馬堵山水電站導流洞堵頭混凝土快速施工技術

謝濟安 李建梅

（廣西大藤峽水利樞紐開發有限責任公司 桂平市 537200）

1 工程概況

馬堵山水電站位于紅河干流下游紅河州的個舊市、金平縣境內，是紅河干流三江口以下規劃的12個梯級的第10個梯級。壩址集水面積31 356 km2，多年平均流量302 m3/s，水庫總庫容5.51億m3，水庫正常蓄水位217 m，死水位199 m，調節庫容2.6億m3，具有不完全年調節性能。電站裝機容量288 MW，設計年發電量13.14億kW·h。本工程等別為一等工程大（Ⅱ）型。樞紐主要建筑物擋水泄水建筑物、引水系統及發電廠房均為2級建筑物，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。電站樞紐主要建筑物由攔河壩、泄洪表孔及泄洪底孔、電站進水口、有壓引水隧洞、地面廠房及開關站等組成。

施工期采用一次攔斷河床、隧洞導流方式進行導流，導流隧洞布置在左岸，總長度為773.0 m，進口底板高程142 m，出口底板高程140.5 m，斷面為10 m×14 m（寬×高）城門洞型，拱角 148.1°，頂拱半徑為5.2 m，過流面積130 m2。采用鋼筋混凝土襯砌，按圍堰類別不同襯砌厚度分別為（1～2）m。

2 導流洞堵頭設計

導流洞堵頭作為大壩擋水結構的一部分，為2級建筑物。堵頭承受的最大水頭為65.1 m，過水凈斷面面積為130 m2，永久堵頭段設置在0+140.0～0+160.0樁號，長度20 m。堵頭分成甲乙兩塊，其中甲塊長12 m，乙塊長8 m。在永久堵頭前、后分別設置一道2 m×3 m、1.5 m×2 m的擋水混凝土圍堰，以保證永久堵頭在干地上施工。埋設兩條Φ 500導流鋼管，作為施工過程中導流洞內滲水的排出通道，鋼管均需安裝2 MP閘閥，安裝位置設在乙塊堵頭靠近甲塊位置，并在乙塊導流管位置設置一個2 m×2.5 m的廊道，堵頭灌漿完成后，拆除閘閥以外的導流管，采用泵送混凝土進行廊道封堵回填。堵頭兩端設置BW型橡膠止水條，止水條離上、下游混凝土臨空邊50 cm。堵頭結構見圖1。

圖1 導流洞堵頭剖面圖

3 導流洞堵頭混凝土快速施工技術

3.1 施工環境

2010年12月31日導流洞下閘。根據以往工程施工經驗，導流洞永久堵頭施工難度不大，然而按照計算復核成果，堵頭前導流洞內未充滿水的情況下，導流洞襯砌結構混凝土僅能承受庫區蓄水至▽178.0 m高程的外水壓力，首臺機組發電目標為2011年2月28日，最低發電水位為▽199.0 m，時值紅河枯水期，按常規方法待堵頭施工完，導流洞內充滿水后庫區才開始從▽178.0 m高程往上蓄水，難以達到預期發電目標，堵頭工期驟然變得異常緊張。

永久堵頭施工工序繁多，為盡快創造庫區從▽178.0 m高程往上蓄水的條件，必須讓堵頭前導流洞內充滿水，方能確保堵頭上游段導流洞襯砌混凝土在蓄水過程中的結構安全。要求在永久堵頭前增設一段9 m長的臨時堵頭（結構如圖2），對該臨時堵頭進行簡化施工（簡化打毛、接縫灌漿等工作），快速形成后進行上游導流洞充水，創造蓄水條件。

圖2 導流洞堵頭增設臨時堵頭后剖面圖

3.2 導流洞堵頭快速施工技術

3.2.1 進口閘門下閘擋水

封堵前認真檢查閘門水封安裝質量，下閘時控制閘門開度，采用水力清除門槽及底坎上障礙物。下閘后將事先準備好的棉被塞到兩側門槽和門楣縫隙上 （在沖鋒舟上作業），并在閘門前填筑粘土200 m3，自卸汽車裝料，直接從閘室▽160平臺傾倒，輪裝輔助，在閘門前形成5 m長3 m厚的粘土覆蓋，防底坎部位漏水。導流洞于2010年12月31日順利下閘，經檢查，洞內滲水未發現異常現象。

3.2.2 導流洞出口圍堰施工及洞內排水

導流洞出口圍堰利用拆除下游圍堰的土料填筑，在正式下閘前先填筑絕大部分，縮窄過流面，以堤頭不被沖刷為限，進口下閘后在半天時間內快速合龍。圍堰頂寬10 m（要求過車），頂高程▽145.0，側邊坡度1∶1.5，圍堰長度20 m，靠河邊一側填石渣；靠洞內一側填粘土防滲，再填筑石渣護坡（詳見圖3）。粘土填筑量約100 m3；石渣填筑量約2 500 m3。

圖3 導流洞出口圍堰剖面示意圖

出口圍堰形成后，馬上組織洞內抽水，洞內水量約16 000 m3，初期排水采用2臺90 kW、1臺55 kW抽水機，抽水機置于出口擋水圍堰頂，以不影響進洞道路為限。施工期經常性排水采用3臺7.5 kW替水泵，1臺備用。

3.2.3 進洞道路布置

圖4 洞內交通路剖面示意圖

由于洞內一直有滲水流出，為了保證人員、設備能在干地上通行，出口圍堰填筑完成后，即往洞內填筑一條6 m寬的進洞道路，留出4 m作為排水溝。道路坡比按5%控制，放坡段長度約90 m。采用石渣填筑（利用下游圍堰拆除料），方量2 000 m3。見圖4。

