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溪洛渡水垫塘2#排水主洞边墙渗漏水处理工艺研究

作者:未知

  摘 要:溪洛渡水垫塘2#排水主洞是水垫塘底板至边坡纵横向排水洞、排水廊道及交通洞等部位水流必经的唯一洞室,其安全稳定运行,直接关系到水垫塘和大坝的安全稳定运行。由于洞室边顶拱渗水与外界水位可能存在关联,长期渗漏水导致基岩颗粒大量析出,围岩稳定受到影响,严重危害2#排水主洞集水井内深井泵房安全运行。
  关键词:水垫塘;2#排水主洞;渗漏水处理
  1 工程概况
  溪洛渡水电站坝身泄洪流量为32278m3/s(总泄量的66%),坝后平底水垫塘的消能效果直接关系到坝身能否下泄超过30000m3/s的洪水,其运行安全直接关系到大坝的安全稳定,而水垫塘2#排水主洞是汇集水垫塘纵横向排水洞、纵横向排水廊道及两岸高程355m抗力体排水平洞、二道坝左右岸排水交通洞等部位水流然后排至水垫塘集水井深井泵房的唯一洞室,其安全稳定运行,直接关系到水垫塘和大坝的安全稳定运行。水垫塘2#排水主洞洞长116.4m,城门洞型布置、断面5m×5m,高程为330.0m~323.1m,洞室进口段86.4m长坡比i=0.013、洞内段30m长坡比i=0.195、在高程328.82m形成折点。
  2 处理过程
  2012年4月7日,由于下游围堰提前破堰,二道坝坝后开始进水,提前投入运行,进水后巡视检查发现水垫塘2#排水主洞边顶拱渗水现象发生较大变化,尤其是下游边墙渗漏水明显增大。参建四方及专家组、业主主要领导多次现场踏勘,并上会讨论研究,决定首先对二道坝防渗帷幕进行延伸补强加固处理,增加延伸帷幕灌浆施工,施工完成后2#排水主洞边顶拱渗漏水明显减少,但局部边墙仍有渗水且层间错动带存在掏空现象。为确保2#排水主洞渗漏水得到有效治理,根据参建四方讨论,进行了勘探孔查找水源和渗漏水水质分析,结果显示2#排水主洞渗漏水与上下游水位抬升关系不大,渗漏水主要来源于山体积水。在此基础上,经进一步研究,为保证水垫塘2#排水主洞集水井内深井泵房安全运行,考虑到深井泵为清水泵,决定对洞内渗漏水部位和错动带进行化学灌浆处理,避免基岩继续被掏空。化学灌浆完成后,洞内渗漏水呈减小趋势,并通过引管措施,将渗漏水集中引排,有效避免了基岩继续被掏空现象的发生。根据业主和后期运行单位的要求,使水垫塘2#排水主洞集水井内深井泵房运行得到更好地保证,最后决定对2#排水主洞及相接洞室洞身段进行衬砌混凝土浇筑,并增设排水孔,确保深井泵房安全运行。
  3 工艺介绍
  结合处理过程,水垫塘2#排水主洞渗漏水处理原则为迎水面进行帷幕灌浆,背水面进行化学灌浆加固,灌浆完成后增加混凝土衬砌和增设排水孔;处理工艺主要包括新增延伸帷幕灌浆、洞内化学灌浆和新增衬砌混凝土浇筑等。
  3.1 新增延伸帷幕灌浆。补强帷幕布置在二道坝下游沿江左右岸起向两岸山体延伸,距原帷幕轴线8.5m、单排、孔间距1.5m、幕底高程354.0m,分两序施工。左右岸排水交通洞内新增帷幕布置在左右岸排水交通洞内,待洞室衬砌后,进行回填、固结、帷幕、排水孔施工。回填每环3孔,环间距3.0m,分两序施工;固结布置在廊道顶拱、上游边墙及底板,每环7孔(补强帷幕范围之外进行洞室全断面固结,每环12孔),环间距3.0m,环间分两序施工;帷幕布置下部帷幕和搭接帷幕,下部帷幕单排布置,孔间距1.5m,A型断面幕轴线距廊道下游边墙1.6m,B型断面幕轴线距廊道下游边墙1.0m,左岸幕底高程315.0m,右岸幕底高程318.0m,分三序施工;搭接帷幕布置在廊道顶拱、下游边墙及底板,每环5孔,环间距1.5m,环间分三序施工;排水孔布置在底板,距上游边墙0.5m,孔间距3.0m,入岩10.0m,与底板固结灌浆孔部分结合适用。
