奮斗水庫(kù)工程導(dǎo)流洞封堵設(shè)計(jì)與施工工序分析

曹 羽，劉景全，闞興明

(1.穆棱市奮斗水庫(kù)項(xiàng)目建設(shè)管理處，黑龍江 穆棱 157500；2.穆棱市水務(wù)局，黑龍江 穆棱 157500；3.穆棱市鑫源水務(wù)投資建設(shè)有限責(zé)任公司，黑龍江 穆棱 157500)

1 工程概況

奮斗水庫(kù)壩址位于穆棱河干流上游，距穆棱鎮(zhèn)東南14.1km，壩址以上流域面積1740km2。工程建設(shè)任務(wù)是以城鎮(zhèn)供水為主，結(jié)合防洪，兼顧灌溉和發(fā)電等綜合利用。水庫(kù)樞紐工程屬于大(2)型水庫(kù)，按100a一遇洪水設(shè)計(jì)，1000a一遇洪水校核。主要建筑物包括攔河壩、溢流壩、電站和魚道等工程。攔河壩采用碾壓式混凝土重力壩，壩長(zhǎng)406m，最大壩高45.9m，壩頂寬6.5m。溢流壩結(jié)構(gòu)型式為WES堰，3孔總寬30m。總庫(kù)容1.91億m3。

2 導(dǎo)流洞封堵體設(shè)計(jì)

奮斗水庫(kù)導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)，采用單洞方案，全長(zhǎng)409m，洞線布置于大壩左岸，導(dǎo)流洞進(jìn)口位于大壩上游約170m處，由岸塔式進(jìn)水口、漸變段、洞身段、出口段組成，岸塔式進(jìn)水口底板高程為EL351.00m，出口底高程為EL350.00m，高度相差1.0m。導(dǎo)流洞下閘后，壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)采用50a一遇洪水設(shè)計(jì)，100a一遇洪水校核。壩體度汛設(shè)計(jì)水位EL381.36m，校核水位EL383.51m，上述水位均低于壩體設(shè)計(jì)水位EL383.80m、校核水位EL385.85m，壩體可安全運(yùn)行。

2.1 封堵體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL303-2017)，奮斗水庫(kù)導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)，施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇洪水。根據(jù)工程的樞紐布置、地形、地質(zhì)條件以及河流特征，攔河壩施工采用一次攔斷河床圍堰法導(dǎo)流。上、下游圍堰攔擋10a一遇的大汛，洪水由導(dǎo)流洞宣泄。

奮斗水庫(kù)導(dǎo)流洞為臨時(shí)建筑物，按照臨時(shí)建筑物設(shè)計(jì)，導(dǎo)流洞封堵體是本工程永久建筑物的組成部分，因此封堵體按照永久建筑物設(shè)計(jì)，導(dǎo)流隧洞永久封堵體建筑物級(jí)別為2級(jí)，設(shè)計(jì)采用100a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，校核采用1000a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 導(dǎo)流洞封堵體位置的選擇

根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL279-2016)，封堵體采用柱形混凝土塞型式，以大壩防滲帷幕為中心線進(jìn)行布置。封堵體位置所在導(dǎo)流洞圍巖為Ⅳ類。以大壩防滲帷幕線從導(dǎo)流洞軸線樁號(hào)0+215m處穿過。永久與臨時(shí)封堵體布置于導(dǎo)流洞樁號(hào)0+190-0+236m。

2.3 導(dǎo)流洞封堵體長(zhǎng)度確定

根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL279-2016)，以及參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，確定導(dǎo)流洞封堵體長(zhǎng)度的方法一般有：①按照導(dǎo)流洞徑的2-3倍或者更大確定;②根據(jù)封堵體上游水頭與導(dǎo)流洞洞徑的經(jīng)驗(yàn)公式L=(3-5)H/100，或者L=mHD來計(jì)算，其中，L為封堵體長(zhǎng)度，H為封堵體上游水頭，D為封堵體直徑，m為經(jīng)驗(yàn)系數(shù);③根據(jù)極限平衡公式計(jì)算;④根據(jù)有限元法或者有限差分法等三維數(shù)值模擬來確定。本工程比較幾種方法，最終確定臨時(shí)封堵體為16.0m，永久封堵體長(zhǎng)度30.0m。

2.4 導(dǎo)流洞封堵體溫度控制

由于導(dǎo)流洞封堵體作為永久水工建筑物設(shè)計(jì)，在導(dǎo)流洞封堵體施工期間嚴(yán)格控制澆筑混凝土溫度，避免后期運(yùn)行期間產(chǎn)生漏水情況。

2.5 封堵體灌漿

奮斗水庫(kù)導(dǎo)流洞封堵體灌漿包括回填灌漿和帷幕灌漿，永久封堵體在預(yù)留的廊道內(nèi)進(jìn)行回填灌漿，封堵體頂部范圍內(nèi)回填灌漿，灌漿孔梅花形布置，分Ⅰ、Ⅱ序孔，排距3.0m；灌漿壓力初擬0.2MPa，以現(xiàn)場(chǎng)灌漿實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)。帷幕灌漿采用單排，孔距2.0m，帷幕灌漿排數(shù)及孔距可根據(jù)施工進(jìn)一步揭露的地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整。

