水電站工程施工問題及其措施

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摘要：針對萬家口子水電站工程建設過程中的幾大主要問題：主要地質問題、施工總進度控制混凝土施工、導流洞漏水問題等，筆者介紹了施工單位在工程管理中采取的應對措施及成功經驗，施工經驗可供同類水電工程借鑒。

關鍵詞：萬家口子水電站；雙曲拱壩；施工總進度控制；導流洞；漏水

1概況

萬家口子水電站工程壩址位于北盤江支流革香河上，地理位置位于云南省宣威市及貴州省六盤水市境內，為兩省交匯地界，距云南省宣威市70km，距貴州省六盤水市77km。北盤江是珠江流域西江水系的一級支流，北盤江流域水資源總量為143×108m3，萬家口子水電站是北盤江上游的龍頭電站，水庫具有不完全年調節能力。大壩壩頂高程1452．5m，水庫正常蓄水位1450m，最大壩高167．5m，大壩為在建最高碾壓混凝土雙曲拱壩，水庫總庫容2．793×108m3，電站裝機容量為180MW（2×90MW），多年平均發電量7．1億kW∙h。主要建筑物有碾壓混凝土拱壩、壩頂溢流表孔、消能水墊塘、壩身沖沙中孔、引水系統、地面廠房及開關站等。主要工程量：土石方開挖243．5萬m3，混凝土130萬m3，鋼筋制安13694t，帷幕灌漿15．2萬m，固結灌漿13．8萬m，金屬結構安裝3521t。

2主要的地質問題及應對措施

萬家口子水電站工程于2009年12月開挖到1290m高程時揭露了新的地質缺陷，新揭示F101、F201、F202斷層，受斷層影響，壩基大部分為Ⅲ類、Ⅳ類巖體，不適宜作為壩基巖體。在綜合勘察和全面復核計算基礎上，采取“混凝土置換＋壩肩傳力洞＋抗力體大噸位預應力錨索＋抗力體排水平洞（排水孔）”等多項措施綜合整治加固，不改變拱壩體型，對工程加固措施加強觀測。經蓄水檢驗，基礎處理方案是成功的。根據《萬家口子水電站基礎處理設計變更專題報告》：大壩基坑繼續下挖12m，新增下挖部分寬為30．0～53．5m，基坑左右側按1∶0．2邊坡開挖，上游側按1∶1．0開挖至1279m高程后按1∶0．2開挖至基底高程1273m，石方開挖量共計15240m3。為了保證壩基開挖邊坡的安全度汛，需完成地質缺陷的深挖及回填混凝土，經討論分析比較，采用垂直運輸與明挖相結合，在水墊塘區內修降坡路以滿足開挖和后期混凝土可直接澆筑的需要。在巖石破碎帶、強卸荷帶、危巖體、地質缺陷以及邊坡新噴混凝土等部位進行爆破作業時，采取密孔和減小爆破藥量及控制爆破振動。石方槽挖采用手風鉆鉆孔，分層小梯段微差控制爆破，液壓反鏟清碴，槽挖深度較大時，采用長臂反鏟進行開挖。槽挖爆破參數按爆破試驗成果設計，留足垂直保護層進行底部開挖。若無條件進行預裂爆破，則留足側面水平與底部垂直保護層，先開挖中部，然后進行光面爆破或保護層開挖。斷層處理槽挖采用手風鉆造淺孔，小藥量微差松動爆破，若為小斷層，則用人工撬挖清除；若為大斷層，則采用1．2m3液壓反鏟、自卸汽車配合出碴，基底人工清理。從開挖高程段表面巖層完整度來看，爆破裂隙及影響裂隙少，無超鉆爆破孔，施工以來爆破設計和施工控制參數均符合措施要求，基坑的開挖總體效果較好，局部存在完整性較差的情況，后續通過固結灌漿提高基巖的整體性和抗變形能力，對壩基開挖存在的缺陷有很大的改善作用。針對大壩的重大地質缺陷和設計變更，施工單位及時組織人員、投入充足的機械設備，采用三班倒趕工措施，精心組織，僅用46d完成深挖處理，汛前完成了回填混凝土施工，確保了大壩的安全度汛。

