水下导管法浇筑混凝土技术在龚嘴水电站水下修补中的应用.pdf

第 3 7卷第 8期 2 0 1 1 年8月 水 力 发 电 水 下 导 管 法 浇 筑 混 凝 土 技 术 在 龚 嘴 水 电 站 水 下 修 补 中 的 应 用 陈 洋王 玲 ( 青 岛太平 洋海洋工程有 限公 司，山东青 岛 2 6 6 1 0 0 ) 摘要 ：四川龚嘴水 电站经过多年运行 ，消力池侧 壁水下部 分被 高速水流冲刷破坏 ，出现淘空 ，采用导管法浇筑水 下不分散混凝土对侧壁淘空进行 了修 复。汛期运行 后的水下复查结果表明 ，新浇混凝土表 面完整 ，耐磨性 良好 ，说 明导管法浇筑水下不分散混凝土技术可靠 、有效 ，达到了工程质量要求 。导管法浇筑水下不分散混凝土技术具有造 价经济 、工期 短、工程量小 、无污染等优点 ，为类 似水下建筑 的修复加 固提供 了新选择。 关键词 ：水下 修补 ；导管法混凝土浇筑 ；除险加 固 ；龚嘴水 电站 Ap p l i c a t i o n o f Un d e r wa t e r Tr e mi e P l a c i n g Te c h n o l o g y i n t h e Co n c r e t e Re p a i r o f Go n g z u i I t y d r o p o we r S t a t i o n C h e n Y a n g ， W a n g L i n g ( Q i n g d a o P a c i fi c O e e a n e e r i n g C o ， L t d ， Q i n g d a o 2 6 6 1 0 0 ， S h a n d o n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e s i d e wa l l o f s t i ll i n g b a s i n u n d e r w a t e r l e v e l i n G o n g z u i Hy d r o p o we r S t a t i o n w a s d a m a g e d a n d p a r t s o f wa l l we r e h o l l o we d o u t b y h i g h - s p e e d f l o wT h e u n d e r w a t e r t r e mi e p l a c i n g t e c h n o l o g y wa s u s e d t o p o u r u n d e r w a t e r c o n c r e t e f o r r e p a i r i n g t h e s i d e w a l 1 T h e i n s p e c t i o n a f t e r t h e o p e r a ti o n i n flo o d s e a s o n s h o ws t h a t t h e f r e s h c o n c r e t e s u r f a c e i s i n t e g r a l a n d t h e p l a c i n g t e c h n o l o g y i s r e l i a b l e ， e f f e c t i v e a n d c a n m e e t t h e r e q u i r e me n t s o n p r o j e c t q u a l i t y T h e me t h o d h a s a d v a n t a g e s o f l o we r c o s t ， s h o r t e r c o n s t r u c t i o n p e ri o d ，s ma l l e r c o n s t r u c t i o n q u a n t i t i e s a n d n o p o l l u t i o n ， a n d p r o v i d e s a n e w c h o i