3 封堵體施工

3.1 施工準(zhǔn)備工作

在導(dǎo)流洞下游出口處邊上平整一塊約為10m×20m的場(chǎng)地，作為導(dǎo)流洞封堵需要的設(shè)備、機(jī)械、材料堆放平臺(tái)。閘門下閘后對(duì)導(dǎo)流洞內(nèi)支護(hù)及原襯砌混凝土進(jìn)行清理、檢查，對(duì)導(dǎo)流洞內(nèi)的回填灌漿及固結(jié)灌漿進(jìn)行重新檢測(cè)。采用鉆孔壓水試驗(yàn)對(duì)導(dǎo)流洞內(nèi)支護(hù)及原襯砌混凝土進(jìn)行抽檢，如若抽檢壓水?dāng)?shù)據(jù)不合格，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行回填及固結(jié)的加強(qiáng)補(bǔ)灌，并在施工期間實(shí)時(shí)觀察原襯砌混凝土外觀情況，確保封堵體施工期間安全。

3.2 混凝土鑿毛

導(dǎo)流洞封堵段范圍內(nèi)存在原襯砌混凝土及基礎(chǔ)混凝土，為保證堵頭及原襯砌混凝土及基礎(chǔ)混凝土面結(jié)合質(zhì)量，需對(duì)原襯砌及基礎(chǔ)混凝土進(jìn)行鑿毛處理。其中臨時(shí)封堵體鑿至全毛，永久封堵體鑿至原襯砌混凝土鋼筋外露，混凝土鑿毛施工先對(duì)臨時(shí)封堵段16m進(jìn)行鑿除，待臨時(shí)段混凝土澆筑完后再對(duì)30m永久封堵段進(jìn)行鑿除。

3.3 錨桿施工

在永久段及臨時(shí)段封堵體周圍埋設(shè)錨筋，錨筋環(huán)向間距2.63m,環(huán)向共布置8根，排距3.0m,共布置16排。封堵體錨筋單根長(zhǎng)度為3.0m，入巖2.5m,外漏0.5m，導(dǎo)流洞頂部環(huán)向錨桿采用橡膠軟塞堵塞后再進(jìn)行注漿，注漿完畢后進(jìn)行錨筋安裝作業(yè)。

3.4模板安裝

模板安裝前，進(jìn)行測(cè)量放樣，依據(jù)測(cè)量成果進(jìn)行安裝，經(jīng)復(fù)測(cè)合格后加固穩(wěn)定，每次模板安裝前先將模板表面的雜物清理干凈并涂刷脫模劑。模板安裝完成后，為防止?jié){液從模板縫等位置外漏，模板間隙需進(jìn)行封堵。由于封堵段混凝土施工要求較高，混凝土泵送壓力大，容易造成爆模等事故，必須對(duì)模板加固穩(wěn)定，必要時(shí)加密對(duì)拉條，保證混凝土施工質(zhì)量。

3.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑方式為地泵進(jìn)行泵送澆筑，地泵布置于導(dǎo)流洞出口已平整完放置物資設(shè)備平臺(tái)，便于混凝土攪拌車混凝土運(yùn)輸及卸車，地泵混凝土輸送管可直接放置地面，方面拆卸，輸送管安裝必須牢固穩(wěn)定，防止?jié)仓^程中脫管或斷開。混凝土澆筑采用平層連續(xù)上升澆筑，澆筑層厚控制在30-50cm?；炷恋恼駬v時(shí)間以取得良好振搗效果并不發(fā)生分離為度，振搗時(shí)間≥20s[1]。

3.6 回填和接縫灌漿

灌漿采用與混凝土同等強(qiáng)度等級(jí)灰漿進(jìn)行灌漿，灌漿壓力以現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。灌漿作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，在規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌注10min后結(jié)束灌漿。灌漿孔灌漿完成后，使用水泥砂漿將鉆孔封填密實(shí)，空口壓抹齊平。灌漿順序依據(jù)規(guī)范施工要求：先回填灌漿，再接縫灌漿。

4 結(jié) 語

導(dǎo)流洞封堵體施工過程中，各單位各部門按照指揮部統(tǒng)一安排，配備專業(yè)人員對(duì)大壩主體、廊道、溢流壩段閘門、進(jìn)水口閘門、廠房?jī)?nèi)部及下游河道開展巡視工作，使指揮部實(shí)時(shí)掌握施工過程中，各部位、各設(shè)施等運(yùn)行工況，保證施工安全。并專門成立安全管理辦公室，檢查督促安全措施的落實(shí)，配備專職安全員全程監(jiān)督，嚴(yán)格按照安全規(guī)范要求進(jìn)行施工作業(yè)，以避免施工過程中的安全隱患。