苏丹上阿特巴拉水利枢纽溢流坝廊道排水孔施工技术

苗 强

中国水利水电基础局有限公司，天津 301700

1 工程概况

苏丹上阿特巴拉水利枢纽项目位于苏丹东南部，距喀土穆约470KM。该项目由鲁米拉和赛提迪两座大坝及其附属工程组成，主要功能为灌溉、供水，兼顾发电。

C1-B 项目溢流坝所在区域主要为砂岩和泥岩的夹杂层，伴有少量构造特征和部分沉积层，部分区域有玄武岩破碎带。

C1-B 项目溢流坝排水孔布置在EL.478.5 廊道内，廊道宽3m。排水孔设计孔径150mm，共125 个孔，倾角为10°、25°、30°、60°、80°五种设计；排水孔深入基岩10m 至30m。

2 施工工艺及流程

排水孔施工采用 YZ-50 型冲击钻机和XY-2 型地质钻机施工，分别用冲击器和金刚石复合片钻头钻进，终孔洗孔后下设排水滤管及滤料，最后封孔、安装孔口装置。主要施工工序流程为：清理预埋管、钻孔及验孔、排水管安装、封孔及孔口保护。

3 施工前准备工作

熟悉技术要求，图纸；并要对施工人员进行技术交底。

施工机械设备要提前准备到位；

施工使用的风水电应接入施工现场；

预加工一部分排水滤管（设计夹角为10°），滤管要求槽间距为10mm，槽缝宽1mm，以便开始施工时能够快速利用；

安装排水孔所充填的滤料（砂砾石粒度φ2-6mm）要运送到施工现场；

安装排水滤管用的切割机、打磨机、升降机、工具及安装所用的材料要准备到现场。

4 排水孔施工

4.1 钻孔施工

4.1.1 钻孔

排水孔的钻孔应按设计图纸、文件规定统一编号、放样，孔位放样偏差不得大于10cm，孔深应达到设计孔深，实际孔位、孔深、孔口高程、廊道底板高程应测量、记录。

排水孔钻孔孔径为φ150mm；施工时，钻机要稳固，保证钻孔过程中钻机不移位，钻孔孔向不变动；在钻孔过程中，要随时校正钻机，保证钻孔角度和方位角不变动。对新开孔的钻孔，应先采用人工用钎子开孔，深度为1cm 时，用钻机慢速开孔即可。所有排水孔钻孔过程中发现的各种情况并反映在钻孔综合成果表中，做好每个孔的地质描述作为孔内排水管安装的基本依据。

4.1.2 洗孔

排水孔钻孔结束后，根据钻孔的实际情况，判断该孔的地质情况，孔壁较完整的孔，可采用风水联合冲洗；孔壁较破碎的孔，可采用压力水进行冲洗。直到孔口返清水为止。

4.1.3 孔口保护

每个排水孔施工完成后，及时清理孔口周围的垃圾，避免工具、淤泥及其它东西掉入孔内。一但孔的滤管安装完成后，必须立即开始填充滤料。不允许晚于第二天早上安装滤管。

4.2 滤管安装施工

4.2.1 安装材料及技术要求

钻孔角度与垂直廊道底板夹角为10°的排水孔安装使用的材料为：UPVC Pipe DN 100mm 带1mm 的槽缝滤管及不带槽缝的盲管，2-6mm 的砂砾石过滤料，防渗段填充的防渗材料细砂，封孔用的膨胀橡胶，及孔口装置用的90°弯管、50mm 的2″短管及球阀。

钻孔角度与垂直廊道底板夹角为25°、30°、60°、65°、80°的排水孔安装使用的材料为德国GWE pumpenboese GmbH SBF-HAGUSTA 公司生产的80mm Pvc 排水管及外包裹滤料的成品排水管，其滤管槽缝宽0.75mm 或0.75mm～1.2mm，滤料粒径为2.0mm 或2.0mm～3.0mm。滤管长度为1m 和2m；封孔及孔口装置同第一种情况相同。

4.2.2 排水管安装方法

1）10°的排水孔滤管安装步骤如为：根据地质柱状手绘排水管示意图工程师确认安装示意图加工带槽滤管安装排水管依据图示下各种滤料封孔孔口安装充水试验工程师验收签认结束。

2）25°、30°、60°、65°、80°的排水孔滤管安装步骤为：根据地质柱状图手绘排水管示意图工程师确认安装示意图安装排水管封孔孔口安装充水试验工程师验收签认结束。

