隘口水库灌浆辅助系统设计分析

吕理军

（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001）

隘口水库位于重庆市秀山土家族苗族自治县隘口镇，是一座以灌溉、防洪为主，兼顾供水、发电、旅游等综合效益为主的中型水利工程。工程主要由高80.2 m的沥青砼心墙堆石坝、宽16 m开敞式溢洪道、高55.10 m岸边斜卧式取水塔及引水隧洞、灌溉干支渠114.92 km、2座电站及1座水厂等组成。总库容3580万m3，灌溉面积1.34万hm2，辅助系统有助于灌浆施工的顺利进行。基于此，本文针对水库的灌浆辅助系统进行设计分析。

1 灌浆工程概况

隘口工程基础施工主要是帷幕灌浆和固结灌浆。工程量清单中固结灌浆86000 m3，帷幕灌浆130000 m3。

固结灌浆主要布置在坝基和两坝肩边坡。调整后，固结灌浆主要布置在坝轴线至上游50 m和下游30 m及两坝肩边坡上。固结灌浆分三序施工，孔间、排距为3.0 m×3.0 m，最大灌浆压力为1.0 MPa，孔深为入岩10 m～30 m。总工程量约为31000 m3。

帷幕灌浆作了相应的调整。悬挂式防渗帷幕总长1383 m，沿左右两岸不同高程分别布置三条灌浆平洞和河床段基础灌浆廊道。防渗帷幕灌浆孔位布置Ⅰ区按三排孔布置，Ⅱ区按二排孔布置，Ⅲ区按一排孔布置，排距1.2 m，孔距2.0 m。最大灌浆压力为3.5 MPa，最大孔深为201 m，总工程量约为145000 m3。

2 灌浆施工难点分析

隘口水库帷幕灌浆工期13个月，平均每月完成10000 m3，每天需完成333 m3。要达到这样的施工强度，需要投入钻灌设备55台套，不间断施工；施工用电约需要2500 kW·h；每天将产生约100 t的废渣、1000 m3～1500 m3的施工废水。

2.1 现场灌浆

隘口水库帷幕灌浆布置在左右两岸的灌浆廊道和坝基廊道内，进入帷幕灌浆施工区必须经过交通洞、支洞等，最远距离达到2000 m，给输送浆液带来了极大的困难：①输浆管路长废浆量增大；②输送距离远，因浆液发热等形成废浆；③输浆管路维护难度大。

2.2 现场施工用电

由于左右岸下层和上层灌浆平洞均较长，距离现场变压器在1500 m以上，为满足施工需要必须采用高压输电进洞。但灌浆平洞的断面尺寸仅宽3 m、高3.5 m，洞内变压器难以布置。

2.3 清渣排污

施工产生的废渣全部要由人工清理和运输，要从作业面、爬斜坡廊道、过施工支洞、经交通洞，才运出洞外，最远距离达到1200 m；施工污水必须安装大功率的排污泵，并安装管道经以上所述通道才送到洞外。

综上所述，隘口水库帷幕灌浆工程采用辅助系统方案势在必行。灌浆辅助系统包括供浆、供电、供水及排污等系统。

3 辅助系统设计

3.1 辅助系统生产能力要求

1）供浆系统

按施工强度每天需要搅拌333 t水泥，考虑施工的客观暂停、设备的工作能力等多因素，供浆能力要达到每天搅拌500 t～1000 t水泥的要求。

2）施工供电

供电系统要充分考虑电压损失，高峰施工期的最大设备配置，零星用电等，供电能力要达到4000 kW·h。

3）排污系统

排污系统充分考虑施工时产生的废水、下雨积水、地下涌水、汛期排水等，而且排污系统必须保证全天运转，能力达到100 m3/h～150 m3/h。

4）供水系统

帷幕布置在左右两岸的各层灌浆廊道内和坝基廊道内，必须保证两岸各层灌浆施工的用水，因此，两岸都要建造大型的供水池。左岸考虑从导流洞入口前抽水，右岸考虑从大坝下游抽水，抽水能力达到120 m3/h～150 m3/h。

3.2 系统参数确定

3.2.1 施工供浆

供浆能力要达到每天搅拌500 t～1000 t水泥的要求，必须建立集中制浆站。根据对制浆能力的需要，对制浆参数进行相关论证。

1)综合国内其他工程实际，尚未有使用大搅拌能力的制浆站。一般每小时制浆能力也就是搅拌5 t～10 t，常规的制浆站不能满足隘口灌浆工程的需要。

2)建立两座制浆站，左右两岸各布置一个。

3)站内配置两套制浆设备，单机能力达到20 m3/h～30 m3/h。

4)站内储存水泥能力达到500 t。

5)与相关厂家联系，进行专项设计制造。

3.2.2 施工供电

施工高峰期总用电达到4000 kW·h，但受现场条件限制，左右岸只能布置的变压器容量为2250 kW·h，达不到高峰施工用电需要。为此，采用分区施工布置，集中施工。对于左右两岸上、下层灌浆廊道和坝基灌浆廊道距变压器较远的现状，至少布置双线路。供电线路采用240 mm2的铜芯线，以减少电压损失。

