢修閘門加高2 m，待其先具備擋水條件，然后在汛前拆除臨時擋水圍堰。

原設計要求支鉸大梁頂部閘室邊墻的混凝土待預應力錨索張拉完成后再施工。若按設計圖紙進行施工，工期將拖后60 d。為加快施工進度，保證度汛安全，對該方案進行了優化，具體措施為:在支鉸大梁的頂部采用預留施工洞方法施工(錨索張拉施工在洞內完成)，施工洞后期采用二期混凝土澆筑(圖1)。該方案保證了支鉸大梁上部混凝土連續澆筑，為檢修門啟閉機排架施工和固定卷揚式啟閉機安裝贏得了寶貴時間，滿足了主體工程2010年、2011年泄洪和度汛要求。

4 主要施工方法

4.1 混凝土施工

(1)泄洪洞出口改建混凝土澆筑分為洞內改建段、閘室改建段及出口擴散段三塊，每塊混凝土分層厚度按3 m控制，局部根據結構要求進行調整，閘室底板分層高度按1.95～3 m控制。分層情況為:洞內改建段分6層，閘室改建段分13層(不考慮啟閉機排架柱)，其中包括3層底板，出口擴散段分8層。

(2)泄洪洞出口改建采用手風鉆、電鎬對導流洞內壁和出口閘室段底板老混凝土表面進行鑿毛處理，采用啄木鳥專業鑿毛鉆機對閘室段老混凝土和洞臉混凝土墻進行拆除。

(3) 洞內改建段混凝土施工側墻以大模板為主，頂拱采用鋼管排架和組合鋼模板或木模板;閘室改建段以多卡模板為主，弧門支鉸大梁等部位采用組合鋼模板或木模板進行混凝土施工;出口擴散段采用組合小鋼模板作為該部位混凝土施工模板;其他部位(啟閉機排架柱、門槽二期混凝土等)結構部位小，采用組合小鋼模及木模進行施工。

圖1 泄洪洞口改建弧門支鉸大梁預留施工洞布置圖

(4)閘室底板混凝土采用臺階法澆筑，φ80插入式振搗器振搗，鋼筋樣架控制表面高程及平整度，人工抹面。兩側墻626.5 m高程以上并倉澆筑，626.5 m高程以下分倉澆筑，混凝土采用通倉平鋪澆筑，采用φ80、φ100型插入式振搗器振搗。

(5)在混凝土澆筑完畢8～12 h(即初凝)后對倉面和暴露的側面進行灑水養護，始終保持混凝土表面的濕潤狀態。混凝土水平施工縫養護至澆筑上層混凝土為止;永久外露面采用花管灑水養護，混凝土養護時間為28 d。

(6)混凝土垂直及水平運輸手段。

①泄洪洞出口改建出口擴散段、閘室改建段混凝土采用真空溜槽入倉，小反鏟平倉、二次轉料。

②閘室段胸墻、弧門支鉸大梁、啟閉機排架柱、啟閉機房、檢修門閘室梁、配電房采用電吊和泵機入倉。

③洞內改建段混凝土澆筑時，采用HBT80型混凝土泵機配φ150泵管入倉，φ80型插入式振搗器振搗，鋼筋密集處采用φ50軟軸振搗器振搗。

④門槽、底坎二期混凝土采用混凝土泵機入倉。側槽二期混凝土采用一次立模到頂，φ50插入式振搗器振搗。

⑤采用6臺20 t自卸汽車和9臺9 m3的攪拌車進行混凝土水平運輸，自卸汽車車廂改裝(包括車廂后擋板、車廂中部加設隔板等)并設置遮陽、遮雨棚等措施，適時清冼運輸車輛。

(7)鋼筋嚴格按照設計圖紙施工。

(8)鋼筋接頭連接。根據設計圖紙要求，鋼筋接頭主要采用機械連接方式，個別采用焊接方式，焊接接頭采用雙面焊縫，搭接長度為40 d(d為相鄰兩根鋼筋接頭中距大于500 mm)。

4.2 回填灌漿施工

灌漿管路的預埋方式:所有灌漿管路均采用φ50鋼管，灌漿鉆孔孔徑為38 mm，回填灌漿按施工規范要求施工。

4.3 泄洪洞出口改建工程鋼襯接觸灌漿

在導流洞出口改建工程閘室段檢修門與弧形工作門之間的混凝土結構中設置鋼襯，鋼襯布置于閘室段底板上的檢查閘門底檻和弧形閘門底檻處。鋼襯接觸灌漿灌區面積為94.974 m2。