c e f o r t h e r e i n f o r c e me n t o f s i mi l a r u n d e rwa t e r s t r u c t u r e s Ke y W o r d s ： u n d e r wa t e r r e p a i r ；, c o n c r e t e t r e mi e p l a c i n g ； r e i n f o r c e me n t ； Go n g z u i Hy d r o p o we r S t a t i o n 中图分类号 ： ，I 1V 6 9 8 2 ( 2 7 1 ) 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 1 ) 0 8 - 0 0 4 9 0 3 1 水下浇筑技术及龚嘴水电站水下浇筑工程 概况 近 年 来 国 家大 力 发展 电力 水 利事 业 ，人 们 利用 水 电资源 进 行 发 电和 灌 溉 ，提 高 了生 活水 平 创造 了巨大 的社会 财 富 。随着水 库 大坝使 用 年代 的增 加 ， 受 水 流 冲刷 破 坏 等 影 响 ，水 工 结 构 物 出现 了 冲 坑 、 淘 空 等诸 多 问题 。特 别 是位 于 水 工 结构 物 水 下 部分 的缺 陷 ，施 工 空 间小 、水深 大 ，大 型机 械 设 备 难 于 处 理 。 这 些 问 题 如 果 不 及 时 解 决 ，会 严 重 影 响 大 坝 安 全 。随 着施 工 技 术 、水 下 施 工设 备 和 水 下 材料 的 发展 ，水 下施 工 技 术 当前 已经 具 备 了在 水 下 直接 对 水工 建 筑 物缺 陷 进行 处 理 修 复 的 能力 。尤其 是 水 下 混凝 土 浇筑 技 术 已经 非 常成 熟 ，可 以极 大地 节 省 工 程 费 用 和停 机 发 电 时 间 。本文 结 合 水 下不 分 散 混 凝 土 在 龚 嘴水 电站 消力 池 侧 墙水 下 修 补 工程 中 的应 用 浅谈 水 下导 管法 浇筑 技术 。 龚 嘴水 电站 位 于 四川 省 岷 江支 流 大 渡 河上 。距 下 游 乐 山 市 9 0 k m。 电站 以发 电 为 主 ，坝 后 厂 房 装 机 容 量 4 0 0 Mw ，地 下 厂 房 装 机 容 量 3 0 0 Mw。 在 2 0 0 6年 和 2 0 0 7年 对 消 力 塘 周 边 侧 墙 进 行 水 下 检 查 时发 现 消 力池 侧 壁 有 几处 不 同程 度 的 冲刷 、淘 空 破 坏 ，破坏 处位 于水 下 2 0 m 处 。 2 水下浇筑方案的选择 水下混 凝 土浇 筑 的常用方 法 有导管 法 、料 斗 法 、 溜 槽 法 等 ，本 工 程 的修 补 部 位在 消 力 池 的侧 壁 需 要 支 设模 板 ，进 行水 下 立 面 混凝 土 浇 筑 作 业 空 间 收稿 E t 期 ：2 0 l 1 0 4 2 5 作者简介 ：陈洋( 1 9 7 8 一 ) ，女 ，辽宁抚顺人 ，工程师 ，主要从事 水利工程施工与设计工作 Z U1 q =1 5月 有 限 ，施 工 一 期 短 、浇 筑质 量 要 求 高 。综 合 以上 因 素 ，采 用 了导管 法 浇 筑 水下 不 分 散 混 凝 土 的施 工 方 案( 见 图 1 ) 。 图 1 导 管 法 浇筑 水 。 不 分 散 混 凝 土 方 案( 单 位 ：R i ll ) 2 1 水 下浇 筑施 工技 术 要点及 应 对措 施 采 导管 法浇 筑水 下不 分散 混凝 土 浇筑 修补 缺 陷 需 达到 以下技 术 要求 ： 保证 新 老混 凝 土 的粘结 性 要 求 ； 保 证新 浇 筑 混 凝 土 的抗 冲耐 磨 性 ； 保 证 新 浇 筑混 凝 土表 面光 滑 、平整 度好 。为 此 ，采 取 了 以 下 措 施 ： ( 1 )锚 固筋 、钢 筋 网结合 保 证 新 、老 混凝 土 的 紧密结 合 。新 、老混 凝 土 的结 合 及 粘 接 强 度是 本 工 程 的 关 键 ， 因此 ，除 采 用 优 秀 的水 下 浇 筑 材 料 外 ， 还 加设 了锚 同筋 。