解析水电站调压井井筒固结灌浆施工技术

2018-01-18宁子龙

建材与装饰 2018年1期

宁子龙

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都 610072）

引言

我国的能源形式多种多样，其中水力发电作为可再生能源，其资源丰富，装机容量大，相关技术发展成熟，因此已经成为电力生产的重要来源。目前，我国水电工程西移设计的水利工程项目由于规模、中心建筑、地形和水力约束条件等，需要采用引水式开发模式，所以大型调压井的介入是不可避免的，其对水电项目工程质量有很大的影响。在水电站调压井建设施工中，井筒固结灌浆方面施工技术至关重要，本文中，以具体工程实例展开相关介绍。

1 工程概况

该水电站位于云南省境内，水电站以单一发电为开发任务，无防洪、灌溉、航运、供水等其他综合利用要求。水库正常蓄水位EL998m，相应库容1.62×108m3；校核洪水位EL1003.97m相应的总库容为1.84×108m3，设计洪水位EL1001.77m相应的库容为1.75×108m3；调节库容0.83×108m3（调节特性为季调节，库容系数0.021），装机容量240MW，保证出力58.375MW，多年平均发电量10.855×108kWh，年利用小时数4523h。

由于井身围岩稳定性较差，在井筒周围进行了垂直预固结灌浆，并将锚筋插入孔内。由于调压井井圈直径大（19m）、井深（67m），地表井圈高度为5.4m。为了进行井筒固结灌浆工程的施工，必须设计、定做一个可以承受一定荷载的操作升降式平台，在平台上进行钻孔和灌浆施工。本工程施工难度大，安全施工要求高，灌浆平台从制作安装到操作运行均须严格考虑施工安全。

根据实施阶段设计图纸，本工程调压井井筒灌浆设计水平方向固结灌浆，环间排距（上下方向）2.0m，同一高程的每环（圈）共计布置30个固结灌浆孔，孔深要求深入基岩4m。固结灌浆实施范围为EL.1000～EL.949m，总长51m，按照2m的环间距，共布置灌浆孔27排（环）。

2 调压井作用

当水电站引水道较长时，一般在隧洞和压力管道连接处设置调节室。调压室由主要包括以下三种形式：调压井（从山体重开挖井型结构）；调压塔（地面塔式结构）；以及两种方式混合结构。

水电站机组正常工作状况下，如果突然甩负荷关闭导叶，水电站中水流由于惯性作用，会形成很大的水锤效应，对电力设备造成损坏。因此需要有调压井来调节水流，缩短管道长度，降低水锤冲击，释放水锤压力，以此来避免水锤摧毁导叶以及其他过流组件等电力设备，营造良好的机组运行状况。

3 灌浆升降平台的设计与安装

3.1 灌浆台车

该水电站调压井井筒固结灌浆施工前期如果选择搭建脚手架的方式的话，考虑到工程状况，调压井井筒直径19m，井深约70m，搭建脚手架的话，则会因为工程量较大、施工准备时间较长、使得调压井井筒固结灌浆施工工期延长，不符合施工计划。因此，选用脚手架施工方式不可行。通过综合分析，工程部在调压井井筒混凝土衬砌完成后设计了一个可以承受一定的负荷操作升降平台，井壁水平固结灌浆造孔以及施工都可以在该平台上完成，该灌浆平台，其自重20t，可承载10t活荷载在调压井井筒上下移动施工，灌浆平台通过调压井顶部卷扬机上下移动通过钢丝绳牵引，靠井壁边缘平台安装防摩擦轮达到水平限位作用，为了避免平台卡住，工作平台可通过安装丝杆千斤水平定位，竖向定位除了卷扬机钢丝绳稳定平台外，还可选择添加手动葫芦将平台和调压井壁预埋灌浆管安装挂拉架拉紧，使灌浆平台更稳定。为了保证调压井施工的总工期，工程部将提前做好相关制作材料的准备，通过配置足够的人力、设备材料资源保证施工工期。

3.2 灌浆平台安装

3.2.1 安装施工准备

①井筒混凝土衬砌工作、调压井顶部安全护栏安装、卷扬机基础和吊装支架等的预埋基础板已经完成，卷扬机基础面与井口面高差不得超过10cm。②卷扬机、空载调试（包括联动、单动调试）、吊装支架和滑子倒向架、滑子、天轮等安装工作完成，根据情况卷扬机安装钢绳和井口放绳。③灌浆平台部件运输到井口，由井口塔机调运到井底部安装，安装部件为主架、铺板架、起重滑子等机具。④组装灌浆平台吊装机具、设备、材料和组装人员均已经到位，为灌浆平台安装工作提供的风、水、电系统完成，工作周边环境安全。