3施工總進度控制與主要措施

萬家口子水電站工程自2007年8月開工以來，由于征地等問題，工程建設時斷時續，2012年6月至2014年9月處于停工狀態，經過大唐集團云南分公司不懈的努力，2014年10月15日工程得以續建，續建后總進度目標為2016年底大壩下閘蓄水節點目標，工期緊，任務艱巨。大型工程施工進度影響的因素紛繁復雜，如設計變更、技術、資金、機械、材料、人力、水電供應、氣候、組織協調等，仍不可避免會出現某階段暫時性的工期滯后，為了達到節點目標工期，弱化安全質量，不計成本超強度的趕工已成為水電施工的常態。我們立爭改變這種“”狀況，為了使萬家口子水電站能在較高水平投產發電，在工程建設中大力推行均衡施工管理，合理投入資源，精心組織施工，以實現快速施工，而均衡生產必需各參建單位的積極努力。業主主要工作是控制總進度，保證重大工程措施落實；項目部主要工作是保證技術措施落實到位，安全質量管控到位，計劃、成本、資金管理到位，資源配置到位。各參建單位用均衡施工的理念來安排工作，全面分析施工進度狀況，找出問題根源，提出調整措施，加強各專業工種之間的協調、配合及工序交接管理，保證施工順利進行。依據業主制定的節點目標，由項目部總工組織編寫詳細的下閘、發電施工進度計劃，對基礎處理工程、大壩工程、廠房工程、引水系統工程等4條關鍵線路項目策劃，各參建單位用均衡生產的理念來安排生產，項目經理作為總指揮統籌解決人、材、機等資源配置，加大混凝土施工“一條龍”的管理力度，定期召開內部施工調度協調會，協調好施工各環節的管理，同時要求參建各方密切配合和大力支持，理順各種關系，及時解決現場各種問題［1］。在施工中大力推廣“五新”技術，采用先進技術、先進工藝和先進機械設備，提高生產效率，保證質量，加快施工進度，如采用翻轉的大塊模板施工技術、鋼筋電渣壓力焊接技術、高壓沖毛技術、混凝土雙摻技術［1］、混凝土配合比優化設計、混凝土溫控措施、先進的平倉機械等，來保證項目的快速優質施工。大力推行均衡施工管理在萬家口子水電站建設中取得了較大的成效。2016年底大壩澆筑至1430m高程，不到2年時間完成約76萬m3混凝土澆筑，2017年1月大壩通過蓄水安全鑒定。