Burdana 溢流坝所在区域地质条件较差，主要岩性为泥岩和砂岩，岩石较破碎，地下水丰富，泥岩遇水易软化，故钻孔成孔难，钻孔长期浸泡于水中易塌孔，所以要求钻孔结束后，应尽快组织安装排水管。

安装排水孔前应先依据钻孔地质柱状图，确定透水层位置，按照“透水层（砂岩）安装滤管，非透水层（泥岩）安装盲管”的原则，绘制排水管安装草图，合理布置滤管需要安装的部位，长度。安装图经工程师确认后，现场严格按图施工，严格控制滤管安装高程及长度。

排水管安装时要自制对中垫片，每三米安装一付对中垫片，保证排水管能够在孔中居中，避免填充滤料时出现单侧有滤料，单侧无滤料的情况。对中垫片布置如下图1 所示。

图1 对中垫片典型详图

当排水管全部安装到孔内后应及时填充滤料，不能长时搁置，以免塌孔造成质量事故；填充滤料时，应根据滤管所安装的位置及长度，计算各段所需材料的体积，填充滤料时应少量、慢、周圈均匀下料，当每种滤料填充快结束时，应用铁条尺测量滤料所下的位置，确保各种滤料都填充到位。

孔内安装结束后，应对排水孔孔口进行封闭，封闭材料采用膨胀胶带，将胶带绕排水管一圈，然后用水打湿胶带即可，该膨胀胶带遇水即可膨胀，填充排水管外壁和孔内壁的空隙，达到封堵孔的效果，封堵位置宜选在距孔口5cm 的位置。

4.3 排水孔孔口装置

排水孔的孔口装置应按设计图纸、文件要求进行加工安装。

孔口封闭采用φ350mm 的表面镀锌法兰盘，厚度为4mm 的镀锌钢板及4mm 厚的镀锌垫板，用φ16mm 的膨胀螺丝固定在混凝土上，法兰盘与混凝土面之间用止水橡胶垫，止水橡胶垫厚为5mm。用30cm 长，直径为φ76mm 的镀锌铁管，短管一端应加工丝扣，另一端无丝扣，焊接在法兰盘上，管径中心与法兰盘中心对齐。带丝扣端管头连接φ50mm 的变径接头与φ50mm 两头带外丝扣短管连接，依据图纸要求依次和三通、球阀、90°弯头连接、切角为60°镀锌管连接，三通上安装10MPa 的压力表。

孔口装置应安装牢固，不得有渗、漏水现象。安装完成后应进行充水试验，充水试验压力为0.1 Mpa～0.2Mpa。

使用的排水孔孔口装置的导水管应引向廊道排水沟，外观美观整齐，并保证出水畅通。

5 降低粉尘及工程排污

5.1 除尘降尘及改造方法

为有效防止造孔时产生的粉尘，采用风水混合除尘的方法。当打开操作台主风管球阀进行造孔时，系统风经过主风管球阀后，通过三通接头分为两路，一路通过主风管进入回转机，另一路进入风动水泵，做为风动水泵的动力，将系统水 (进水管球阀控制进入水泵的流量)在风动水泵中进行加压后送往逆止阀(防止在无水状态下高压风进人水管内)，压人系统风管内。由于风动水泵的动力风压力小于水泵水压力，加压后水在系统风管内和高压风混合后进人冲击器，经钻头冲击研磨产生的岩粉混合后被吹出孔外，以达到降尘除尘的目的；关闭主风管球阀时，冲击器和水泵同时停止工作，实现了冲击器和水泵的联动。风水混合除尘改造后，在钻孔正常进行的情况下，克服了洞内粉尘浓度大、对施工人员健康不利的弊端。

5.2 工程排污

在廊道内施工空间有限，应专门安排人员随时进行排污清理工作，钻机岩粉应安排人清理，吊出廊道运送到垃圾堆放处，废水沿着排水沟排入廊道内集水井，集中排出到排污点。

6 排水效果分析

经过对安装完成后排水孔排水情况统计，在汛期其最大排水量为1170L／min，排水孔总数133 孔，出水孔86 孔，出水率为65%。根据现场排水情况分析，其排水量随着排水孔高程的降低而增加，即洞室高程越低排水量越大，说明地表水、地下水顺不透水层流动。根据出洞口排水沟实测水量，最大单孔排水56L/min，日排水量达1680m3。排水效果明显，取得了预期目标。

[1]孙生林.西龙池上水库排水廊道混凝土施工技术分析.水力发电[J]，2010(2).