隘口水庫灌漿輔助系統設計分析

呂理軍

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

隘口水庫位于重慶市秀山土家族苗族自治縣隘口鎮，是一座以灌溉、防洪為主，兼顧供水、發電、旅游等綜合效益為主的中型水利工程。工程主要由高80.2 m的瀝青砼心墻堆石壩、寬16 m開敞式溢洪道、高55.10 m岸邊斜臥式取水塔及引水隧洞、灌溉干支渠114.92 km、2座電站及1座水廠等組成。總庫容3580萬m3，灌溉面積1.34萬hm2，輔助系統有助于灌漿施工的順利進行。基于此，本文針對水庫的灌漿輔助系統進行設計分析。

1 灌漿工程概況

隘口工程基礎施工主要是帷幕灌漿和固結灌漿。工程量清單中固結灌漿86000 m3，帷幕灌漿130000 m3。

固結灌漿主要布置在壩基和兩壩肩邊坡。調整后，固結灌漿主要布置在壩軸線至上游50 m和下游30 m及兩壩肩邊坡上。固結灌漿分三序施工，孔間、排距為3.0 m×3.0 m，最大灌漿壓力為1.0 MPa，孔深為入巖10 m～30 m。總工程量約為31000 m3。

帷幕灌漿作了相應的調整。懸掛式防滲帷幕總長1383 m，沿左右兩岸不同高程分別布置三條灌漿平洞和河床段基礎灌漿廊道。防滲帷幕灌漿孔位布置Ⅰ區按三排孔布置，Ⅱ區按二排孔布置，Ⅲ區按一排孔布置，排距1.2 m，孔距2.0 m。最大灌漿壓力為3.5 MPa，最大孔深為201 m，總工程量約為145000 m3。

2 灌漿施工難點分析

隘口水庫帷幕灌漿工期13個月，平均每月完成10000 m3，每天需完成333 m3。要達到這樣的施工強度，需要投入鉆灌設備55臺套，不間斷施工；施工用電約需要2500 kW·h；每天將產生約100 t的廢渣、1000 m3～1500 m3的施工廢水。

2.1 現場灌漿

隘口水庫帷幕灌漿布置在左右兩岸的灌漿廊道和壩基廊道內，進入帷幕灌漿施工區必須經過交通洞、支洞等，最遠距離達到2000 m，給輸送漿液帶來了極大的困難：①輸漿管路長廢漿量增大；②輸送距離遠，因漿液發熱等形成廢漿；③輸漿管路維護難度大。

2.2 現場施工用電

由于左右岸下層和上層灌漿平洞均較長，距離現場變壓器在1500 m以上，為滿足施工需要必須采用高壓輸電進洞。但灌漿平洞的斷面尺寸僅寬3 m、高3.5 m，洞內變壓器難以布置。

2.3 清渣排污

施工產生的廢渣全部要由人工清理和運輸，要從作業面、爬斜坡廊道、過施工支洞、經交通洞，才運出洞外，最遠距離達到1200 m；施工污水必須安裝大功率的排污泵，并安裝管道經以上所述通道才送到洞外。

綜上所述，隘口水庫帷幕灌漿工程采用輔助系統方案勢在必行。灌漿輔助系統包括供漿、供電、供水及排污等系統。

3 輔助系統設計

3.1 輔助系統生產能力要求

1）供漿系統

按施工強度每天需要攪拌333 t水泥，考慮施工的客觀暫停、設備的工作能力等多因素，供漿能力要達到每天攪拌500 t～1000 t水泥的要求。

2）施工供電

供電系統要充分考慮電壓損失，高峰施工期的最大設備配置，零星用電等，供電能力要達到4000 kW·h。

3）排污系統

排污系統充分考慮施工時產生的廢水、下雨積水、地下涌水、汛期排水等，而且排污系統必須保證全天運轉，能力達到100 m3/h～150 m3/h。

4）供水系統

帷幕布置在左右兩岸的各層灌漿廊道內和壩基廊道內，必須保證兩岸各層灌漿施工的用水，因此，兩岸都要建造大型的供水池。左岸考慮從導流洞入口前抽水，右岸考慮從大壩下游抽水，抽水能力達到120 m3/h～150 m3/h。

3.2 系統參數確定

3.2.1 施工供漿

供漿能力要達到每天攪拌500 t～1000 t水泥的要求，必須建立集中制漿站。根據對制漿能力的需要，對制漿參數進行相關論證。

1)綜合國內其他工程實際，尚未有使用大攪拌能力的制漿站。一般每小時制漿能力也就是攪拌5 t～10 t，常規的制漿站不能滿足隘口灌漿工程的需要。

2)建立兩座制漿站，左右兩岸各布置一個。

3)站內配置兩套制漿設備，單機能力達到20 m3/h～30 m3/h。

4)站內儲存水泥能力達到500 t。

5)與相關廠家聯系，進行專項設計制造。

3.2.2 施工供電

施工高峰期總用電達到4000 kW·h，但受現場條件限制，左右岸只能布置的變壓器容量為2250 kW·h，達不到高峰施工用電需要。為此，采用分區施工布置，集中施工。對于左右兩岸上、下層灌漿廊道和壩基灌漿廊道距變壓器較遠的現狀，至少布置雙線路。供電線路采用240 mm2的銅芯線，以減少電壓損失。