(1)施工流程及工藝。

鋼襯接觸灌漿施工流程為:鋼襯脫空度檢查(包括脫空區域和深度)和標識→電磁鉆鉆孔→高壓風水洗孔→接觸灌漿→封孔→質量檢查。

進口鋼襯灌漿孔位按設計要求并結合現場錘擊檢查結果確定，采用磁座電鉆鉆孔。根據設計圖要求，每塊鋼板鉆φ6排氣孔、φ40灌漿孔各兩個;鉆孔采用電鉆。每孔均需測記鋼襯與混凝土之間的間隙尺寸。

(2)灌漿方法和灌漿壓力。

接觸灌漿采用循環式灌漿，在灌漿過程中嚴格控制進漿壓力。灌漿壓力以控制鋼襯變形不超過設計及規范要求為準，灌漿初始壓力按設計要求采用不大于0.1 MPa壓力進行灌注。漿液水灰比采用1∶1、0.8∶1、0.6(或0.5)∶1(重量比)三個比級。灌漿時盡量多灌注濃度較大的漿液。

鋼襯接觸灌漿按施工規范要求施工。

4.4 預應力錨索施工方法及措施

(1)泄洪沖沙洞出口閘室預應力錨索。

泄洪沖沙洞出口閘室段長40 m，設有一扇弧形工作閘門，孔口尺寸為9 m×11.5 m(寬×高)，1#、2#洞出口底板頂高程均為614 m，底板為平坡。

出口閘室的閘墩為預應力閘墩。采用預應力混凝土支鉸大梁將弧門推力傳到閘墩。在左右閘墩內分別布置5層，每層4束、共20束、設計噸位為4 720 kN級預應力主錨索。弧門支鉸大梁內布置4排、設計噸位為1 652 kN級預應力次錨索，上游2排，每排4束;下游2排，每排6束，共布置20束。

兩條泄洪沖沙洞出口閘室共布置80束主錨索和40束次錨索。

主錨索沿弧門推力方向在立面上呈輻射狀布置，次錨索對穿支鉸大梁。平面上，主錨索與水流方向平行，其上游端在閘墩預留平孔內，下游端在混凝土錨塊的下游面上;次錨索平行于支鉸大梁方向布置。

在張拉端和固定端錨具部位的周邊混凝土中布置有非預應力鋼筋，以承受局部壓應力和次生拉應力;兩端設二期混凝土，以保護錨具、鋼絞線等不因外露而銹蝕。

泄洪沖沙洞出口主錨索張拉荷載依次為:1 298 kN、2 077 kN、2 856 kN、3 634 kN、4 413 kN、4 413 kN、4 673 kN、超張拉5 192kN。次錨索張拉荷載依次為:455 kN、909 kN、1 364 kN、1 636 kN、超張拉1 818 kN。

(2)主要施工方法及措施。

①該工程預應力錨索采用有混凝土內先預埋鋼管一端張拉的后張法施工。

②在預應力鋼絞線張拉過程中，由于施工現場狹窄且為高空作業，為保障高預應力張拉施工安全，作出了以下具體要求:施工過程中采用雙控措施，張拉力由油表反應，伸長值由觀察量測得出。張拉過程中，對每束鋼絞線做張拉的原始記錄。

③其他均按現行施工規范要求施工。

4.5 混凝土溫控措施

根據設計圖紙，在高溫季節(氣溫超過17℃)控制混凝土入倉溫度為17℃，低溫季節(氣溫低于17℃)時按自然入倉澆筑。混凝土允許最高溫度控制標準為33℃。根據混凝土施工時段的氣溫情況，采用合理的常規溫控措施，保證混凝土的施工質量，具體施工措施在此不再贅述。

5 施工建議

深溪溝水電站1#泄洪洞與2#泄洪洞出口改建工程分兩年施工完成，現已投入運行，運行狀態良好。1#泄洪洞出口改建施工期間廠房壩段進水口未蓄水，大渡河河床水位較低，利于施工。2#泄洪洞出口改建施工期間1#、2#機組已投產發電，大渡河河床水位較高，施工難度較大，新增了混凝土防滲芯墻圍堰抽排水費用達300多萬元，多耗用工期60 d，增加了施工風險，故建議類似電站在施工過程中，應將泄洪洞改建在廠房壩段進水口未蓄水前、機組未投產發電之前完成。