桥街水电站灯泡贯流式机组结构特点及施工技术

胡海军

【摘要】本文阐述灯泡贯流式机组电站在砂砾石地基上建设采用灌注桩基础的施工工艺和电站厂房结构特点及其混凝土施工技术，类似电站较少，其施工技术值得推广。

【关键词】砂砾石地基；钻孔灌注桩；灯泡贯流式机组；结构特点；施工技术

1、工程概况

桥街电站位于腾冲县桥街村，是一座以水力发电为开发任务的河床式电站。拦河坝最大坝高48.5m，坝顶高程1280.5m，坝顶长度180.25m，坝顶宽度6.0m，总库容998.4×104 m3，电站装机容量45MW，安装两台灯泡贯流式机组。工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等；永久性主要建筑物大坝、泄洪、发电建筑物为4级，次要建筑物为5级，临时性建筑物为5级。枢纽建筑物主要由拦河坝挡水建筑物、泄水建筑物、发电建筑物及临时导流建筑物组成。

2、灌注桩基础

2.1 地质条件

电站厂坝区工程地质条件为第三系芒棒组下段（N2m1）漂粒岩、卵粒岩组夹砂粒岩组，微成岩，岩性以花岗岩、花岗片麻岩为主夹片麻岩，花岗岩和花岗片麻岩多为强风化至弱风化状态，片麻岩多为全强风化，砂质微胶结物，扰动后多分散开。遇水易软化无粘性胶结力差。

2.2 厂坝地基处理特点

电站地质条件特殊性，枢纽厂坝地基处理采用钢筋混凝土钻孔灌注桩进行坝基抗滑稳定设计和施工。钻孔灌注桩桩径φ1.2m，桩长20.0m，桩间距4.0m，超灌段0.8m，锚固长度1.5m，梅花形布置，桩基钢筋笼HRB400和HPB300，桩身混凝土强度等级C25F100。

2.3 桩基施工工艺

（1）作业平台

厂房坝段桩基施工作业平台选定在基坑开挖时预留1～3m厚保护层作为钻孔工作场所，该场地与场内主干道路连接。

（2）钻机进场

为避免施工对砂砾石基础造成扰动、破坏，钻孔设备选用三一重工SR280RⅡ-SANYchassis旋挖钻机，该钻机具有施工噪音低震动小特点，能有效减弱震动对基础带来的不利影响。

（3）桩位放样

施工员按图在作业平台上测量放样，布置出定位桩和施工桩的桩位中心，并用φ25钢筋桩打入地面，喷涂红漆编号标识清楚。

（4）钻孔

钻机定位后，调整钻头和钻杆垂直度，并保持钻杆与桩孔中心始终在一条直线上，通过上下提升钻杆钻头来进一步验证校核垂直度。开钻后控制前5～6m（第一节钻杆）的钻孔偏差至关重要，是保证成孔质量的关键，经常检查钻孔偏斜，开始钻进时转速以8～10r/min慢速钻进，待钻进深度快达到第一节钻杆时，逐步提升钻进转速至18～22r/min。在坚硬土层中不能强行加压，吊住钻杆，控制转速，低速进尺，遇到地下障碍物时采取“孔内弱爆破”或“换冲击钻冲压凿除”措施预先处理干净，还需经常检查钻头磨损程度及时更换钻头。

（5）清孔

钻孔深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量和桩身曲直。钻孔达到设计要求深度时，要检查孔深、孔位、孔形、孔径等。终孔检查合格后，将钻头提至距孔底0.2～0.3m处空转3～5圈，把残存在孔底的钻渣吸出。桥街电站特殊的地层构造，地基基础渗透系数0.2～0.3吕荣且地下水位较低，孔内基本无渗水，未发生塌孔、缩径现象，钻孔过程未进行泥浆护壁和埋设护筒。

（6）吊放钢筋笼

钢筋笼提前在加工厂分节加工成9.0m+9.0m+4.9m半成品，用炮车托运至作业现场桩位孔口附近，25t吊车吊放入孔内，槽钢悬吊固定后孔口焊接钢筋接头，笼体骨架用预制混凝土垫块控制保护层厚度均匀。钢筋笼吊入孔内进行二次清孔，检查合格。

（7）安装导管

桩基孔口铺设枕木，混凝土浇筑导管顺桩孔钢筋笼中心偏一側吊入，法兰盘连接导管，并固定在孔口枕木架中心，导管上部安装混凝土入仓集料斗。导管安装须平直密封内壁光滑，导管下口距孔底0.3～0.5m为宜。