3.2.3 施工排污

經論證排污能力需達到100 m3/h～150 m3/h，揚程達到40 m以上，能夠連續工作。

3.2.4 施工供水

施工供水主要是確定抽水設備的能力。根據現場抽水點位置，抽水設備能力要在120 m3/h～150 m3/h，揚程在100 m以上。左右岸各建造一個300 m3的儲水池。

3.3 輔助系統選址與建造

施工供電布置在各層灌漿廊道的下游邊壁上，排污系統安裝管路排放到業主指定位置。

3.3.1 施工供水系統

1）建造位置選擇

供水系統主要有兩部分組成，一個是水池，另一個是供水。

經過現場查看，受現場條件限制，左岸水池只能選擇在326國道旁邊，與左岸上層灌漿廊道的高差很小；右岸同受現場每件限制，只能選擇在右岸上層灌漿廊的洞口，與右岸上層灌漿廊沒有高差。

2）供水系統建造

（1）建造方案：水池采用磚混鋼筋混凝土結構，供水管道采用φ150 mm鋼管。

（2）水池的建造：開挖左岸儲水池地基時發現溶蝕嚴重，使用了較多的混凝土加固地基，成本很大，受到這些條件的限制，也漿原定的300 m3減少到了200 m3。

在建造右岸儲水池時，提出了利用鋼板焊接的思路，從技術、經濟等方面對磚混鋼筋混凝土結構和鋼板結構又進行了充分的論證，認為采用鋼板焊接從技術上更可行，經濟上更合理，為此，將右岸儲水池調整為鋼板焊接結構。

（3）取水點位置：左岸從導流洞進口上面取水，右岸從大壩下游取水，使抽水距離更短，最大限度發揮抽水泵的能力。

（4）抽水泵：最后選擇了供水量180 m3/h，揚程120 m。

（5）現場供水：漿施工現場劃分成小區域，規劃每個施工區域投入的灌漿設備，各施工區域采用φ108 mm鋼管單獨供水，對于巖溶發育強烈的部位、灌漿孔較深的部位，即用水量大的部位采用多供水管道。

3.3.2 施工供漿系統

1）集中制漿站建造位置選擇

經過現場查看，左岸集中制漿站選擇在326國道旁邊；右岸集中制漿選擇在右岸中層灌漿廊道口附近，向右岸上層、中層供漿時為壓力供漿。

2）供漿系統建造

（1）集中制站建造方案

左岸集中制漿站使用分局原有設備建造，制漿能力在8 m3/h左右。右岸巖溶強烈發育，右岸集中制漿站的能力要達到30 m3/h，采用全自動制漿系統。

（2）建造實施

根據資料，左岸地層相對較好，巖溶發育較弱，右岸巖溶發育強烈，地層條件很差。左岸制漿站，受現場條件限制，布置3個水泥罐，可裝200 t水泥，布置1臺制漿機，建造在左岸326國道旁邊；右岸制漿站，經多處比選，選擇在右岸中層灌漿廊道洞口附近；站內漿布置4個水泥罐，可儲存500 t水泥，布置2臺0.6 m3制漿機。上料、供水、制漿、放漿等全部采用自動化，一個循環用時6 min～8 min，可達到制漿能力。

（3）現場供漿

制漿站配置2臺排量在450 L/min的送漿泵，供漿管路采用φ50 mm鋼管，布置到各個作業面。采用φ50 mm鋼管，主要考慮漿液的輸送速度、管道發熱、沉淀等因素。

4 結語

通過分析，隘口水庫帷幕灌漿施工的中，左右兩岸各布置一個制漿站和300 m3的儲水池，分區施工布置，集中施工。左岸水池只能選擇在326國道旁邊，與左岸上層灌漿廊道的高差很小；右岸同受現場每件限制，只能選擇在右岸上層灌漿廊的洞口，與右岸上層灌漿廊沒有高差。左岸集中制漿站選擇在326國道旁邊；右岸集中制漿選擇在右岸中層灌漿廊道口附近，存在向右岸上層、中層供漿時為壓力供漿。供漿系統、供水系統、供電系統和排污系統等輔助系統可靠運行、協同作業，為隘口帷幕灌漿施工奠定了基礎，保證了隘口水庫的帷幕灌漿施工順利進行。