并 在 混凝 土表 层 设 置 钢 筋 网 ，采 用 水下 焊 接 方法 将 钢 筋 网与锚 固筋 紧密 连 接 ，使 其 形 成整 体 。 ( 2 )布 设 钢筋 网保 证 新 浇 筑混 凝 土 的 抗 冲耐 磨 性 。待修 补 部 位 常 年受 高 速 水 流 的 冲刷 ，必 须在 混 凝 土 表 层加 强 保 护 ，故 在 新 浇 混凝 土 表 层 设 置 钢筋 网 潜 水员 用 水 下 焊接 方 法 将 钢筋 网与 锚 固筋 紧 密 连 接 ，做抗 裂保 护 。 ( 3)采 用适 合现 场条 件 的 混凝 土 配 比， 安 装 随形 模 板 ，保 证 混 凝 土 表 面 光 滑 平 整 。根 据 现 场 天 气 、 水 温 条 件调 整 配合 比 ，保证 混 凝 土 良好 的 流 动性 和 自密 实性 ；打磨 浇 筑 凸起 部 分 ，保证 模 板拼 接平 整 。 2 _ 2施工 难点 ( 1 )大 面 积侧 壁 浇 筑 的模 板安 装 布 置 。模 板 制 作与 安 装应 使 新 浇 筑 的混 凝 土 在水 流方 向形 成顺 畅 平 整 的过 流 面 ，减 少 涡流 和水 流 阻 力 ，并 能 按设 计 要 求成 型 。保证 混 凝土 质量 ，并 提 高抗 冲耐 磨 能力 。 龚嘴 水 电 站消 力 池侧 壁 水 下 修 补 工程 最 大 掏 空 缺 陷 的 高度 达 7 m，在 这个 部 位 布 置 模 板 是 整 个 水 下施 工过 程 的 重 点 、难 点 。受 施 工 现 场水 深 ，淘 空 形状 不规 则 的 条件 限制 ，无 法 采 用 大 型 拼装 式 模 板 ，只 能 现 场 制作 随形模 板 ，拼 接 布 置 ，分 层 浇筑 。经 过 工 程 实践 ，本 次 浇筑 模 板 支 护 非常 成 功 ，承受 了水 下 浇筑 混凝 土 的重力 和倒 向张力 。 ( 2) 边 缘 薄 层 混 凝 土 浇 筑 质 量 控 制 。 冲 坑 边 边 缘 薄 层 混凝 土是 整 个 浇筑 中最 薄弱 的部 位 ，这 个 部 位 的处理 直 接 影 响 到后 期 新 老 混凝 土 的结合 和新 浇 筑 混 凝 土 的耐 久 性 。通 过 调 整水 灰 比和 级 配 、控 制 流动 性 和坍 落 度 很 好地 完成 了边缘 部 位 混凝 土 的浇 筑 ，未 出现 脱空 、漏 浇 、蜂 窝等缺 陷 。 ( 3)导 管法 施 工 工 艺 和质 量 控 制 。采 用 隔 水 埋 管 浇 筑 法 ，其 核 心 技 术 是 两 道 隔 水 措 施 ， 即 通 球 隔 水 和 软袖 管 隔水 。浇筑 工 艺 为 ：在 开 始 浇 筑第 一 罐 混 凝 土 之 前 ，把 b 2 4 8 IT l m 的 软质 浮 力 圆球 投 放 在 4 , 2 5 0 mm导 管 内 ，球 浮 在水 面 ，然 后 把 已拌制 好 的 昆凝 土 通过 溜 槽 进 入漏 斗再 进 入 到导 管 。导管 内 的 混 凝 土 与 通 球 接 触 ，并 推 动 通 球 下 移 。 在 下 移 的 过 程 中 ， 混 凝 土 由 于 有 球 体 的 隔 离 ，不 与 水 接 触 不 受 混凝 土下 降时 水 流 的 冲刷 混 凝 土 中的胶 粘 颗 粒 不 受 损 失 。大 大 有 利 于 水 下 混 凝 土 水 陆 强 度 比 的 提 高 。通 球 到底 后 ，经过 软 袖 管 出水 ，由于 软袖 管 平 卧在 基底 上 ，混 凝 土不 会 全 部 流 出 ，把 不 渗水 的软 袖 管封 堵 住 ，外 面 的水 不会 进入 ，保 证 导管 内无 水 。 通球 浇筑 2 3次 ，完全 可 以保证 不 渗 水 的 软袖 管 是 埋 在 混 凝 土 里 ，形 成 了 埋 管 浇 筑 。 即 便 是 不 连 续 浇 筑 ， 中 间 停 浇 时 ，导 管 内 也 无 水 。 这 种 先 进 的 浇 筑 方 法 ，既避 免 了水 流对 流 态 混凝 土 的 冲洗 ，也 避 免 了浇筑 过程 中的骨料 离析 。 