3.2.4 堵頭上、下游臨時圍堰及導流鋼管施工

堵頭上、下游臨時圍堰原設計為2 m×3 m、1.5m×2 m的擋水混凝土圍堰。為了節省工期，結合實際滲水情況，經研究決定將臨時混凝土圍堰改成2 m×2 m、1 m×1 m的兩側土包，中間加粘土芯墻的土圍堰。實踐證明，土圍堰相比混凝土圍堰，不但施工速度快，節約成本，而且防滲效果好，1天時間即可完成圍堰施工。

為了排出導流洞上游滲水，埋設兩條40 m長的Φ 500的導流鋼管，鋼管間采用法蘭連接，將水從上游臨時圍堰引至下游臨時圍堰外。鋼管離地50 cm，在堵頭乙塊靠近甲塊處分別安裝一個2 MP閘閥，并在其中一條鋼管的閘閥前安裝一個2 MP量程的壓力表，以判斷堵頭上游導流洞內充水情況。考慮到混凝土澆筑完畢后會少量收縮，混凝土和鋼管之間會產生滲水通道，須對排水管采取止水措施，在排水鋼管距永久堵頭上游1 m、2 m處各焊1圈20 cm寬、6 mm厚的鋼板作為節水環。

3.2.5 堵頭段混凝土快速施工

堵頭混凝土強度等級為C20，泵送二級配。采用微膨脹混凝土（外摻3.5%MgO，不大于10 kg/m3），混凝土總方量為 3 770 m3（包括臨時堵頭）。

（1）臨時堵頭施工。臨時堵頭采取簡化快速施工，即基礎面清理干凈后馬上進行混凝土澆筑，簡化混凝土面鑿毛，不作固結灌漿及接觸灌漿，不埋設冷卻水管。臨時堵頭分4層，于2011年1月16日完成了混凝土澆筑及洞頂回填灌漿。混凝土達到設計強度的70%后，關閉其中一條導流管，調節另一條導流管出水量，依據壓力表，將上游導流洞控制在滿水狀態。導流洞充滿水后，庫區即可繼續往上蓄水。臨時堵頭的快速施工，為庫區贏得了至少10天的蓄水時間。

（2）永久堵頭施工。堵頭混凝土澆筑之前，對老混凝土表面鑿毛并沖洗干凈，以保證新老混凝土結合良好。堵頭分甲、乙塊澆筑：甲塊12 m；乙塊8m。首層混凝土厚1.5 m，第2層起按每3 m澆筑1層，甲乙2塊交錯施工。永久堵頭上、下游50 cm處四周采用BW型橡膠止水帶止水，橡膠帶與混凝土面采用環氧樹脂全長粘接，接觸面混凝土不作鑿毛處理。受條件限制，混凝土只能采用輸送泵進倉，攪拌車運輸混凝土進洞。2臺泵機擺放在洞內，距倉面（30～50）m，前后位置錯開，保證攪拌車通過。乙塊廊道采用提前做好的預制廊道拼裝，其兩面均需鑿毛處理。永久堵頭施工完成后，關閉閘閥，將壓力表及閘閥下游的導流鋼管拆除，清理完廊道內廢渣并對混凝土面作好鑿毛處理后，采用C20泵送混凝土（摻氧化鎂）進行廊道封堵。

3.2.6 堵頭混凝土溫控措施

堵頭混凝土為大體積混凝土施工，為降低混凝土內部溫度，主要采取埋設水管通水冷卻措施。冷卻水管采用外徑32 mm、臂厚2 mm的高密度聚乙烯（PE）水管，在堵頭內按蛇形布置，布置間距為1.0 m×1.0 m，距堵頭上、下游臨空面及導流洞襯砌距離為0.5 m，同時在混凝土內預埋測溫計進行觀測，隨時掌握堵頭內部混凝土溫度變化。

由于混凝土采用泵送澆筑，為了確保冷卻水管埋設質量，開倉前按冷卻水管布置高程，在導流洞襯砌混凝土上打好膨脹螺絲，采用6#鐵絲左右對拉，間距150 cm，形成鐵絲網作冷卻水管的支撐平臺。冷卻水管按要求提前布置在鐵絲網上，用電線綁扎帶綁扎，并要求在混凝土澆筑前對冷卻水管進行試通水，確保冷卻水管的暢通。

通水水源主要利用其中已關閉的導流鋼管，在其出口處安裝一塊8 mm厚封頭板（與導流管法蘭連接，中間加橡膠墊），封頭板上焊好數個水管接頭，裝上小閘閥，然后再打開其中已關閉的大閘閥。由于上游導流洞內已充滿水，此水為壓力水，既方便使用，又節約了抽水費用，除了用作冷卻水外，還可作沖洗、養護、灌漿等生產用水，一舉多得。

洞內滲水水溫約為（20～22）℃，通水流量控制在1.77 m3/h，通水時間不小于14 d。混凝土澆筑完成后馬上進行通水冷卻。水管開始通水后，每天改變一次通水方向。且混凝土冷卻降溫，控制每天降溫不超過10℃。停止全面通水冷卻的判斷依據為堵頭混凝土的溫度不高于24℃。灌漿施工完畢且確認無需進行通水冷卻后，用0.5∶1的水泥濃漿封堵冷卻水管。

4 結 語

馬堵山水電站導流洞堵頭采用堵頭混凝土快速施工技術，由于準備充分、措施得當，精心組織，導流洞永久堵頭于2011年2月20日施工結束，工程質量優良，按期實現了馬堵山水電站首臺機組發電目標，取得了良好的經濟效益和社會效益。同時積累了豐富的施工經驗，對同類工程具有良好的借鑒作用和推廣價值。