  3.2 水源查找。为查找2#排水主洞渗漏水水源,以便采取更为科学措施进行处理,前后分别进行了勘探孔查找水源和渗漏水水质分析等项目实施。
  3.2.1 勘探孔查找水源。根据参建四方会议讨论,布置5个勘探孔LTK-(01~05),孔位自二道坝爬坡廊道与二道坝排水交通洞相交处起,每隔20m布置1个孔,孔位距排水洞边墙0.8m,孔向为铅直方向,孔深至高程315.0m。勘探孔一次成孔后向孔内加入高锰酸钾,安排专人在水垫塘2#排水主洞内观察是否有渗漏水点,结果显示延伸帷幕灌浆施工质量良好,渗漏水与水位抬升关系不大。
  3.2.2 渗漏水水质分析。业主委托科研所对2#排水主洞渗漏水进行取样,通过样品中大肠杆菌的含量和水温对比分析,渗漏水与江水中大肠杆菌的含量相差甚大,基本排除了来源于江水的可能性,初步确定为来源于山体积水。
  3.3 洞内化学灌浆。2#排水主洞洞内化学灌浆主要目的是对基岩渗漏水部位和错动带进行封闭,避免进一步被掏空,同时也是为了保证深井泵正常运行,未使用常规水泥浆液灌注。根据参建四方讨论,结合现场实际情况,采取减渗及加固治理方案,具体措施如下:(1)浅层减渗。沿涌水岩层裂隙带走向布孔,距带上边缘约0.5m、1.0m布置两排孔,梅花型分布。第一排孔倾向向下穿带造孔,夹角约27°;第二排孔倾向向下穿带造孔,夹角约27°;孔间距约1.0m,孔深5.0m。(2)深层减渗。沿涌水岩层裂隙带走向布孔,在带上边缘各布置一排孔,梅花型分布,孔间距约1.0m,造孔角度依现场实际情况调整,孔深10.0m。(3)灌浆材料选择。依据现场渗漏情况及减渗要求,根据处理方式,选用如下灌浆材料:浅层孔采用SL-669-1型单液PU发泡止水剂进行表层封闭处理;深层孔采用LW/HW双液聚氨酯材料进行减渗处理,选用配比为HW:LW=6:4、5:5(质量比)。
  3.4 新增混凝土衬砌。2#排水主洞化学灌浆结束后,洞内渗漏水减少不是非常明显,考虑到集水井内深井泵抽排量,业主和运行单位一致要求对2#排水主洞洞身段进行衬砌混凝土浇筑,以进一步减少深井泵抽排量。
  水垫塘2#排水主洞与底板0+365m排水洞及1#排水主洞相接,三条洞室洞壁均为裸岩(局部进行随机喷锚支护),部分区域岩石存在较大裂隙,且个别点位长时间出现较大渗水。参见图纸,对水垫塘底板0+365m排水洞及1#、2#排水主洞增加衬砌施工,主要对边墙及顶拱进行衬砌,采用C20Ⅰ级配泵送钢筋混凝土,均为城门洞型,衬砌厚度40cm。其中底板0+365m排水洞衬砌长度为31m、2#排水主洞衬砌长度为86.4m(洞内段30m长前期已衬砌)、1#排水主洞衬砌长度为15m;衬砌前对原顶拱排水孔采用花管进行引排,并在边墙距底板1.5m处各增加一排排水孔,孔径110mm,深度为5m,排距为3.0m;衬砌完成后进行回填灌浆,并对原底板混凝土进行刻槽,在两侧各形成1个30cm×20cm排水沟;最后在2#排水主洞原衬砌30m部位增加1条1.5m宽的通道,通道两侧形成6道宽50cm的拦渣坎。
  4 结语
  溪洛渡水垫塘2#排水主洞作为水垫塘抽排水系统的唯一通道,其安全稳定的重要性毋庸置疑。通过参建四方的共同努力和多位专家院士的关切,新增延伸帷幕灌浆施工质量良好,第三方检测均合格,满足设计及相关规范要求;洞内化学灌浆达到了预期效果,有效治理了基岩颗粒物的大量析出,保证了围岩稳定;新增混凝土衬砌施工良好,各工序严格按规程规范执行。目前,水垫塘集水井内深井泵运行良好,抽排量稳定,满足设计规定的抽排量要求。
  作者简介:高俊锋(1983- ),工程师,项目管理硕士,中国水电四局第五分局溪洛渡项目部总工程师。
论文来源:《建材发展导向》 2014年3期
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