锦屏一级水电站特高拱坝工程施工技术
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4.5 左岸导流洞下闸

4.5.1 工程概况

工程采取左岸导流洞先下闸,完成临时堵头浇筑后再进行右岸导流洞下闸的下闸程序。右岸导流洞下闸即工程第一阶段蓄水开始。

左岸导流洞封堵闸门布置在进口,进水口被中隔墙分割成两孔,闸门安装平台高程1691.50m,有交通洞接上游围堰通至右岸干道,启闭机房为框架结构,启闭机布置在高程1703.50m。

左岸导流洞堵头上游设置临时堵头,堵头长度较长;下闸时间为2012年10月,属汛期下闸,存在着下闸流量超标的风险。

导流洞下闸设计标准为10年一遇10月旬平均流量。根据设计标准和施工进度,安排2012年10月中旬左岸导流洞下闸,10年一遇10月的旬平均流量为2170m3/s,下闸前上游水位1651.41m,下闸水头12.91m。

4.5.2 导流洞下闸的工程形象要求

导流洞下闸前工程需达到如下主要形象:

大坝左岸拱肩及其上下游边坡开挖支护完成;完成大坝高程1739.00m以下混凝土和接缝灌浆,浆材强度达到设计强度;完成大坝高程1730.00m以下的横缝接缝灌浆质量检查及坝体混凝土表面缺陷检查,完成高程1730.00m以下的所有缺陷处理施工,完成高程1730.00m以下大坝、基础处理及缺陷处理的验收评价工作。

完成高程1730.00m以下坝基固结灌浆、帷幕水泥灌浆、坝基岸坡接触灌浆以及坝基排水孔和倒垂孔等全部施工,浆材强度达到设计强度;完成高程1730.00m以下坝基地质缺陷处理工作。

完成左、右岸抗力体高程1730.00m以下所有固结灌浆、排水孔、混凝土回填、接缝灌浆、回填灌浆等全部施工,浆材和混凝土强度达到设计强度。

完成水垫塘及二道坝两岸高程1750.00m以下边坡喷锚支护、锚索、贴坡混凝土以及排水孔等全部工程项目施工。水垫塘及二道坝施工完毕,具备运行条件。

4.5.3 导流洞下闸

导流洞进口闸室设置两扇潜孔式平板滑动封堵闸门,闸门孔口尺寸为7.5m×19m,单扇闸门重量为270t。封堵闸门由布置在高程1703.00m启闭机平台上的2×2500kN固定卷扬式启闭机进行启闭。2×2500kN卷扬式启闭机扬程24m,起升速度2.3~2.5m/min,电动机功率2×150kW。进水口门槽为导流洞施工承包人安装、回填,并安装了门槽填框,在导流洞下闸施工前已经完成了启闭机的安装及调试。

4.5.3.1 施工准备

导流洞封堵闸门下闸时,门叶、施工用设备、工器具等从二坪金属结构厂运输到左岸导流洞进口平台。

(1)施工用电。导流洞下闸期间的电源负荷主要包括现场照明、施工设备、启闭机运行用电等,主要负荷为2×2500kN卷扬式启闭机,单套负荷为300kW,现场施工用电总负荷按400kW设计。施工电源采用3×50mm2高压电缆从左岸1885平台接10kV线路沿左侧边坡上游引至左岸导流洞高程1691.50m平台交通洞口处的500kVA变压器,在变压器低压侧设置低压配电盘为启闭机等设备供电。

(2)场地平整及安全防护。受雨季降雨以及至上游杨房沟水电站进场道路施工排放水的影响,左岸导流洞启闭机平台堆积了大量的石渣、泥砂,及时进行了清理及平整。

高程1691.50m交通平台上游侧及临江侧、门槽顶部孔口周边等临边及孔口均为临空面,采用钢架管设置了安全防护栏杆,栏杆高度1.2m。

4.5.3.2 导流洞下闸

(1)导流洞下闸时间及程序。左岸导流洞计划2012年9月下旬至10月上中旬根据上游来水情况择机下闸。在此期间处于汛末,河水流量较大,在满足工期要求的前提下尽可能选择流量较小的有利时机下闸。

下闸施工程序:施工准备→启闭机空载调试→门槽填框拆除→门槽试槽→封堵闸门安装及调试→闸门下闸。

(2)启闭机空载调试。导流洞封堵闸门2×2500kN卷扬式启闭机于2011年完成安装,安装完成后未完成空载调试。在施工电源形成后,进行启闭机空载调试,检查并调整电动机、限位开关接点动作、荷重指示等电气和机械设备运转状况。

(3)门槽填框拆除。导流洞封堵门槽保护填框由四节拼装而成,高度为21m,重量为19t,单节高5.25m。在填框拆除过程中,导流洞左侧进水口右侧的填框出现严重卡阻,无法正常提出。经潜水员从填框背面下到水下对底部进行探摸,探明是在启闭机排架施工过程中混凝土掉入门槽凝结所致,采取了先探明混凝土厚度及范围,然后钻孔及水下爆破的处理方案,成功将左孔2号填框拆除。