3 水下导管法浇筑混凝土的施工步骤 水 下 浇 筑 的工 序 为 ：水 下 检 查 与 测量 一 冲刷 坑 开 挖 与 清 理 一 水 下 钻 孔 一 埋 设 锚 筋 一 水 下 布 钢 筋 网一 水 下 立模一 水 下混 凝土 浇筑一 水 下拆 模 。 ( 1 )水 下 检查 与 测 量 。由潜 水 员 通 过水 下 录像 和 水 下 工 具 测 量 、检 查 淘 空 洞 范 围 3 v s l , 及 损 坏 情 况 ， 并 反馈 到 水面 电视 监控 系统 。 ( 2 ) 冲 刷 坑 开 挖 与 清 理 。 南 潜 水 员 用 液 压 锯 沿 切 割 线 切 割 出 补 强 边 缘 线( 开 挖 边 线 为 冲 刷 坑 边 缘 6 e m) ，并 用 液 压 镐 将 淘 空 洞 深 度 不 足 6 e m 的 部 位 开 挖 到 6 e m清 除 淘 空 洞 内 的碎 石 、混 凝 土 等 残 渣 然 后 将 原混 凝 土 表 面 打 毛 ，露 出粗 骨 料 ，并 用 高压 水把 渣 屑冲 除干净 。 ( 3 )水 下 钻锚 固孔 。潜水 员 用 水 下 液压 钻 在淘 空洞 底 部 按 孔距 进 行 水 下钻 孔 ，再 用 高压 水 清 除 孔 内的岩屑 和沉 渣 ，确保 孔壁 无尘 土 附着 。 ( 4 )锚 固钢 筋 。锚 孔 清洗 完 成 后 ， 内部 充填 水 下锚 固剂 ，锚 固剂 充填 量应 满足 锚筋 插 到孔 底之 后 ， FF， 守： J l、 哥吕 尼 7 、 L ， 比 赝 上 仪 T 1 工 毛 黾 J 如 J IV 多下I 、 t J 13 3 13 L Hj 锚 固剂 能 填 满 锚 筋 周 围 的环 形 空 间 。锚 筋 插 入 后 ， 要 转 动几 次 以使锚 固剂 充 分 与锚 杆 和 孔壁 粘 紧 ，增 加 锚 固 力 ，保 证 粘 结 强 度 大 于 2 MP a 。 ( 5)铺 设 钢 筋 网 。待 锚 固 剂 硬 化 后 ， 将 双 向 钢 筋 网整 体 吊装下 水 就 位 ，钢 筋 网 布 置在 新 浇 水 下混 凝 土 的上部 ，混 凝 土保 护 层 为 5 e m。钢筋 与 锚筋 之 间 用 水 下 电焊 连 接 。 ( 6 ) 架 立 钢 模 板 。 淘 空 洞 在 侧 壁 ， 面 积 较 大 ， 浇筑 水 下混 凝 土 时侧 压 力 较 大 ，模 板 必 须是 具 有 足 够 刚度 和强 度 的 随 型可 重 复利 用 的模板 。底 排 模 板 的下 边通 过 锚 栓孔 用 膨 胀 螺栓 锚 固到 立 面上 ，其 他 各 排 的两 个 端板 也 要 用 膨胀 螺 栓 通 过模 板 上 的端部 锚 固孔锚 固到 立 面上 。各块 模 板 之 间通 过 连 接 螺 栓 连 接 。各 排模 板 还 要 通 过模 板 上 的锚 固孔 ，用 弯 钩 螺 栓把 模 板 和 已锚 固 的钢筋 网连 接起 来 ，以抵 抗 浇 筑 混 凝 土 时 的 侧 压 力 。 ( 7 )浇筑 水下 不分 散混 凝土 。水 面设 作 业平 台 ， 平 台上 布 置混 凝 土 搅拌 设 备 ，混凝 土 出仓 后 ，通 过 导管 引 到水 下 浇 筑仓 内 ，分 层 浇 筑 初 凝 时 间 6 h， 强度 要 求 C3 0 。 浇筑 工 艺 如 下 ： 混 凝 土连 续 、徐 缓 地 倾倒 进 承 料 漏斗 ，防 止 导管 内空气 不 能 及 时 排 除产 生 高压 气囊 。 在 浇 筑 过程 中要 随 时作 水 上 和 水 下 检查 。水 上 检 查 导 管是 否 堵 塞 如 发 生 堵 塞及 时疏 通 ；水 下 检 查 软 袖 管 是 否 始 终 处 于埋 没 状 态 ， 同时 也 要 检 查 模 板 漏 浆 情 况 ， 出现 问题 及 时处 理 。 随 着 水 下 混 凝 土 浇 筑 面 的 上 升 ，超 过 1 0 m 时 ， 要拆 除导 管上 部 的导 管节 。在 拆 除过 程 中 避免 软 袖 管 和导 管 内进 水 。如果 进 水 ，应 该 再 用 通 球法 浇 筑 1 2次 。 当浇 筑 面 上 升小 于 1 0 1T I 时 ，软 袖 管 可 以 自行 调 整 ，无 需 提 升导 管 。 