（8）灌注混凝土

桩身混凝土使用坍落度18～22cm、粗骨料粒径不超过40mm、和易性好的二级配C25F100自密实混凝土，运输设备9m3罐车，浇筑设备25t吊车。混凝土灌注在二次清孔结束后30min内进行，钢筋笼入孔后4小时内浇灌完毕。开浇后首盘混凝土须保证导管底部埋入混凝土内0.8m以上，且连续浇筑中途不断料，正常灌注导管底部埋入混凝土内深度2～6m为宜。导管提升速度不宜太快，每次提升保证导管埋深2～6m，一次拆卸导管不超过6m，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。

3、厂房混凝土

3.1 厂房结构特征

电站布置2台灯泡贯流式机组，单机装机容量22.5MW，枢纽布置整体设计主厂房结构两台机组间不分缝，且上游排架柱牛腿与上游闸墩胸墙分离。主厂房最大平面尺寸：57.855m×30.5m（顺水流方向×断水流方向），基础混凝土单位高度浇筑量较大约1765m3，混凝土温控难度较大。

3.2 混凝土分层分块

为解决基础大体积混凝土温控问题，满足施工需要，主厂房混凝土在坝纵0+21.044和坝纵0+48.745处设置两条施工缝，将厂房分成进水口段、主机段和尾水段三段施工。进水口段21.044m，尾水段9.11m，主机段27.701m。进水口段和尾水段横向平面上不分块，两台机整仓分层浇筑，分层高度1.6～3.0m，主机段一期混凝土两台机整体分成左边墙、右边墙和中隔墙，分层高度1.5～3.0m。

3.3 混凝土施工技术

（1）施工缝处理

两条竖向施工缝采取缝面安装键槽，预埋插筋、止浆片和PVC拔管，进行接缝灌浆处理方案。键槽尺寸0.9m×0.4m×0.3m（长×宽×高），插筋规格Φ16@500 L=900mm，止浆片规格δ=1mm厚镀锌钢板200mm宽，拔管为φ28mmPVC塑料软管。见图1所示。通过安装缝面键槽能防止一二期混凝土发生错动，起到抗剪切作用；通过预埋插筋能限制一二期混凝土块体分裂，起到抗拉作用；通过安装止浆片形成不同灌区，阻隔灌浆时浆液渗漏，起到闭浆作用；预埋PVC管主要作接缝灌浆用，须待缝面充分涨开后进行接缝灌浆以填充缝隙达到防渗水作用。采取上述工程技术措施后起到了抗剪、抗拉和防渗作用，能有效防止一二期混凝土间上下左右前后变形，密实和封闭渗漏通道，对保证工程质量和运行安全起到应有功效。

（2）入仓手段

主厂房基础混凝土入仓手段上游进水口段采用搭设滑槽罐车卸料入仓，下游尾水段采取从尾水渠用长臂反铲入仓，主机段采用尾水布置K80/115塔机吊3.0m3混凝土罐入仓；上部结构混凝土采用HBT60C混凝土输送泵入仓浇筑。

（3）进水口胸墙施工

进口胸墙斜坡面坡度为1：1和1：2，模板承重支架采用满堂红方案，钢管为φ48×3.5mm国标钢管，立杆间排距0.6m，步距1.2～1.5m，扣件连接紧固。承重架上面安装木排架内贴竹胶合板，接缝用双面胶带粘贴，φ14拉杆内拉。该部位模板安装完后将弧形钢筋一次性安装到位，混凝土分4层浇筑，第一层1.44m覆盖住圆弧段，斜直段3.0m一层。拆模后混凝土无变形和下沉鱼肚，流线形曲面整洁优美，符合设计要求，水力学流线性好。

（4）尾水管模板

尾水管由钢衬段和混凝土段组成，与钢衬段连接处预留0.5m长的二期混凝土槽。混凝土段异形模板采用制作定型木模板排架结构，现场人工安装拉杆内拉钢管加调节丝杆顶撑加固。钢衬安装验收后回填二期槽微膨胀混凝土。见图2所示。

3.4 裂缝的处理

设计对电站混凝土温控要求不高，施工采用常规温控措施，期间局部有细微裂缝发生，主要集中在基础部位。针对裂缝采取了凿槽铺筋措施，凿槽后发现均为浅层裂缝，深度在3～11cm，下部致密不再延伸。

4、结束语

目前中高水头水电资源开发殆尽，可开发的水电资源多为低水头，贯流式水轮机适合低水头应用，且效率高投资低，近年来发展较快，功率也越来越大，其施工技术在国内外均得到了广泛应用。但在砂砾石地基基础上建灯泡贯流式机组电站坝基采用灌注桩这种设计理念和施工应用尚为少见，厂房机组结构间不分缝混凝土整体浇筑的施工方法也不常见，其施工技术在地基条件为遇水极易软化崩解的类似工程中值得推广和借鉴。