3.2.3 施工排污

经论证排污能力需达到100 m3/h～150 m3/h，扬程达到40 m以上，能够连续工作。

3.2.4 施工供水

施工供水主要是确定抽水设备的能力。根据现场抽水点位置，抽水设备能力要在120 m3/h～150 m3/h，扬程在100 m以上。左右岸各建造一个300 m3的储水池。

3.3 辅助系统选址与建造

施工供电布置在各层灌浆廊道的下游边壁上，排污系统安装管路排放到业主指定位置。

3.3.1 施工供水系统

1）建造位置选择

供水系统主要有两部分组成，一个是水池，另一个是供水。

经过现场查看，受现场条件限制，左岸水池只能选择在326国道旁边，与左岸上层灌浆廊道的高差很小；右岸同受现场每件限制，只能选择在右岸上层灌浆廊的洞口，与右岸上层灌浆廊没有高差。

2）供水系统建造

（1）建造方案：水池采用砖混钢筋混凝土结构，供水管道采用φ150 mm钢管。

（2）水池的建造：开挖左岸储水池地基时发现溶蚀严重，使用了较多的混凝土加固地基，成本很大，受到这些条件的限制，也浆原定的300 m3减少到了200 m3。

在建造右岸储水池时，提出了利用钢板焊接的思路，从技术、经济等方面对砖混钢筋混凝土结构和钢板结构又进行了充分的论证，认为采用钢板焊接从技术上更可行，经济上更合理，为此，将右岸储水池调整为钢板焊接结构。

（3）取水点位置：左岸从导流洞进口上面取水，右岸从大坝下游取水，使抽水距离更短，最大限度发挥抽水泵的能力。

（4）抽水泵：最后选择了供水量180 m3/h，扬程120 m。

（5）现场供水：浆施工现场划分成小区域，规划每个施工区域投入的灌浆设备，各施工区域采用φ108 mm钢管单独供水，对于岩溶发育强烈的部位、灌浆孔较深的部位，即用水量大的部位采用多供水管道。

3.3.2 施工供浆系统

1）集中制浆站建造位置选择

经过现场查看，左岸集中制浆站选择在326国道旁边；右岸集中制浆选择在右岸中层灌浆廊道口附近，向右岸上层、中层供浆时为压力供浆。

2）供浆系统建造

（1）集中制站建造方案

左岸集中制浆站使用分局原有设备建造，制浆能力在8 m3/h左右。右岸岩溶强烈发育，右岸集中制浆站的能力要达到30 m3/h，采用全自动制浆系统。

（2）建造实施

根据资料，左岸地层相对较好，岩溶发育较弱，右岸岩溶发育强烈，地层条件很差。左岸制浆站，受现场条件限制，布置3个水泥罐，可装200 t水泥，布置1台制浆机，建造在左岸326国道旁边；右岸制浆站，经多处比选，选择在右岸中层灌浆廊道洞口附近；站内浆布置4个水泥罐，可储存500 t水泥，布置2台0.6 m3制浆机。上料、供水、制浆、放浆等全部采用自动化，一个循环用时6 min～8 min，可达到制浆能力。

（3）现场供浆

制浆站配置2台排量在450 L/min的送浆泵，供浆管路采用φ50 mm钢管，布置到各个作业面。采用φ50 mm钢管，主要考虑浆液的输送速度、管道发热、沉淀等因素。

4 结语

通过分析，隘口水库帷幕灌浆施工的中，左右两岸各布置一个制浆站和300 m3的储水池，分区施工布置，集中施工。左岸水池只能选择在326国道旁边，与左岸上层灌浆廊道的高差很小；右岸同受现场每件限制，只能选择在右岸上层灌浆廊的洞口，与右岸上层灌浆廊没有高差。左岸集中制浆站选择在326国道旁边；右岸集中制浆选择在右岸中层灌浆廊道口附近，存在向右岸上层、中层供浆时为压力供浆。供浆系统、供水系统、供电系统和排污系统等辅助系统可靠运行、协同作业，为隘口帷幕灌浆施工奠定了基础，保证了隘口水库的帷幕灌浆施工顺利进行。