4混凝土施工存在的問題及采取的措施

4．1人工砂石系統含粉量不足的問題及采取的措施。本工程混凝土總量130萬m3，共需各級成品砂石料約300萬t，根據施工總進度計劃，工程混凝土高峰時段澆筑強度8萬m3／月。系統綜合處理能力800t／h，其中人工砂設計處理能力要求為220t／h。本工程砂石料加工系統采用兩段破碎，三級篩分，立軸沖擊式破碎機和棒磨機聯合制砂的工藝流程進行設計。本系統由粗碎、預篩分、中碎、分級篩分、立軸破制砂、制砂篩分、棒磨機制砂、半成品料倉、成品料倉、調節料倉、供電、供水和廢水處理設施、場內道路、系統輔助設施等部分組成。通過試運行發現人工砂含粉量最高只有14％，無法達到碾壓混凝土最佳含粉率（18％±2％）、砂的含水率大于6％的要求，出現砂的生產能力不足等問題。高產量制粉和均勻摻粉是一個技術難題。解決石粉產量不足的做法：一是采用進口的高效石粉回收裝置真空旋流器，二是購買石粉摻入，三是購買大型磨粉機進行生產［2］。本工程如采用進口真空旋流器回收石粉，則價格昂貴；如購買石粉，則細度模數難以滿足要求，且運量大，成本高；生產滿足水工混凝土砂石料石粉需要的大型磨粉機缺少成功使用的先例，滿足質量和產量要求的合格的大型磨粉機在市場上較少。水泥廠和冶礦廠常用的球磨機難以達到規范要求的顆粒細度模數。經考察論證比較，采用1臺新型的MTM160中速T型磨粉機制粉和1臺MBZ2136型棒磨機，設計制粉能力達20t／h，使含粉率達到18％±2％，同時滿足人工砂的生產能力要求。為了給人工砂均勻加粉，采用集中粉罐往成品人工砂輸送皮帶機上均勻加粉的方法。為了解決人工砂脫水時間不足問題，在成品砂出料膠帶機頭增加1臺YK1845直線振動篩作為脫水用，以減少成品砂中的含水量，減輕自然脫水的壓力，擴大砂倉倉容，使砂倉有4～7d的脫水時間，增加2號成品砂倉防雨防曬棚，增加排水孔、排水溝，砂倉輪流交換使用［2］。通過改造，使人工砂含粉量達到碾壓混凝土最佳含粉率（18％±2％）、含水率小于6％的規范要求，砂的生產能力滿足要求，保證混凝土性能滿足設計、規范和施工需要。4．2強制式拌合系統產量低的問題及采取的措施。目前國內大型水工碾壓混凝土大壩工程均采用強制式拌和樓和自落式拌和樓拌制碾壓混凝土，其優點在于由于樓上有儲料罐，拌合效率更高，循環拌合時間和拌合能力保證性強。萬家口子水電站工程安裝了2座4m3和1座3m3的強制式拌和站，按現場實測拌合系統生產能力：每罐拌料需時為2min10s至2min30s，由此可計算3座拌和樓在理想狀態下的碾壓混凝土生產能力為297～264m3／h，而實際綜合生產能力最高只有170m3／h，平均只有140m3／h。影響綜合生產能力的主要因素如下：由于拌合設備本身缺陷，致使儲料罐存料斗無法打開，螺旋機輸送管偏小，水泥或煤灰經常堵，需人工處理，影響混凝土生產的連續性，降低拌合生產能力；外租汽車只能運9m3，4m3拌和樓單拌只能按3m3以滿足外租車輛需要，也影響了拌合系統的生產能力。針對以上問題采取以下措施：對弧形門進行了擴口增壓改造，使其能存一罐的拌合料，并容易開關不受阻；螺旋機由Φ323型（117t／h）更換為Φ323型（170t／h），改進拌合系統卸料小車的卸料方式，提高進料效率，增加車輛，選取合適的載重量，使其與拌和樓的單拌生產能力相匹配；盡可能發揮拌合系統的生產能力，滿足倉面要求；科學合理地進行倉面工藝規劃，加強混凝土施工“一條龍”設備配套和生產組織管理，嚴格工藝流程和標準，培訓操作人員，提升技能和熟練程度，優化混凝土倉面布置等，充分發揮拌合系統的連續生產能力。采取措施后，綜合產能平均達到200m3／h。由于受大壩地質缺陷影響，壩肩需進行第三次開挖且置換混凝土，以及廠房施工圖紙滯后等諸多客觀、主觀因素影響，導致大壩、廠房等關鍵線路進度滯后。為保證2016年底大壩下閘蓄水，廠房、大壩、引水洞、水墊塘等主要項目混凝土施工集中在2015年1月至2016年10月澆筑，剩余的工程量達95萬m3，且混凝土品種多。高峰期月生產混凝土達7萬m3，改造后的拌合系統綜合生產能力仍不滿足高峰期生產需求。為保證大壩按時下閘蓄水，業主同意增加1座3m3拌和樓，主要用于生產常態、變態混凝土，輔助生產碾壓混凝土?；炷恋木C合產能平均達到240m3／h以上。拌合系統經改造和增容，提高了混凝土的生產能力，不到2年時間共完成約76萬m3混凝土澆筑，廠房、大壩、引水洞、水墊塘等主要項目混凝土澆筑滿足進度目標的要求，2017年1月大壩通過蓄水安全鑒定。