在 浇 筑 过 程 中 ，要 随 时 移 动 浇筑 导 管 ，使 它 的位 置 处 于 浇 筑 面 上 方 。 浇 筑 半 径 控 制 在 2 5 m 左 右 。浇筑 过 程 中要 保 证 混 凝 土 的连续 浇筑 ，配 置备 用搅 拌机 。 ( 8 ) 水 下 拆 模 。潜 水 员 采 用 水 下 工 具 把 膨 胀 螺 栓 、弯 钩 螺 栓 和连 接 螺 栓拆 卸 下 来 ，再 用 撬 杠 把模 板 一 一拆 下 。模 板 内侧 贴 有 牛皮 纸 ，使 得模 板 与 混 凝 土之 间粘 结力 很 小 ，极 易拆 下 。露 出 的拉 筋 头 等 要割 除 ，并做 好 防锈保 护处 理 。 4 主要材料性能 本工 程 根 据 淘 空缺 陷深 度 的不 同采 用 了两 种 不 同 的 水 下 混 凝 土 材 料 ： ( 1 )水 下不 分 散 混 凝 土工 作 机 理及 性 能 指 标 。 水 下不 分 散 混凝 土 是 在 普通 混 凝 土 拌 和物 中加 入 絮 凝 剂 ，在 水 泥 颗粒 之 问 形 成架 桥 结 构 ，增 大 了吸 附 力 ，提 高 了 粘性 ，抑 制 了 骨料 的沉 降 和离 析 ，从 而 使混 凝 土在 水下 硬化 前获 得 了一定 程度 的抗 分 散性 ， 同 时 也 改 善 了普 通 混 凝 土 的 流 动 性 达 到 了 满 意 的 施 工性 能 。水 下不 分 散 混凝 土 造 价 低 ，适 用 于 修补 面积 和深 度较 大 的淘空 缺 陷 ( 2 ) 聚合 物水 下 不 分 散混 凝 土 工 作 机理 及 性 能 指 标 。聚合 物 混 凝 土是 由不 饱 和树 脂 、相应 助剂 和 各 种 填料 结 合 而 成 的一 种 混 凝 土 。具 有 优 良的综 合 力 学性 能 ，耐 水 、耐磨 、耐 化学 腐 蚀 ，其 抗 压 、抗 折 、抗 拉 、粘 接强 度 均 很 好 ，但 造 价 较 高 ，适 用 于 修 补 面 积 和 深 度 较 小 的 淘 空 缺 陷 。 5 结语 龚 嘴水 电站 消 力池 经 过 汛 期 急速 水 流 冲 刷 、磨 蚀 后 ，水 下 复 查 结 果 表 明 ，新 浇 混 凝 土 表 面完 整 ， 耐磨性 良好 ，达 到 了工 程质 量要 求 。 水 下浇 筑 对 于水 库 大 坝 除 险加 固工 程 来说 ，造 价 经 济 、工 程 量 小 、工 期 短 、 无 污 染 ， 既 不 需 要 水 库 特 意 为工 程 而 降 低水 位 ，也 不需 要 采 用 土石 围堰 进 行旱 地 施 工 ，为水 库 大 坝修 理 维 护 提供 了更 多 的 选 择 ，以较 小 的 资金 投 入 即可 获得 明显 的经 济 效 益 和 社 会 效 益 。 ( 责 任编辑 焦 雪梅) - _ 一- - - - 一 - - 卜- - _ _ 卜 - * 。 - - - - _ - - - - - l- - - _ - - - - _- - _ - _ - - - - - 。 向家坝水 电站水库调 度规程 专家咨询会议召开 中国长 江三峡集 团公 司 2 0 1 1 年 5月 3 1日在成都主持召开 了 金沙江 向家坝水 电站水库调度规程 ( 以下简称 规程 )专 家咨询会 。有关单位 的专家和代表 、以及 规程编制人员参加 了本次咨询会 。 会议期 间 ，与会 专家听取了中国水电顾问集 团中南勘测设计研究 院关 于 规 程编制工作情况和成果 的汇报 ，对规程及 条 文说明进行了认真的讨论，并对下阶段的工作进行了安排。会议认为， 规程符合国家有关规程规范及技术标准的要求结 构 编排合理 ，内容全面 ，重点突出 ，全面反映 了向家坝水 电站设计 阶段及相 关的研究成果 ； 规程 中提 出的水库调度 的原则 和方式 ，符 合向家坝水电站的工程特点 ，可为 向家坝水 电站 的运行 提供 科学的依据。会议还针对航运调度 、防洪调度 、灌溉调 度 中的关键性 问题 ，提出 了具体的修改意见 。 ( 中南勘测设计研究 院) W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 8田