(4)门槽试槽。为了查明门槽是否存在淤积、孔洞、门槽或底坎变形,在门槽保护填框拆除后采用封堵闸门底门叶不装水封的办法进行试槽。为验证闸门底缘是否下落到底坎表面以及接触程度,在闸门底缘按1m的间距安装了铁丝探针,当闸门下落到位后,提起门叶查看探针的弯曲程度判断底坎情况。

(5)封堵闸门安装及调试。试槽完成后即进行闸门安装与调试。闸门共由六节门叶组成,单节最大高度为3.25m,单节最大重量为47.0t。门叶采用2×2500kN卷扬式启闭机分节吊放到门槽顶部高程1676.50m平台处进行立位组装、水封安装及联合调试等工作。联合调试完成后将闸门锁定于孔口上方等待下闸指令。

(6)闸门下闸封堵。确定具体的下闸时间后,先将两扇闸门分别下放至水面以上约1m处等待下闸令。接到下闸指令后,先将一套闸门下落2m后再将另一套闸门下落2m,如此交替下落直到启闭机荷重显示器显示闸门重量为零,表明闸门已下放到底。

2012年10月8日14:16时,在上游流量2510m3/s成功下闸,下闸期间闸前水头10~12m。下闸后,对封堵闸门门槽及顶部及闸前底板进行了水下混凝土浇筑。

4.5.4 填框卡阻的处理

进口左孔右侧门槽填框底部淤积了部分混凝土导致填框卡阻无法正常提起。根据钻孔取芯分析,混凝土有两层,底层厚度20cm左右,为致密结构;上层厚度在10~30cm之间,与底层相比混凝土结构略为疏松;两层之间有大约5cm厚的碎石层。采用水下弱能量松动爆破技术,利用被拆混凝土与门槽混凝土之间结合松散的特点,通过松动爆破,使两部分混凝土从接触面分离。起爆网路采用孔内分段的毫秒微差爆破网路。

(1)爆破设计。设计钻孔9个,分别位于门槽填框分割的三个空隙内。钻孔直径130mm,炮孔深度以钻到底板高程(钢板)为止。中间区中间一孔作为空孔,左右两孔作为装药孔,单孔药量100g;下游区厚度只有29cm,选择中间孔作为装药孔,单孔药量100g;上游区厚度49cm,也选择中间孔作为装药孔,单孔药量150g。总装药450g。分四段起爆,中间区左侧孔首先起爆,而后中间区域右侧孔随之起爆,第三段为下游区孔,第四段为上游区孔。

填框拆除爆破方案设计见图4.5-1。

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图4.5-1 填框拆除爆破方案设计示意图(单位:mm)

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(2)爆破作业。采用地质钻机造孔,潜水员水下装药,连线,水面起爆。水下爆破需要对爆破器材做防水处理。雷管脚线在从水下上拉过程中,要注意保护好雷管脚线。雷管插入炸药,绑扎牢固,确保雷管不会因水的作用而脱离炸药。

经过爆破松动后,填框顺利提出,约耽误了一周的工期。类似工程中应注意,在填框安装就位后,门顶需采取可靠的封闭措施,防止杂物或混凝土落入填框空隙内。

4.5.5 闸门预防渗漏措施

左岸导流洞下闸后,进行左岸导流洞出口围堰施工及堵头施工。如果下闸后,闸门渗漏量过大将严重影响后续导流洞封堵施工进度。由于左岸导流洞封堵施工工期短,任务重,必须保证下闸后闸门渗漏量在可控范围内,为后续封堵施工创造良好的施工条件。

由于导流洞封堵闸门不再拆除,因此,经综合研究采取保守措施,即不管闸门渗量如何,下闸后先进行潜水员水下探摸,若没有大的渗水通道,直接进行闸前、闸门槽及闸顶水下混凝土浇筑,将闸门四周可能存在的通道填塞封闭。

下闸后即开始进行闸门堵漏,经潜水员水下探摸,闸门底坎无大的渗漏通道,但存在一定的渗水,两侧门槽与闸门水封紧贴,无大的渗水。直接采用导管法按照“先闸前、后门槽再门顶”的顺序进行了水下混凝土浇筑。下闸后导流洞出口进行围堰施工,此前无法判断渗漏状况,围堰完成并排除洞内积水后,进入到门后观察,未见明显的渗流,地面积水流量小,且主要是导流洞洞身排水孔排水,说明闸门安装及堵漏措施是成功的。

4.5.6 小结

(1)设置门槽填框很好地保护了门槽及二期混凝土,但必须考虑到下闸后的填框拆除,应在施工过程中对门顶进行可靠的临时封闭措施,防止石子、泥沙、混凝土等杂物进入填框空隙。

(2)在导流洞运行期间,利用枯水期流量小时段进行左右岸导流洞轮流检修维护是十分必要的。左岸导流洞在2009年11月至2010年4月间进行了排干检查维护,因此,在2012年10月下闸时导流洞闸门门槽、底坎基本完好,保证了下闸顺利进行。

(3)闸门不回收,采用闸门前底坎、门槽、门顶浇筑二级配自密实混凝土是一项成本不高、堵漏效果明显的施工措施。