3.2.2 安装条件

①安装设备为井口25t吊车一台，其余安装机具设备和安装工具。②安装人员按照安装岗位到齐。③灌浆平台部件运到现场。④安装人员工作防护用具齐全。⑤伤病救护方案中的机具设备齐全。

3.2.3 安装要点

安装灌浆平台提供的临时中心平台搭设1组长宽为1.8m高为4m的排架，另需搭设5组长宽为1.8m高为4m的井壁排架，要高于调压井底部斜面高度，必须稳定牢固。灌浆平台由若干块大小部件组合而成，最重件为1.2t，每一道工序必须检查合格后再进行下一步安装。灌浆平台各大部件组装好后要焊接加固，须根据生产厂家的意见进行加固点焊接，由于运输途中有变形损坏的部件必须经修复后才能安装。

从当前单向航道通航能力的研究进展来看，主要侧重于对航道交通流量的统计，结合排队论方法及仿真方法对航道内船舶通过数量进行估计，而由于对船舶速度差异性的影响考虑不足，特别是船舶减速引起的航道通航能力的下降情况。本文构建以单向航道船舶减速概率为目标，通过构建确定的数学模型揭示影响单向航道船舶通行效率的机理，研究结果可为单向航道通航能力评价及船舶组织调度提供理论基础。

3.4 吊篮工作意外时应急处理措施

吊篮在工作中突然断电，应立即切断电源开关，防止在送电时发生意外，确认来电后，首先关闭电源开关，经过检查确认一切正常后，开始工作。在停电后需要回到平台时，需同时抬起两端提升电机手动滑降手柄，同时使吊篮自由滑动到平台的施工。如需返回地面，则等备用发电机发电正常后，再回到吊篮上升到地面上。

4 施工方法

4.1 施工工序

具体见图1。

图1 施工工序

4.2 钻孔

①钻孔机具：选用YT-28手风钻进行造孔，成孔直径大于φ38mm。②钻孔施工布置：排距2m，每排30孔，梅花型布置，孔深深入基岩4m。

4.3 钻孔冲洗及简易压水试验

固结灌浆孔灌浆前的压水试验应在裂隙冲洗后进行，试验孔数为总孔数的5%，试验采用单点法，其余孔段可结合裂隙冲洗进行简易压水。压力为灌浆压力的80%，若大于1MPa时，采用1MPa；压水20min，每5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

4.4 灌浆设备

4.4.1 灌浆泵

本工程水泥灌浆采用SGB6－10型高压灌浆泵。SGB6－10型高压灌浆泵的排量和压力满足灌浆要求，且该灌浆泵能灌注水泥砂浆，有利于封堵大裂缝和空腔带的封堵。

4.4.2 灌浆记录仪

4.4.3 高速搅拌机

采用杭州钻探机械厂生产的ZJY－400型高速搅拌机进行制浆。

4.4.4 低速搅拌机

本工程水泥灌浆采用JJ－2B型低速搅拌机。

4.5 灌浆材料及浆液制备

4.5.1 灌浆材料

①水泥：采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥，细度要求为通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%。水泥必须符合质量标准，严格防潮并缩短存放时间，受潮结块者不得使用。②砂：灌浆用砂为质地坚硬的天然或机制中细砂，粒径不大于2.5mm，细度模数不大于2.0，其含泥量不大于3%，SO3含量小于1%，有机物含量不大于3%。③水：灌浆用水应符合JGJ63－89第3.0.4条的规定，且拌浆用水的温度不得高于40℃，并不小于5℃。

4.5.2 浆液制备

①浆液制备过程中，所有相关材料必须经过称量后使用，误差不可超过5%，其中，如水泥等固相材料采取称重法称量，水量控制则利用自动计量器进行控制。②采用高速搅拌机对水泥浆液进行搅拌，其搅拌时间不少于30s，浆液在使用前应过筛，从材料制备开始到完全使用，时间不应大于4h。③采用集中制浆站制备浆液。制浆站采用高速搅拌机拌制水灰比为2：1级纯水泥浆液，通过输浆泵、输浆管路送至灌浆工作面。

4.6 质量检查

对灌浆质量检查时，可以选择采用压水试验进行检查，试验采用单点法，灌浆过程完成后3～7d后进行该部位压水试验检查。透水率5≤lu灌浆结束后，将灌浆记录和有关资料提交给监理人，以便拟定检查孔的孔位。进行孔位检查时，检查孔数量不能低于灌浆总孔数的5%，其中，检查的孔段合理率也应在85%以上，不合格孔段的透水率不超过设计值的150%，且不集中，则可认定灌浆质量合格。否则，按监理人批准的措施进行处理。