溢洪道出口坡脚加固处理工程关键施工技术的研究与运用

杨倩岚

摘要:在东风水电站建设期间,由于受工期及水位的影响,溢洪道出口部位左、右两岸只进行了尾水位以上的护坡处理。电站建成至今,经过多次泄洪及发电水流的多年冲刷,溢洪道出口部位左、右两岸坡脚出现较大范围的冲刷淘空现象。为此,综合借鉴相关类似工程经验,采用水下不分散混凝土对空腔部位进行回填处理,同时作固结灌浆;另外,在施工过程中优化了部分施工工艺,实施后的效果明显。

关键词:水下不分散混凝土溢洪道钢管桩固结灌浆

1.工程概况

在东风水电站建设期间,由于受工期及水位的影响,溢洪道出口部位左、右两岸只进行了尾水位以上的护坡处理。电站建成至今,经过多次泄洪及发电水流的多年冲刷,溢洪道出口部位左、右两岸坡脚出现较大范围的冲刷淘空现象。左岸坡脚淘空位置(主要为中孔泄洪及发电水流冲刷形成)大致位于尾TK0-116.00至尾TK0-018.00m(4#机组尾水洞出口中心为0桩号,向下游为正桩号),最大淘空处位于尾TK0-054.88m,高程为EL827.00至EL838.00m,最大淘深4.5m,左岸坡脚淘空直接影响溢洪道出口边坡的稳定,存在潜在的安全隐患。右岸坡脚淘空(主要为溢洪道泄洪冲刷形成)位置大致位于尾TK0+85.00至尾TK0+95.00m,最大淘空处位于尾TK0+90.00m,高程为EL832.5至EL837.5m,最大淘深2.5m,右岸坡脚淘空影响下基坑公路及其边坡的稳定运行。

2.实施方案

鉴于溢洪道出口坡脚淘空部位位于正常发电的尾水位以下,综合借鉴相关类似工程经验,其加固处理方案如下:

2.1左岸坡脚加固处理:

2.1.1分别在EL.838.5和EL.840.0高程各设置一排Φ28锚杆,L=6.0m,外露0.1m,间距1.5m,两排锚杆错开布置。

2.1.2距岸坡2.0m设置一排竖向钢管桩,钢管桩入岩2.0m。钢管桩位置与下排锚杆位置对应,顶部高程为EL.839.5m,间距1.5m,管径146mm,壁厚10mm。钢管桩底部四周开设多个“V”形口子,有利于后期松渣及基岩范围内的固结灌浆。

2.1.3利用钢管桩立模(钢管桩顶部用钢筋与锚杆焊接固定),对空腔处实施C25水下不分散混凝土回填。

2.1.4待混凝土达到设计强度的70%后,利用钢管桩对底部基础进行固结灌浆处理。

2.1.5在浇筑成型的混凝土平台(EL.839.3m)钻放射状孔,对混凝土基础进行固结灌浆,灌浆要求同前述“2.1.4”。在灌浆前,孔内放入Φ28钢筋,长4.5m,灌浆封孔后将对回填混凝土起到锚杆锚固作用。Ⅲ序固结灌浆孔兼作回填混凝土顶部阴角处的回填灌浆孔。

2.1.6在进行大面积施工前,宜先选一试验段完成所有工序,以便了解基岩及石渣的可灌性,总结各工序施工经验、技术参数,以确保工程质量和进度。

2.2右岸坡脚加固处理:

2.2.1距岸坡1.5m采用模袋混凝土立模,高程为EL.837.8m,对空腔处实施C25水下不分散混凝土回填,其他要求同左岸“2.1.3”;

2.2.2在浇筑成型的混凝土平台(EL.837.8m)钻放射状孔,对混凝土基础进行固结灌浆,其他要求同左岸

“2.1.4、2.1.5”。

3.关键施工技术的拟定

在施工过程中,经过参建方的多次会商,提出了很多优化施工工序的建议,并得到相关参建方的认可与肯定,现归纳如下:

3.1水下不分散混凝土的配合比设计

水下不分散混凝土设计强度为C25,水泥采用标号为P.O42.5的乌江牌普通硅酸盐水泥,砂采用的是东风扩机工程剩下的合格砂石料,粗骨料最大粒径不大于6.0cm;水采用水质合格的河水;粉煤灰采用清镇电厂生产的合格粉煤灰;外加剂采用贵州特普科技发展有限公司生产的GTA-2减水剂和GTA-3增粘剂。

3.2水下不分散混凝土入仓方式的调整

原设计水下不分散混凝土的浇筑采用导管直接入仓,经现场试验存在一定的问题:由于泵送的水下不分散混凝土不连续,导致水下不分散混凝土与水不分离,难以控制浇筑质量。之后通过参建各方会商,最终采用漏斗加导管入仓的方式,即水下不分散混凝土通过输送泵送到漏斗,水下不分散混凝土依靠自重沿漏斗导管入仓,同时采用人工根据漏斗中水下不分散混凝土的“积累程度”,用滑轮调整导管的入仓深度,以满足水下不分散混凝土与水分离为原则。采用这样的入仓方式,确保了水下不分散混凝土的浇筑质量,并为同类工程提供了借鉴作用。

3.3模板的制作与安装

原设计拟采用混凝土预制模板进行立模,因为工期压缩,建议施工方采用钢模板进行立模,同时防止了水下不分散混凝土的“暴仓”等现象;另外,钢模板受力后变形较小,浇筑轮廓线平顺、规则;利用潜水人员下水配合立模、封缝等仓面处理,防止了水下不分散混凝土“漏浆”等现象。

3.4施工栈桥的搭建

原拟定在搭建的施工平台(依靠空油桶所承受的浮力支撑)放置钻机进行钢管桩的钻孔,但由于尾水位的波动,引起施工平台的摆动,导致钻机移位(钻孔位置难以固定,平面上所属孔位呈折线状,给后期立模带来难度),施钻困难,甚至卡钻。为此,通过集思广益,施工方采用在护坡的适宜高程钻水平孔(Φ146),接着安装钢管,之后利用钢管作为支撑搭建施工栈桥。这样将钻机搬运到施工栈桥上进行钻孔作业,既克服了水位波动的影响,又确保了成孔质量,为后期立模奠定了坚实的基础。

3.5灌浆导管的加长

由于受发电的影响,经过多方会商,拟定了发电负荷控制计划确保后续的施工作业(固结灌浆及锚杆施工)。分单元钻完孔后,采用加长灌浆导管的方式进行灌浆作业,加长长度以满足露出水面为宜,这样就可以在较高的发电负荷下进行灌浆作业,既缩短了工期,又确保了电网的负荷需求。

4.结束语

该工程于2008年1月7日正式开工,并于2008年4月28日完成工程第三阶段的施工;之后因汛期及电网调度等方面的影响,工程在2009年2月16日再次复工,并于2009年3月16日完成全部施工内容。

根据施工期现场的取芯情况,显示基岩(含松渣体)和水下不分散混凝土胶结良好、骨料密实,浇筑质量满足设计要求;根据检查孔的压水试验情况,透水率q<3LU(设计要求),表明固结灌浆效果明显,说明已将覆盖层固结。

该工程曾经历过2008年11月份(只开启泄洪洞和溢洪道)泄洪水流的考验,从泄洪后的巡视检查情况看,加固处理后的溢洪道出口坡脚未发现异常,运行状况良好。◆