5導流洞漏水問題及采取的措施

導流洞進口閘門于2017年2月9日下閘，2月11日導流洞洞身圍巖出現滲水，在進口段0＋080～0＋120段出現多處集中涌水點，涌水量隨著庫水位抬高不斷增加，3月23日最大流量約14．1m3／s，平均流速約0．895m／s，洞內水深約3m，導流洞內水深流急，施工面狹窄，堵頭封堵存在重大施工安全隱患和技術問題，也面臨材料運輸、臨時導排水、混凝土澆筑、堵頭結構穩定等諸多施工難題［3］。面對導流洞封堵安全隱患突出、工期短、施工難度大的嚴峻形勢，在深入分析導流洞整體穩定問題、洞內流量流速變化規律后，制定了以“洞內封堵為主，洞外防滲為輔”的原則，決定采用臨時堵頭＋永久堵頭的封堵方案。臨時堵頭是整個封堵工作中最為關鍵的一環，重點研究臨時堵頭施工方案［3］。臨時堵頭段位于樁號0＋384．5～0＋408．5處，長24m；永久帷幕灌漿堵頭段位于樁號0＋408．5～0＋438．5處，長30m，見圖1。臨時堵頭擋水標準按100年一遇洪水頻率計算，臨時擋水最高水位1436．47m，臨時堵頭由上游擋水鋼閘門、疊梁門、排水鋼管和堵頭本體構成，臨時堵頭縱向分為兩段施工，第一澆筑段10m，第二澆筑段14m。排水鋼管按淹沒出流計算，布置8根Φ800mm排水鋼管；疊梁門擋水標準按擋70m水頭計算，臨時擋水最高水位1370m，滿足枯水期防洪要求；排水管閥門關閉前，放下鋼板閘門，減少排水鋼管內流量，解決水下12個蝶閥難關閉問題［3］。萬家口子水電站導流洞臨時堵頭施工風險極大，結合萬家口子水電站導流洞地形地質、水文條件特點，研究臨時堵頭施工方案。在最大流量約14．1m3／s，平均流速約0．895m／s，水深約3m情況下，研究了擋水鋼閘門配合蝶閥關閉、型鋼疊梁門作為安全保障又兼做止水和模板及水下混凝土澆筑的臨時堵頭施工方案，保證了臨時堵頭封堵成功，為永久堵頭施工創造了干地條件，封堵效果良好。

6結語

針對萬家口子水電站工程施工出現的各類問題，廣西水電工程局科學管理，精心組織，采取相應的措施及對策，同時加強對可能出現的其他工程問題的預測預控，在業主、設計、監理等各方的支持下，各項工作均處于有效的控制狀態［4］，保證工程的安全和質量，有效控制施工成本，工程按時完工，為今后同類項目施工提供借鑒。

參考文獻：

［1］盧山，盧輝．樂灘水電站施工中主要問題及其對策措施［J］．紅水河，2006（3）：15－19．

［2］盧山．萬家口子水電站碾壓混凝土雙曲拱壩優質施工技術研究［J］．中國高新技術企業，2014（17）：111－112．

［3］宇超，盧山．萬家口子水電站施工關鍵技術應用［J］．紅水河，2017（6）：1－4．

［4］徐培基．樂灘水電站工程建設的主要問題及其對策措施［J］．紅水河，2003（2）：3－6．

作者:羅遠耀 單位:中國能源建設集團廣西水電工程局有限公司